張圣春

（山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250014）

0 引言

當(dāng)前，在公路橋梁施工技術(shù)的不斷發(fā)展下，有效提高了公路橋梁工程結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性及可靠性。在施工過(guò)程中，需要科學(xué)采用各種新型施工技術(shù)提高施工質(zhì)量，保證工程結(jié)構(gòu)的各方面性能，滿(mǎn)足工程建設(shè)需求，確保人們出行安全和穩(wěn)定。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種非常有效的工程技術(shù)，優(yōu)勢(shì)顯著，在實(shí)踐應(yīng)用中已經(jīng)形成一整套比較完善的工程體系。但還存在部分問(wèn)題，無(wú)法充分彰顯自身優(yōu)勢(shì)，影響工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對(duì)此，需要人們加強(qiáng)重視，科學(xué)分析公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，以此制定可靠的應(yīng)用對(duì)策。

1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)概述

在公路橋梁施工中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以大大提高橋梁工程結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性及可靠性。在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置鋼絞線(xiàn)，創(chuàng)設(shè)預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)固可靠。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁中具有非常重要的作用，可以?xún)?yōu)化鋼筋混凝土的使用功能，提升橋梁的承受能力，提高公路橋梁使用的持久度。具體可以分為先張法和后張法[1]。

先張法是在澆筑混凝土前張拉鋼絞線(xiàn)，并將張拉的鋼絞線(xiàn)臨時(shí)錨固在臺(tái)座或鋼模上，然后澆筑混凝土。待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的75%，鋼絞線(xiàn)與混凝土有足夠的黏結(jié)時(shí)，放松鋼絞線(xiàn)，借助混凝土與鋼絞線(xiàn)的黏結(jié)，對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的施工工藝，如圖1 所示。

圖1 先張法

后張法是在構(gòu)件截面中預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，后澆筑混凝土，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，穿鋼絞線(xiàn)并張拉到位的施工工藝。

應(yīng)用該技術(shù)，可以有效節(jié)約材料，預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用壽命。當(dāng)前這種技術(shù)主要應(yīng)用在預(yù)制混凝土構(gòu)件中，如圖2 所示。

圖2 后張法

2 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 預(yù)應(yīng)力張拉控制問(wèn)題

在公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)和其他工程技術(shù)有一定的區(qū)別。由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)目前在我國(guó)還處于發(fā)展階段，相關(guān)技術(shù)人員對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知不到位，缺乏相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉控制不到位的問(wèn)題。加之，施工單位未對(duì)施工人員進(jìn)行充分的培訓(xùn)和教育，造成在混凝土張拉過(guò)程中，出現(xiàn)施工人員操作不當(dāng)、施工過(guò)程控制不到位等情況。比如，選用千斤頂時(shí)沒(méi)有科學(xué)匹配油表、千斤頂未按規(guī)范要求及時(shí)校核、張拉時(shí)間不符合設(shè)計(jì)要求、拉應(yīng)力超標(biāo)或不足、伸長(zhǎng)值和不同步率不符合設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題，以上這些因素會(huì)導(dǎo)致張拉應(yīng)力出現(xiàn)欠張和超張的問(wèn)題，最終導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生[2]。

2.2 預(yù)應(yīng)力孔道堵塞問(wèn)題

在公路橋梁施工中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)孔道堵塞、跑位等問(wèn)題，大大影響預(yù)應(yīng)力張拉效果和施工進(jìn)度，需要單位加強(qiáng)重視。造成孔道堵塞的問(wèn)題主要原因有以下幾點(diǎn)：

一是在混凝土配合比設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有根據(jù)規(guī)范要求、技術(shù)指標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化、調(diào)整，導(dǎo)致混凝土的和易性和坍落度等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，進(jìn)而影響孔道受力。

二是孔道定位鋼筋沒(méi)有按設(shè)計(jì)要求布置，定位鋼筋間距過(guò)大或固定不牢固，導(dǎo)致在混凝土澆筑過(guò)程中，孔道移位嚴(yán)重。

三是振搗棒選用不當(dāng)，振動(dòng)力過(guò)大或在孔道附近密集振搗，造成孔道出現(xiàn)變形或破裂等問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土砂漿滲入孔道，堵塞孔道。

四是施工人員經(jīng)驗(yàn)不足、責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不高，導(dǎo)致混凝土振搗和澆筑工藝不合理、不科學(xué)，造成孔道破裂問(wèn)題，因而出現(xiàn)漏漿問(wèn)題。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 科學(xué)選擇材料和設(shè)備

第一，科學(xué)選擇鋼絞線(xiàn)。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)時(shí)需要科學(xué)選擇鋼絞線(xiàn)，鋼絞線(xiàn)的質(zhì)量、規(guī)格和性能等要素直接影響橋梁工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)固性。常見(jiàn)的鋼絞線(xiàn)包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、鍍鋅鋼絞線(xiàn)及不銹鋼絞線(xiàn)。在施工中，大多數(shù)選擇預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)，操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、外形美觀(guān)度高、造價(jià)低，被廣泛應(yīng)用在公路橋梁施工中。第二，科學(xué)選擇預(yù)應(yīng)力錨具。預(yù)應(yīng)力錨具是一種應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力混凝土中的永久性錨固裝置，可以將鋼絞線(xiàn)中的張拉力傳遞到混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中。預(yù)應(yīng)力錨具包括張拉端錨具和固定端錨具，張拉端錨具是安裝在鋼絞線(xiàn)端部，且可以張拉的錨具，固定端錨具是安裝在鋼絞線(xiàn)端部，通常埋入混凝土中且不用張拉的錨具。第三，科學(xué)選擇張拉設(shè)備。張拉設(shè)備可分為電動(dòng)張拉和液壓張拉兩類(lèi)，前者多用于先張法，后者可用于先張法和后張法。山東省路橋集團(tuán)有限公司多個(gè)公路工程采用的是智能液壓張拉設(shè)備，通過(guò)電腦自動(dòng)計(jì)算，精度非常高，產(chǎn)生的誤差小。根據(jù)頻率判定需要的油壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)張力值的正確控制，而且隨著設(shè)備的移動(dòng)，可以精確地測(cè)量需要的伸長(zhǎng)值。另外，該設(shè)備建立了報(bào)警系統(tǒng)，在實(shí)際操作過(guò)程中，出現(xiàn)任何故障或張拉結(jié)果不符合要求，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，保證設(shè)備運(yùn)行的安全性。施工單位可以?xún)?yōu)先考慮使用該種張拉設(shè)備[3]。

3.2 精確布置孔道，合理安裝鋼絞線(xiàn)

孔道摩阻大小直接影響預(yù)應(yīng)力的作用能否在公路橋梁上充分體現(xiàn)。孔道內(nèi)徑不得小于2 倍鋼絞線(xiàn)面積，孔道的強(qiáng)度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，一般選擇金屬波紋管，且在波紋管內(nèi)加裝PE 內(nèi)襯管，在澆筑混凝土后，再抽拔內(nèi)襯管。安裝內(nèi)襯管前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)更換。在波紋管安裝前，應(yīng)充分熟悉設(shè)計(jì)圖紙，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙中所示坐標(biāo)安裝定位鋼筋。曲線(xiàn)段定位鋼筋應(yīng)加密，在每一個(gè)起彎位置必須安裝一道定位鋼筋，定位鋼筋內(nèi)徑一般比波紋管外徑大1cm，太小會(huì)影響波紋管的穿束，太大會(huì)影響波紋管的精度。另外，須特別注意波紋管連接處的固定，一般選用大一號(hào)的波紋管進(jìn)行連接，連接管的長(zhǎng)度須滿(mǎn)足規(guī)范要求，連接后用膠帶進(jìn)行纏繞。鋼絞線(xiàn)應(yīng)上蓋下墊，嚴(yán)禁使用生銹的鋼絞線(xiàn)，鋼絞線(xiàn)下料時(shí)，一般用砂輪切割，不得用電焊機(jī)焊割，以免影響鋼絞線(xiàn)的性能，下料時(shí)兩端應(yīng)留有余量，防止在張拉過(guò)程中脫頂。為方便鋼絞線(xiàn)穿束，在穿束前應(yīng)將端頭做成尖狀，一般采用穿束機(jī)單根下料，編好束再用卷?yè)P(yáng)機(jī)整體拖拽。在穿束過(guò)程中，應(yīng)避免鋼絞線(xiàn)相互纏繞或交叉。否則張拉后，相互纏繞或交叉的鋼絞線(xiàn)將彼此提供垂直于線(xiàn)長(zhǎng)方向的作用力，造成鋼絞線(xiàn)受力不均，張拉數(shù)據(jù)存在偏差，而且容易導(dǎo)致鋼絞線(xiàn)斷裂，使預(yù)應(yīng)力喪失，影響結(jié)構(gòu)安全。鋼絞線(xiàn)穿束完成后，對(duì)鋼絞線(xiàn)裸露部分采用防雨套進(jìn)行保護(hù)，防止雨水或露水侵蝕鋼絞線(xiàn)，影響預(yù)應(yīng)力的效果。

3.3 預(yù)應(yīng)力張拉條件的要求

在張拉前，混凝土強(qiáng)度、齡期、彈性模量均需達(dá)到設(shè)計(jì)要求。終張前，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到該構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的100%。對(duì)于齡期，夏季混凝土一般需要養(yǎng)護(hù)3～4d，冬季混凝土一般養(yǎng)護(hù)4～5d 方可進(jìn)行張拉。如果強(qiáng)度或齡期未達(dá)到設(shè)計(jì)要求就進(jìn)行張拉，則會(huì)使混凝土前期產(chǎn)生較大的收縮徐變，造成預(yù)應(yīng)力損失較大，導(dǎo)致橋梁下?lián)线^(guò)大的不良后果。在施工過(guò)程中，為提高混凝土早期強(qiáng)度，縮短張拉時(shí)間，加快施工進(jìn)度，施工單位可以在混凝土預(yù)制構(gòu)件中加入早強(qiáng)劑。一般而言，在混凝土中加入一定量的早強(qiáng)劑，可將張拉時(shí)間提前1d 左右，有效提高工作效率。另外，彈性模量大小同樣影響張拉效果，如果彈性模量過(guò)大，則會(huì)造成橋梁徐變減小，松弛應(yīng)力的作用減弱，進(jìn)而造成混凝土內(nèi)部的應(yīng)力得不到有效釋放，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。如果彈性模量不夠就進(jìn)行張拉，造成鋼絞線(xiàn)與預(yù)留管道壁的摩阻力增大，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力不夠，影響梁體受力，嚴(yán)重的可能造成梁體開(kāi)裂?？傊陬A(yù)應(yīng)力混凝土張拉中，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土強(qiáng)度、齡期和彈性模量，任一指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，都會(huì)影響預(yù)應(yīng)力張拉效果[4]。

3.4 規(guī)范壓漿作業(yè)

在鋼絞線(xiàn)張拉完成后，48h 內(nèi)進(jìn)行孔道壓漿。壓漿料應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和環(huán)境條件進(jìn)行選擇：在-5℃以下進(jìn)行壓漿作業(yè)時(shí)，須選擇低溫型壓漿料，在低溫下具有流動(dòng)性好、早強(qiáng)、高強(qiáng)、無(wú)收縮等優(yōu)點(diǎn)。若選用常溫型壓漿料，在低溫下易結(jié)冰，嚴(yán)重影響鋼絞線(xiàn)的受力性能，造成鋼絞線(xiàn)應(yīng)力損失過(guò)大。壓漿前，由試驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)人員對(duì)壓漿料進(jìn)行試配，水泥、壓漿劑、水等各種材料的稱(chēng)量應(yīng)準(zhǔn)確到±1%。壓漿前，應(yīng)抽真空，使管道內(nèi)的真空度穩(wěn)定在-0.08～-0.06MPa。真空度穩(wěn)定后，應(yīng)立即開(kāi)啟管道壓漿端閥門(mén)，同時(shí)開(kāi)啟壓降泵進(jìn)行連續(xù)壓漿。同一管道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次完成，中途不得停歇。從漿體攪拌到壓入結(jié)構(gòu)體的時(shí)間不得超過(guò)40min。壓漿后，應(yīng)從進(jìn)漿孔和出漿孔檢查壓漿的效果，若不密實(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿，以保證漿液充滿(mǎn)整個(gè)管道[5]。

4 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用

在公路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力對(duì)于確保橋梁工程的整體質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。因此，在實(shí)際施工過(guò)程中，施工單位需掌握預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，通過(guò)科學(xué)施工，提升橋梁工程的施工質(zhì)量。

第一，在鋼筋混凝土多跨連續(xù)梁中的應(yīng)用。多跨連續(xù)梁包括正和負(fù)彎矩區(qū)，其中在支座中的彎矩值是負(fù)值，在跨中部的彎矩值為正值。在梁柱抗彎承載力和抗剪切承載力不達(dá)標(biāo)的情況下，可以應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)梁進(jìn)行加固處理，不但可以提高結(jié)構(gòu)的抗彎承載力和抗剪承載力，而且操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力。

第二，在橋梁加固施工中的應(yīng)用?？梢酝ㄟ^(guò)補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件、擴(kuò)大截面積，提高橋梁的承載力，提高其使用壽命，滿(mǎn)足交通運(yùn)輸?shù)男枰?。但這種方法不僅浪費(fèi)材料、拖延工期，而且當(dāng)橋梁跨度達(dá)到一定值后并不適用，為此，預(yù)應(yīng)力技術(shù)顯得至關(guān)重要，可以通過(guò)在結(jié)構(gòu)內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力解決以上問(wèn)題。

第三，在混凝土路面中的應(yīng)用。在公路橋梁的使用過(guò)程中，經(jīng)過(guò)車(chē)輛碾壓，加上風(fēng)雪等惡劣天氣的侵蝕，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)易發(fā)生變化，導(dǎo)致路面出現(xiàn)變形、裂縫等現(xiàn)象。為避免這種問(wèn)題的出現(xiàn)，在公路橋梁施工中，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，將混凝土的抗壓性能發(fā)揮至最大值[6]。

第四，在混凝土空心板中的應(yīng)用。在公路橋梁施工中，混凝土空心板使用特別普遍，其特點(diǎn)是有多道圓孔形狀，大大降低了自重，有利于安裝拆卸和交通運(yùn)輸。在小跨徑的公路橋梁施工中應(yīng)用更為廣泛，效果更佳。若公路橋梁的跨徑小于規(guī)定尺寸，采用張拉法對(duì)松弛度較低的鋼絞線(xiàn)進(jìn)行單根張拉，可以有效降低承載力。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種非常先進(jìn)、可靠的工程技術(shù)，將其應(yīng)用在公路橋梁施工中，可以預(yù)防混凝土裂縫產(chǎn)生，提高混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。在應(yīng)用時(shí)，需要掌握張拉時(shí)間、張拉力大小、孔道堵塞等問(wèn)題，科學(xué)選擇施工材料和設(shè)備。最大化發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以此提高公路橋梁施工的安全性。