預(yù)應(yīng)力技術(shù)在市政道路橋梁施工中的應(yīng)用

莫彩娜，李海峰

（1.柳州市市政設(shè)施維護(hù)管理處，廣西 柳州 545001；2.柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545006）

0 引言

預(yù)應(yīng)力技術(shù)是現(xiàn)代市政道路橋梁施工中極為重要的一項(xiàng)施工技術(shù)，其對(duì)優(yōu)化穩(wěn)定道路橋梁工程整體質(zhì)量起到了顯著作用。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)最為顯著的特征就是其操作方便簡單、施工效率高以及整體性強(qiáng)，能夠有效提高市政道路橋梁工程的耐久性和持久性。

1 道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中常見的病害問題

在目前道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，最為常見的病害問題主要包括了以下幾種：①主拱圈產(chǎn)生裂縫病害問題 在道路橋梁主拱圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工中，其科學(xué)有效地采用了拱形力學(xué)性質(zhì)，能夠最大化提高道路橋梁承載能力，充分保障道路橋梁安全穩(wěn)定性。然而，由于在主拱圈的拱頂前后10m左右范圍內(nèi)會(huì)受到各種因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)縱橫向裂縫、拱肋裂縫以及U形裂縫等，裂縫病害問題會(huì)嚴(yán)重威脅到道路橋梁上來往車輛和行人的生命安全。②鋼筋銹蝕病害問題 在道路橋梁實(shí)際施工過程中，施工單位會(huì)采用到大量鋼筋材料，通過將鋼筋材料合理應(yīng)用在道路橋梁整體結(jié)構(gòu)中，能夠有效增大路面承載能力，避免道路出現(xiàn)塌陷情況。但是，鋼筋材料會(huì)存在銹蝕問題，鋼筋銹蝕后會(huì)擠壓混凝土，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)大大小小的裂縫，不僅影響到道路交通安全，還會(huì)降低道路橋梁的美觀性[1]。③主梁裂縫與主梁變形病害問題 在道路橋梁施工中，主梁是道路橋梁力學(xué)的核心承擔(dān)者。通常情況下，由于道路橋梁長時(shí)間受到來往車輛重量的壓迫，或多或少都會(huì)形成各種大小的主梁裂縫，這樣就會(huì)導(dǎo)致主梁出現(xiàn)變形現(xiàn)象。主梁裂縫病害問題的產(chǎn)生會(huì)促使道路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋與外界空氣雨水相接觸，從而造成鋼筋銹蝕危害，并且還會(huì)降低砼強(qiáng)度，不利于延長道路橋梁安全使用壽命。

2 目前市政道路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用狀況

2.1 預(yù)應(yīng)力在橋梁加固中的應(yīng)用

在現(xiàn)代市政道路橋梁建設(shè)施工中，橋梁加固是必不可缺的一個(gè)重要施工環(huán)節(jié)。通過對(duì)市政道路橋梁展開加固施工處理，能夠有效提高橋梁各個(gè)受力部位承重結(jié)構(gòu)和承載結(jié)構(gòu)的性能，從而達(dá)到全面提升道路橋梁承載力的施工目標(biāo)。當(dāng)前，在道路橋梁施工處理中，經(jīng)常應(yīng)用的技術(shù)手段主要包括了預(yù)應(yīng)力處理、體外預(yù)應(yīng)力加固、道路橋面補(bǔ)強(qiáng)加固、粘貼鋼板加固以及路面層加固等。其中，被施工人員應(yīng)用最多的加固處理方法就是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，其工作原理是通過對(duì)將預(yù)應(yīng)力施工在對(duì)應(yīng)目標(biāo)加固構(gòu)件上，有效降低道路橋梁構(gòu)件的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，從而確保在最大壓力下增強(qiáng)不同構(gòu)件的抗變形和承受荷載能力。

2.2 預(yù)應(yīng)力在混凝土路面中的應(yīng)用

當(dāng)施工單位應(yīng)用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)展開對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)加固處理前，道路橋梁結(jié)構(gòu)本身已經(jīng)具備了一定的初始內(nèi)應(yīng)力，并且伴隨著道路橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋混凝土受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的變化，其承載能力也會(huì)隨之發(fā)生變化。同時(shí)，施工人員還要考慮到鋼筋混凝土存在著受拉、受彎性能差等缺陷，因此施工人員要通過合理采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)全面提升鋼筋混凝土的受彎和受拉性能。首先，施工人員要展開對(duì)道路橋梁鋼筋混凝土的高強(qiáng)度加固施工處理，優(yōu)先選擇采用市場上高強(qiáng)度的碳纖維材料，通過將其設(shè)置在受彎結(jié)構(gòu)上[2]，這樣就可以優(yōu)化改善道路橋梁整體結(jié)構(gòu)的承載性能，并且有效彌補(bǔ)鋼筋混凝土自身受拉和受彎性能差的相關(guān)缺陷；考慮到道路橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身就具有一定的初始內(nèi)應(yīng)力，在未進(jìn)行對(duì)其展開加固施工處理前，鋼筋混凝土中受彎構(gòu)件就已經(jīng)有著拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。

3 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁施工中的具體應(yīng)用

3.1 預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間

在市政道路橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用要高度重視預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)間科學(xué)控制問題（見圖1）。因?yàn)榛炷翉?qiáng)度增大往往要經(jīng)過一定時(shí)間，并且混凝土實(shí)際強(qiáng)度和彈性模量的增長并不是保持同步的。一般情況下，混凝土增長速度加快，彈性模量增長速度片面。道路橋梁施工人員要正確認(rèn)識(shí)到在初期混凝土變形大，如果太快于張拉預(yù)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致增大預(yù)應(yīng)力損失，致使道路橋梁承載力嚴(yán)重不足，并且還容易產(chǎn)生各種大大小小的裂縫病害問題。與此同時(shí)，通過運(yùn)用施工現(xiàn)場試塊測驗(yàn)到初期混凝土強(qiáng)度去替代現(xiàn)場道路橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際混凝土強(qiáng)度，有著明顯的不足之處。

圖1 預(yù)應(yīng)力在混凝土中的張拉

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束

在預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束施工中，施工人員必須嚴(yán)格按照以下幾方面要求展開施工作業(yè)：①預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束所采用的鋼絞線質(zhì)量要達(dá)到歐標(biāo)要求，同時(shí)進(jìn)行-165℃的低溫試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后必須出具有關(guān)單位的真實(shí)完整實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，才能將改批鋼絞線應(yīng)用在預(yù)應(yīng)力施工中；②施工人員在將鋼絞線投入應(yīng)用在放線架前，需要保證外包裝、鋼箍條以及水溶性防銹油不被損壞，并且鋼絞線未出現(xiàn)銹蝕情況或者是受到化學(xué)、機(jī)械以及熱等損傷；③在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束錢，施工人員要科學(xué)運(yùn)用空壓機(jī)設(shè)備壓縮空氣，有效將波紋管內(nèi)的任何雜物進(jìn)行全面清除。圖2為預(yù)應(yīng)力張拉端及固定端在鋼筋混凝土中的布置示意。

3.3 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿

在市政道路橋梁施工中，施工人員采用預(yù)應(yīng)力孔道壓漿方式能夠起到2個(gè)關(guān)鍵作用：①促使預(yù)力筋和結(jié)構(gòu)能夠共同作業(yè)；②有效保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不會(huì)發(fā)生銹蝕病害問題，影響到道路橋梁的安全可靠使用。然而，實(shí)際情況是在道路橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)壓漿不夠密實(shí)、不夠飽滿以及漏漿等問題，會(huì)在一定程度上影響到整體工程施工質(zhì)量和效率。造成道路橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工問題的主要原因是施工人員未能夠嚴(yán)格按照規(guī)范工序操作，在漿體配置、留孔質(zhì)量施工操作上都存在不足之處。就比如，在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的漿體水灰比配置工作上，施工人員實(shí)際采用的規(guī)定值0.40～0.45是偏大的，并且在該比例值配置下的孔道漿體泌水，孔道無法做到完全密實(shí)和飽滿。隨著時(shí)間的推移，漿體配置技術(shù)得到了有效改進(jìn)，通過將外加劑JMH-3應(yīng)用在漿體配置中，促使水灰比合理降到0.35以下，施工人員操作高速攪漿機(jī)設(shè)備將漿體流動(dòng)度提高到12s。值得注意的是，在預(yù)應(yīng)力孔道壓漿施工處理中，施工人員要保證壓漿進(jìn)行徹底，這樣才能夠避免因?yàn)橛晁e累冬季惡劣天氣下發(fā)生凍脹裂縫，影響到道路橋梁工程施工整體質(zhì)量。

3.4 張拉力控制

通常情況下，在市政道路橋梁后張法施工中，施工人員應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)控制好張拉力和預(yù)應(yīng)力筋伸長量，通過以張拉力作為主要標(biāo)準(zhǔn)，其中伸長量則是用于校核比對(duì)。施工人員對(duì)于后張法施工中的張拉力計(jì)算普遍采用的是1.5級(jí)油壓，這種方式存在著較大的誤差。施工現(xiàn)場還會(huì)發(fā)生千斤頂未經(jīng)計(jì)量標(biāo)定就施工的問題，同時(shí)有的張拉施工人員不具備良好的專業(yè)能力和素質(zhì)，容易由于個(gè)人操作失誤因素導(dǎo)致施工不良問題的發(fā)生。就比如，張拉力控制不合理、數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤等。尤其是在施工人員進(jìn)行多束張拉時(shí)，因?yàn)槊渴鴱埨?shù)值是不一樣的，會(huì)產(chǎn)生對(duì)預(yù)應(yīng)力筋伸長值計(jì)算不科學(xué)準(zhǔn)確的現(xiàn)象，彈性模量取值不夠合理，施工人員實(shí)際張拉處理無法嚴(yán)格做到將預(yù)應(yīng)力筋伸長量控制在±6%范圍內(nèi)，這樣就會(huì)引發(fā)張拉力失控問題的發(fā)生。

圖2 灌頂?shù)跫芷脚_(tái)

4 結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)現(xiàn)代化市政道路橋梁設(shè)施的要求也日益提高，為此，如何提高市政道路橋梁的施工質(zhì)量，逐漸引起人們的重視。為了提高市政道路橋梁的安全性和穩(wěn)定性，在施工中采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，不僅能夠提高橋梁工程的整體施工質(zhì)量，而且能夠延長工程的使用壽命，還可以減少橋梁施工所耗費(fèi)的時(shí)間，縮短工期，并且方便日后市政道路橋梁工程的維修、管理和養(yǎng)護(hù)工作，保障我國市政道路橋梁建設(shè)工作穩(wěn)定持續(xù)地發(fā)展。