公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)措施及質(zhì)量控制分析

高劍鑫

（福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福建 福州 350108）

0 引言

隨著時(shí)代的快速發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展一體化進(jìn)程不斷加劇，交通運(yùn)輸事業(yè)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中，占據(jù)了比較高的地位，尤其是現(xiàn)在對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，都離不開運(yùn)輸事業(yè)的支持，同時(shí)也需要相關(guān)職能部門的引導(dǎo)和支持，在建設(shè)公路橋梁的過(guò)程中給予較高的重視。在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠使相關(guān)的建筑材料充分發(fā)揮其高強(qiáng)度的性能，結(jié)合現(xiàn)在的先進(jìn)技術(shù)預(yù)應(yīng)力還可以有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一點(diǎn)，在建設(shè)材料上可以起到節(jié)約材料的作用。第二點(diǎn)，利用力學(xué)性能，提高公路橋梁質(zhì)量。第三點(diǎn)，具有穩(wěn)定的公路橋梁結(jié)構(gòu)安全系數(shù)指標(biāo)等優(yōu)勢(shì)。所以，外部預(yù)應(yīng)力技術(shù)已經(jīng)在新時(shí)代的工程建造過(guò)程中，被普遍應(yīng)用于公路橋梁建設(shè)中。

1 預(yù)應(yīng)力的含義及其在橋梁工程中的意義

在公路橋梁施工過(guò)程中，目前人們已經(jīng)了解的預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)，不但可以應(yīng)用到公路橋梁的建筑結(jié)構(gòu)上，還能夠應(yīng)用在公路橋梁的維修加固工程上，特別是對(duì)山體和邊坡進(jìn)行的加固，其治理效果更加明顯。應(yīng)用最先進(jìn)的預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建造公路橋梁的整個(gè)過(guò)程中，由于能夠增加工程建筑材料的利用率，也能夠降低建造公路橋梁構(gòu)件的自重，從而提高了公路橋梁構(gòu)件的抗裂性水平和抗?jié)B性能力。因此能夠增加工程構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而減少了建造公路橋梁構(gòu)件的主拉應(yīng)力和豎向剪力。

在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的整個(gè)過(guò)程中，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力技術(shù)施工工藝比較簡(jiǎn)單快捷，建筑構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)便而且安全系數(shù)也相當(dāng)高，使得在建設(shè)高速公路大橋的整個(gè)過(guò)程中預(yù)應(yīng)力技術(shù)也被廣泛應(yīng)用。尤其是在最近幾年的國(guó)家建設(shè)過(guò)程中，在大力主推修建交通基礎(chǔ)設(shè)施的過(guò)程中，提高公路橋梁的承載力和使用壽命，已經(jīng)成為修建公路橋梁專家研究探討的主要問(wèn)題，而現(xiàn)在大力推行的預(yù)應(yīng)力技術(shù)在解決上述問(wèn)題的過(guò)程中存在比較重要的意義。

2 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 波紋管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象

對(duì)于將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁的建設(shè)過(guò)程中，利用波紋管經(jīng)常出現(xiàn)阻塞情況，特別是在利用混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過(guò)程時(shí)更加普遍。造成這個(gè)現(xiàn)象的主要因素，有兩個(gè)方面：一方面波紋管和接頭套管之間的套接長(zhǎng)度不夠，在混凝土的直接撞擊或搗固擠壓下很容易脫開，導(dǎo)致了混凝土的直接堵孔[1]。另一方面由于與固定筋間的距離過(guò)大，在進(jìn)行澆筑混凝土?xí)r，隨著波紋管突然上浮或者脫離原來(lái)位置而導(dǎo)致拉壞，或者與接頭管脫離。

2.1.1 施工單位在進(jìn)行波紋管安裝中的問(wèn)題

安裝波紋管并進(jìn)行灌注時(shí)，必須注意在波紋管的周圍是否有尖銳的鋼直徑頭，甚至是鋼筋預(yù)埋件。特別是在波紋管還沒(méi)固定好或者固定間隙太大的情形下，在灌注混凝土?xí)r就會(huì)導(dǎo)致波紋管在上升或脫離原來(lái)的定位過(guò)程中遇到尖銳物體，碰破引起進(jìn)漿。

2.1.2 波紋管在使用之前沒(méi)有嚴(yán)格進(jìn)行篩選

在波紋管進(jìn)行安裝過(guò)程之前，需要根據(jù)建設(shè)工程性質(zhì)，合理選擇波紋管的品種，嚴(yán)格篩選檢驗(yàn)或者進(jìn)行復(fù)查工作，避免出現(xiàn)在安裝之后因?yàn)楣艿蕾|(zhì)量問(wèn)題引起波紋管出現(xiàn)管道堵塞的情況發(fā)生。

2.1.3 在澆筑橋梁模塊時(shí)，由于混凝土引起波紋管的堵孔的主要因素

可能是由于在進(jìn)行鋼筋直徑骨架的焊縫流程中，焊渣滴落并燒破了預(yù)應(yīng)力式波紋管所產(chǎn)生的進(jìn)漿。也可能是在澆筑過(guò)程中波紋管被振搗棍搗爛，或搗扁而使鋼束不能穿透。

2.2 預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)束一端出現(xiàn)張拉工藝問(wèn)題

在國(guó)內(nèi)公路橋梁的大型工程建設(shè)中，經(jīng)常采用的是一端張拉法。在理論上，使用一端張拉法將一端鋼絞線拉直約需0.3-0.5AAK的力道。但是，在國(guó)內(nèi)修建高速公路橋梁時(shí)的跨預(yù)應(yīng)力箱通常是要求3～5跨，每一跨的總長(zhǎng)度通常為30～50m，在同時(shí)進(jìn)行的橫跨多道箱梁隔板并且總長(zhǎng)度都非常長(zhǎng)的情形下，所形成的摩擦力也是沒(méi)辦法直觀加以判斷的，所以一定要在進(jìn)行嚴(yán)密的測(cè)試之后才能真正判斷出來(lái)。因此，在國(guó)內(nèi)外對(duì)于建設(shè)公路橋梁都制定出相關(guān)的規(guī)范規(guī)定，如果利用預(yù)應(yīng)力在建設(shè)公路橋梁的過(guò)程中，跨度超過(guò)30m時(shí)，為了提高橋梁的承受力，加強(qiáng)橋梁的使用壽命，避免出現(xiàn)在使用過(guò)程中裂縫的問(wèn)題出現(xiàn)，并且在保證有效的外部預(yù)應(yīng)力和抗大彎矩的同時(shí)架設(shè)，也需要對(duì)橋梁二端實(shí)施正確的張拉力工藝。

2.3 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉之前出現(xiàn)縫隙

在國(guó)內(nèi)修建高速公路橋梁等大型工程施工過(guò)程中，如果在施工過(guò)程中使用大負(fù)荷作業(yè)下的鋼筋或混凝土結(jié)構(gòu)在張拉之前，將會(huì)避免不了出現(xiàn)開裂問(wèn)題，并且在相關(guān)規(guī)定中B類預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可以出現(xiàn)有限的裂縫。經(jīng)過(guò)建設(shè)工程的實(shí)踐證明，在進(jìn)行張拉之前，如果出現(xiàn)了縫隙問(wèn)題，基本上是因?yàn)榻ㄔO(shè)結(jié)構(gòu)相對(duì)干燥緊縮和建設(shè)過(guò)程中溫差相差比較大引起的。所以，在建設(shè)公路橋梁的過(guò)程中，可以根據(jù)上述兩方面的原因進(jìn)行提前預(yù)防，制定出預(yù)防方案來(lái)避免出現(xiàn)構(gòu)件裂縫問(wèn)題。對(duì)于裂縫的產(chǎn)生基本上都出現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)的表面處，裂縫寬帶相對(duì)比較細(xì)并且分布不均勻。產(chǎn)生裂縫的地方，一般是發(fā)生在箍筋處或者構(gòu)件頂端一直到構(gòu)件的側(cè)面。如果是單純的因?yàn)榻ㄔO(shè)施工過(guò)程中溫差比較大引起的裂縫，它其實(shí)并沒(méi)有太多的規(guī)律可循，有時(shí)可能存在于表面，有時(shí)可能貫穿建設(shè)施工的全部過(guò)程（見表1）。

表1 碳纖維復(fù)合材料主要力學(xué)性能指標(biāo)

2.4 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在張拉力控制方面的問(wèn)題

在建設(shè)公路橋梁的過(guò)程中，利用預(yù)應(yīng)力作為建設(shè)公路橋梁的主要技術(shù)。如果預(yù)應(yīng)力在建設(shè)公路橋梁的過(guò)程中，操作人員的操作施工不規(guī)范，尤其是在進(jìn)行控制張拉力時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行操作時(shí)，就會(huì)對(duì)建設(shè)公路橋梁產(chǎn)生比較大的損傷。其原因，可能是因?yàn)樵诠ぷ髦皼](méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)的培訓(xùn)，或者在施工過(guò)程中沒(méi)有集中精力，出現(xiàn)了工作過(guò)程的錯(cuò)誤讀表或者工序操作錯(cuò)誤的問(wèn)題，從而導(dǎo)致張拉力控制的高低不等。

3 公路橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的質(zhì)量控制

3.1 建設(shè)公路橋梁施工中所使用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)

在公路橋梁的建設(shè)過(guò)程中，大量使用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在施工過(guò)程中，水泥道路建設(shè)也可使用外部預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為施工過(guò)程中技術(shù)基礎(chǔ)。更具體來(lái)講，就是在水泥道路建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)的技術(shù)人員對(duì)于可以使用混凝土再加外部預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特殊處理方法進(jìn)行的水泥道路的建設(shè)，并且還會(huì)產(chǎn)生一定條件的約束。同時(shí)，利用這種約束可提高鋼筋混凝土與鋼骨架間的互相黏結(jié)能力。這樣，能夠延緩道路發(fā)生斷裂狀況出現(xiàn)，從而增加了公路橋梁在投入使用后的使用壽命。截至目前，將預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)大量應(yīng)用于混凝土的道路建設(shè)過(guò)程中，這一施工技術(shù)也開始趨向完善。同時(shí)，在中國(guó)的公路橋梁的施工中也在廣泛使用。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在具體的操作過(guò)程中，大大降低了混凝土材料在建筑構(gòu)件中所受到的拉應(yīng)力，從而使混凝土材料在建筑工程中可以發(fā)揮出更好、更優(yōu)異的抗壓性能。此外，除了在建筑工程中使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，有關(guān)的工程技術(shù)研發(fā)人員也在研究混凝土預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以應(yīng)用在其他的工程當(dāng)中。比如，對(duì)于怎么處理采用混凝土外部預(yù)應(yīng)力技術(shù)解決公路橋梁施工過(guò)程中的橫向裂縫和豎向斷裂的發(fā)生率等問(wèn)題，尤其是對(duì)于在公路橋梁建設(shè)施工過(guò)程中如何解決在轉(zhuǎn)彎處的相關(guān)施工方式以及受地離心力的影響，這都給相關(guān)研究人員帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

3.2 在施工中要確保預(yù)應(yīng)力鋼筋和波紋管的安裝質(zhì)量

在修建公路橋梁施工過(guò)程中，要嚴(yán)密管理好建筑用料的品質(zhì)問(wèn)題，尤其是施工過(guò)程中所使用的鋼筋和波紋管的質(zhì)量，一定要進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。并且在安裝過(guò)程中需要準(zhǔn)確及時(shí)地安裝到位，在施工過(guò)程中是允許存在偏差的，但是偏差不能太大，要在偏差允許范圍之內(nèi)。在進(jìn)行安裝過(guò)程中一定要嚴(yán)格實(shí)施質(zhì)量把關(guān)，在公路橋梁澆筑階段如果產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，降低了筋橫截面，預(yù)應(yīng)力效率達(dá)不到要求時(shí)，還易形成斷絲或預(yù)應(yīng)力筋整段斷開；如果生銹影響握裹力時(shí)，還會(huì)大大降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力筋在澆筑階段產(chǎn)生歪斜、斷裂，無(wú)法張拉，或張拉后未能及時(shí)壓實(shí)混凝土，導(dǎo)致腐蝕。鋼絞線張拉前的銹蝕，會(huì)使鋼絞線產(chǎn)生歪斜、折斷。

3.3 在施工過(guò)程中控制好張拉力

在公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，確保結(jié)構(gòu)張拉變化等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)都要符合建設(shè)規(guī)范和工程設(shè)計(jì)要求。嚴(yán)格按照規(guī)定在施工作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置好警示標(biāo)識(shí)，閑雜人等禁止入內(nèi)，并提前檢測(cè)好工作中所用的張拉施工設(shè)備，主要是千斤頂、水泵、壓力計(jì)、燃料管、頂楔器以及液控頂壓閥等，是不是滿足建設(shè)或施工現(xiàn)場(chǎng)的正常使用條件，對(duì)壓力計(jì)也要定時(shí)加以檢測(cè)。及時(shí)進(jìn)行錨環(huán)和錨栓使用檢測(cè)，并且在實(shí)際操作過(guò)程中，必須做好檢查和試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格以后才可以使用。所有高壓水泵和千斤頂相互之間的連接處及各接頭均要求完整無(wú)損，螺栓擰緊。水泵的運(yùn)行人員要佩戴防護(hù)眼鏡；當(dāng)水泵啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)、回油速度和活塞式壓力表指針的升降應(yīng)該保持平穩(wěn)、勻稱。安全閥保證靈敏度安全可靠；在張拉前，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)技術(shù)人員要確認(rèn)聯(lián)絡(luò)信息。張拉施工時(shí)二端宜設(shè)置方便的通信設(shè)備。

3.4 防止預(yù)應(yīng)力鋼筋外皮被損壞

在國(guó)內(nèi)公路橋梁的建設(shè)過(guò)程中，一定要做好材料的檢測(cè)和復(fù)查工作。首先，需要在開工之前檢查施工過(guò)程中所使用的材料。比如，在鋼筋綁扎骨架的試驗(yàn)之前，測(cè)量在建筑施工中所使用的綁扎普通鋼材時(shí)，需要輕拿輕放。在對(duì)鋼筋混凝土實(shí)施連接時(shí)，不要直接以預(yù)應(yīng)力鋼筋為基礎(chǔ)搭接線，而一定要在其周圍采取相應(yīng)的措施，然后才可以焊接。

3.5 嚴(yán)格檢驗(yàn)接口部位、排氣洞管接頭、孔洞及灌漿孔,保證其完好無(wú)損

通過(guò)對(duì)砂漿工程施工記錄和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，若灌區(qū)施工二端壩塊水泥的溫度均超過(guò)工程設(shè)計(jì)規(guī)定，且二條廢氣管道排漿密度均達(dá)1.5g/cm3之上，并有一定水壓，且其中一個(gè)排水閥管口水壓已超過(guò)設(shè)計(jì)水壓的50%以上，其他情形均基本符合設(shè)計(jì)規(guī)定，則灌區(qū)砂漿工程質(zhì)量可定為及格。而鉆孔取芯、壓水檢驗(yàn)和槽檢測(cè)等各項(xiàng)工作，要選取較有標(biāo)志性的灌區(qū)施工完成[2]。一般檢測(cè)日期在灌區(qū)砂漿施工完成28d之后。具體的檢測(cè)部位和合格標(biāo)準(zhǔn)，由相關(guān)單位協(xié)商。焊縫(觸)灌漿灌區(qū)的及格率在80%以上，不合格灌區(qū)的布局不集中，縱縫灌漿灌區(qū)的及格率不小于75%，每一個(gè)橫縫內(nèi)灌漿灌區(qū)的及格率不小于75%，焊縫(觸)灌漿工程可以稱為合格。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)公路橋梁的建設(shè)過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)被廣泛推廣到公路橋梁建設(shè)過(guò)程中，所以在公路橋梁施工的過(guò)程中，必須按照具體的施工類型以及施工路段，明確預(yù)應(yīng)力技術(shù)要點(diǎn)，從而提高工程質(zhì)量。綜上所述，在公路橋梁施工中，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)措施有很大的現(xiàn)實(shí)意義，它可以提高施工進(jìn)度，確保整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量，從而帶動(dòng)整體項(xiàng)目工程效率的提升。今后在施工實(shí)踐中，還必須更加注意預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)措施的使用，了解其存在的質(zhì)量問(wèn)題，并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的工程措施，確保預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)措施在整個(gè)公路橋梁工程中得以良好的使用，從而推進(jìn)各項(xiàng)工程的順利進(jìn)行，提高整個(gè)公路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目施工的質(zhì)量。