后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)研究

李國鋒 鄧陽彬

（北京城建道橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100124）

1 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土特點(diǎn)及其橋梁施工技術(shù)概述

1.1 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土特點(diǎn)

后張法預(yù)應(yīng)力混凝土具有鮮明的特點(diǎn)。首先，鋼筋強(qiáng)度較高。在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土施工期間，受拉區(qū)內(nèi)的一般混凝土結(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)拉裂縫的現(xiàn)象。就混凝土構(gòu)件而言，該裂縫會(huì)影響混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的混凝土存在預(yù)拉應(yīng)力，因而并不會(huì)生成拉應(yīng)力。在該狀態(tài)下，混凝土不會(huì)出現(xiàn)過多裂縫，構(gòu)件的剛度較強(qiáng)。其次，結(jié)構(gòu)耐久性與抗裂性。混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的根本原因，是其結(jié)構(gòu)受預(yù)應(yīng)力干擾較大。通過對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的分析，其抗裂性的優(yōu)勢具有持續(xù)化，且抗裂效果比較好，具有一定的抗腐蝕性能。所以，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件使用壽命相對(duì)較長。最后，自身重量降低。從比較客觀的角度來看，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，材料強(qiáng)度較高。與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面尺寸要更小。因而，在相同截面的情況下，重量有所減輕。以上均為后張法預(yù)應(yīng)力混凝土表現(xiàn)出來的特點(diǎn)。

1.2 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)

后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)的主要原理如下：橋梁建設(shè)工程中預(yù)應(yīng)力混凝土通過橋梁的主要構(gòu)件承受應(yīng)力前，在機(jī)械張拉的方式下，選取張拉強(qiáng)度相對(duì)較高的鋼材，將鋼筋錨固定在其構(gòu)件中，以促使橋梁產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力[1-2]。在這種預(yù)應(yīng)力作用下，對(duì)橋梁的受力范圍進(jìn)行施壓，以提高橋梁的剛度與強(qiáng)度。該施工技術(shù)具有靈活性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，可依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求適當(dāng)調(diào)整施工技術(shù)的內(nèi)容。同時(shí)，該技術(shù)相較于其他結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)而言，其可從整體上提升橋梁結(jié)構(gòu)的抗拉能力、抗剪能力等，從而表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。

2 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 有利于提高橋梁的承重能力

在橋梁建設(shè)工程中應(yīng)用該技術(shù)可通過合理減輕橋梁自重以增強(qiáng)其承受能力。相較于一般的混凝土結(jié)構(gòu)來說，預(yù)應(yīng)力混凝土在施工前已經(jīng)承受了一定的張力，因此其具有更強(qiáng)的承受能力，可以促使其實(shí)現(xiàn)大跨度施工。與此同時(shí)，經(jīng)過張拉的鋼筋材料，其自身在性能方面也會(huì)獲得較大提升，因此在實(shí)際施工作業(yè)中可將鋼筋材料的應(yīng)用數(shù)量予以減少，在一定程度上可節(jié)約鋼筋材料。而鋼筋材料的節(jié)約則從根本上降低了橋梁結(jié)構(gòu)自身的重量，從而有利于提高其承重能力[3-4]。

2.2 有利于保持橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

橋梁建設(shè)工程質(zhì)量受很多因素影響，以腐蝕破壞為主要因素。一般情況下，雨、雪天氣后，空氣中的有機(jī)物、水分等會(huì)在一定程度上腐蝕橋梁，從而影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一旦橋梁結(jié)構(gòu)腐蝕破壞未能得到及時(shí)有效的控制，不僅會(huì)導(dǎo)致橋梁穩(wěn)定性受影響，而且會(huì)危及生命財(cái)產(chǎn)安全，甚至對(duì)社會(huì)的安全穩(wěn)定產(chǎn)生不良影響。而該技術(shù)的應(yīng)用，其可促使橋梁結(jié)構(gòu)在前期具備一定的預(yù)應(yīng)力，加之鋼筋外包防腐處理，相較于其他結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，能夠增強(qiáng)橋梁的抗腐蝕性，并增強(qiáng)橋梁的耐久性，從而可提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3 利于控制橋梁裂縫的問題

通常情況下，該技術(shù)的最大可承受拉力值是一般混凝土的4～8 倍。當(dāng)承受拉力超過最大拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生裂縫。在橋梁工程施工中，該技術(shù)的應(yīng)用可促使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)始終保持應(yīng)力狀態(tài)。而在這種應(yīng)力作用下，可與部分外部荷載相互抵消，從而可預(yù)防裂縫的產(chǎn)生[5]。

3 工程概況

某鋼筋混凝土橋梁建設(shè)工程，采用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)完成。該工程的中心樁號(hào)為K25+734.0，橋跨是（5+3）×30m 的PC 連續(xù)鋼構(gòu)T 梁。橋梁上、下部等構(gòu)造的情況，見表1。

表1 某橋梁工程的基本情況

在對(duì)該工程進(jìn)行施工的過程中，其施工工藝流程包括底膜鋪設(shè)、鋼筋綁扎、錨具安裝、張拉、壓漿及吊運(yùn)等，如圖1 所示。

圖1 橋梁施工工藝流程

4 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工技術(shù)的要點(diǎn)

4.1 施工前的準(zhǔn)備工作

在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，在前期工作中，應(yīng)做好如下準(zhǔn)備。首先，應(yīng)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行全面且仔細(xì)的檢查，以確保后續(xù)施工的順利推進(jìn)。由于該橋梁工程具有施工工期短且施工工藝繁雜的特點(diǎn)，為確保施工進(jìn)度和質(zhì)量，首要任務(wù)是加強(qiáng)對(duì)張拉設(shè)備存放及應(yīng)用的管控水平。在對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行管控時(shí)，設(shè)置了專門的人員對(duì)其進(jìn)行管理，同時(shí)還對(duì)其工作性質(zhì)、范圍及責(zé)權(quán)等進(jìn)行了明確，以確保張拉設(shè)備始終處于最佳工作狀態(tài)[6]。例如某同類項(xiàng)目工程在應(yīng)用該施工技術(shù)時(shí)，在前期準(zhǔn)備工作中，為確保施工的順利推進(jìn)，在施工前單獨(dú)成立了施工設(shè)備管控小組，并對(duì)設(shè)備管控人員進(jìn)行了培訓(xùn)。通過項(xiàng)目完成后，對(duì)新部門進(jìn)行評(píng)價(jià)，大部分員工均表示施工前成立這一部門對(duì)保證施工進(jìn)度并提高施工質(zhì)量均具有重要的價(jià)值。這為該項(xiàng)目在施工前準(zhǔn)備工作中提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)置專門管控人員時(shí)，預(yù)先在內(nèi)部通過人才選拔的方式，對(duì)有張拉設(shè)備相關(guān)管理經(jīng)驗(yàn)且學(xué)歷在本科以上的人員進(jìn)行內(nèi)部招募，并對(duì)其進(jìn)行短期內(nèi)訓(xùn)，并通過理論與實(shí)踐管理考核的方式，選拔出符合該項(xiàng)目張拉設(shè)備管理的專業(yè)人員。在對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行實(shí)際管控的過程中，要求每使用一次油壓表、千斤頂?shù)仍O(shè)備時(shí)，都需要進(jìn)行一次全方位的檢查和校準(zhǔn)。例如在對(duì)油壓表進(jìn)行檢查時(shí)，須采用傳感器或壓力試壓機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)。通過做好上述前期準(zhǔn)備工作，能夠最大程度地減少儀器誤差。其次，應(yīng)對(duì)該技術(shù)應(yīng)用的原材料進(jìn)行詳細(xì)地檢查，以確保工程的總體質(zhì)量。對(duì)于橋梁工程而言，影響其總體質(zhì)量的程度，原材料質(zhì)量占比高達(dá)85%以上。這就要求在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)應(yīng)對(duì)該類工程的原材料進(jìn)行檢查。一方面，應(yīng)通過檢驗(yàn)水平的加強(qiáng)以控制質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的原材料的進(jìn)入；另一方面，則應(yīng)做好原材料的儲(chǔ)備工作。例如在檢查原材料質(zhì)量時(shí)，應(yīng)對(duì)材料中氯離子的含量進(jìn)行嚴(yán)格控制并對(duì)混凝土中外加劑的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)檢查。這對(duì)于確?；炷僚浜媳鹊恼_性有重要影響。以該工程為例，水泥中的含堿量應(yīng)控制在0.4%以內(nèi)，石料中硅含量應(yīng)控制在1%以內(nèi)。對(duì)于原材料的儲(chǔ)存管理工作，其重在避免原材料變質(zhì)的出現(xiàn)。最后，應(yīng)對(duì)張拉機(jī)具進(jìn)行預(yù)應(yīng)力檢測，以確保相關(guān)設(shè)備的操作精密度。在展開預(yù)應(yīng)力檢驗(yàn)時(shí)，施工單位應(yīng)邀請(qǐng)第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)張拉機(jī)具進(jìn)行科學(xué)檢測，以預(yù)防油泵、千斤頂?shù)仍O(shè)備漏油問題的發(fā)生。同時(shí)，在前期工作中，還須對(duì)施工人員展開專業(yè)培訓(xùn)，使每名施工人員都能夠正確使用相應(yīng)設(shè)備，在保證施工效率的同時(shí)避免出現(xiàn)操作失誤。

4.2 預(yù)應(yīng)力張拉的操作

在預(yù)應(yīng)力工程施工的過程中，張拉力操作主要分為2 個(gè)階段展開，即初張拉階段和終張拉階段，其具體施工流程，如圖2 所示。在初張拉階段，橋梁量體的混凝土強(qiáng)度的起始值超過設(shè)計(jì)值的90%，并完成拆模。在該階段，為確保橋梁的其他工程不受初張拉的影響，須在預(yù)制臺(tái)上進(jìn)行。當(dāng)完成初張拉施工后，將預(yù)制臺(tái)移除。在終張拉階段，其作為該技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，只有當(dāng)混凝土澆筑后的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行。終張拉持續(xù)30d 后由專業(yè)的質(zhì)檢人員對(duì)其展開測量。只有在測量值與預(yù)先規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值相符后方能夠進(jìn)行下一步施工。無論是在初張拉階段，還是在終張拉階段，都應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力管道的摩擦力對(duì)張拉力的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于不同的鋼材，其最大張拉力也是不同的。對(duì)于冷拉級(jí)鋼筋，0.95fpk 是其最大張拉應(yīng)力；對(duì)于鋼絞線、熱處理鋼筋等，0.80fpk 是其最大張拉應(yīng)力；對(duì)于冷拉鋼絲，0.75fpk 則是其最大張拉應(yīng)力。除此之外，在張拉操作的過程中，應(yīng)以橋梁工程施工設(shè)計(jì)及其具體條件作為依據(jù)，合理選擇預(yù)應(yīng)力張拉方式。分段張拉、分批張拉及補(bǔ)償張拉是常用的方式。對(duì)于分段施工或連續(xù)施工可采用分段張拉；需要對(duì)多根預(yù)應(yīng)力鋼筋采用分批張拉方式；對(duì)于早期預(yù)應(yīng)力不足的問題，為彌補(bǔ)其損失，可采用補(bǔ)償張拉。

4.3 支架和模板的安裝

在對(duì)支架進(jìn)行安裝和模板進(jìn)行搭設(shè)的過程中，應(yīng)在安裝和搭設(shè)前，對(duì)相應(yīng)區(qū)域的地質(zhì)、土壤的承受能力展開綜合性分析。對(duì)于經(jīng)檢測、分析質(zhì)量未能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)或要求的地質(zhì)、土壤，須對(duì)其進(jìn)行合理且科學(xué)地處理。只有經(jīng)處理后符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)、土壤，方能夠在其上安裝支架并搭設(shè)模板。另外，在搭設(shè)模板的過程中，應(yīng)堅(jiān)持“底?！獋?cè)?！斈！钡脑瓌t。除此之外，在安裝支架和搭設(shè)模板的過程中，為降低預(yù)應(yīng)力對(duì)橋梁的影響，可通過預(yù)留足夠拱度，并在下方設(shè)置沉降觀測點(diǎn)的方式，以保障施工安全。通常情況下，可設(shè)置沉降觀測點(diǎn)6～8 個(gè)。

4.4 鋼筋綁扎方式步驟

鋼筋綁扎作為該類工程中的重要工序，在對(duì)其進(jìn)行綁扎時(shí)應(yīng)以橋梁工程施工的實(shí)際情況作為依據(jù)以確定鋼筋綁扎的具體形式。在該次橋梁工程中，采用的綁扎方式是架立鋼筋式。采用這一綁扎方式，能夠?qū)崿F(xiàn)綁扎后平面與立體骨架的對(duì)稱。與此同時(shí)，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，其作為骨架，起到定位作用。在完成鋼筋綁扎后，對(duì)其進(jìn)行焊接。例如某橋梁工程項(xiàng)目在施工的過程中，其在綁扎鋼筋時(shí)，按照上述方式進(jìn)行綁扎后，并以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為依據(jù)制定了鋼筋綁扎要求規(guī)范。如，在其中規(guī)定橋面主筋位置偏差應(yīng)控制在15mm 以內(nèi)，底板鋼筋位置偏差應(yīng)控制在8mm 以內(nèi)，而其他鋼筋的偏移量則應(yīng)控制在20mm 以內(nèi)。因此，在該項(xiàng)目工程中，結(jié)合既往同類項(xiàng)目在鋼筋綁扎方面的要求，也采用同樣的方式進(jìn)行了綁扎。另外，在焊接時(shí)，可采用閃光對(duì)焊方式。最后，在鋼筋綁扎時(shí)，應(yīng)采用符合規(guī)定的鐵絲，并且應(yīng)嚴(yán)禁鐵絲深入保護(hù)層。

4.5 孔道及鋼絞線安裝

預(yù)應(yīng)力鋼束主要是通過混凝土管道，采用金屬波紋管或抽拔管形成的。對(duì)此，在安裝孔道和鋼絞線的過程中，應(yīng)首先明確預(yù)應(yīng)力孔道的位置，并對(duì)其進(jìn)行固定。在對(duì)孔道進(jìn)行固定時(shí)，可采用軌道固定法。其次，應(yīng)將孔道內(nèi)的雜物、銹蝕等予以完全清除。再次，應(yīng)以孔道長度確定孔道套管長度。同時(shí)，對(duì)于套管中存在接頭的情況，還須做好封口處理，以避免漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。最后，應(yīng)于波紋管安裝完成后，對(duì)其進(jìn)行定位檢查，對(duì)于超出誤差允許范圍的情況，則須予以校正。

鋼絞線安裝是在孔道安裝完成之后。鋼絞線施工主要包括下料、制束、編束及穿束等環(huán)節(jié)。在安裝鋼絞線時(shí)，應(yīng)對(duì)其外觀和質(zhì)量進(jìn)行檢查。同時(shí)，還須對(duì)鋼絞線的彈性模量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢查。對(duì)于被腐蝕或存在斷股的鋼絞線全部禁用。在下料這個(gè)環(huán)節(jié)中，應(yīng)按照設(shè)計(jì)方案中對(duì)材料長度的規(guī)定進(jìn)行下料。而這就要求在材料切割時(shí)不可發(fā)生污染、破損等現(xiàn)象，同時(shí)還應(yīng)確保平直度與要求相符。由于鋼絞線具有較大的彈性，因此，在下料前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，以避免因鋼絞線回彈而引發(fā)安全事故。通過對(duì)既往同類項(xiàng)目的分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，最常用的方法是鐵籠限制鋼絞線的彈性。

4.6 混凝土的施工技術(shù)

混凝土澆筑也是該技術(shù)應(yīng)用于橋梁工程施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。混凝土施工質(zhì)量對(duì)于橋梁工程的整個(gè)質(zhì)量會(huì)有重要的影響。在預(yù)應(yīng)力混凝土攪拌時(shí)，應(yīng)對(duì)攪拌的時(shí)間予以規(guī)范。通常情況下，攪拌的適宜時(shí)間在60s～90s。同時(shí)，在混凝土攪拌時(shí)，應(yīng)做到攪拌均勻。在混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。與此同時(shí)，由于橋梁工程混凝土澆筑量較大，僅通過一次澆筑難以確?；炷脸尚?。因此，在混凝土澆筑時(shí)，可通過分層澆筑確保其成型質(zhì)量。另外，在澆筑時(shí)，還應(yīng)嚴(yán)格按照“限制腹板——后底板——頂板”這一澆筑順序進(jìn)行澆筑。除此之外，為確保混凝土的質(zhì)量并避免其表面冒泡，“一邊振搗，一邊澆筑”方式是較好的一種方式。在這一操作中，應(yīng)注意不可觸碰甚至破壞波紋管。在完成混凝土澆筑后，應(yīng)對(duì)其展開合理且科學(xué)地養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)的時(shí)間應(yīng)至少在30d 以上。同時(shí)，在養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r還應(yīng)通過定期澆水等方式確保其濕潤適宜，并避免干濕循環(huán)等現(xiàn)象的發(fā)生。

4.7 支架及模板的拆除

支架及模板的拆除會(huì)受到很多因素的影響。一旦拆除不當(dāng)，不僅會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響，而且還會(huì)對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，在拆除前，應(yīng)檢查混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，以確保其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)，由于支架、模板在橋梁中的作用不同，在對(duì)其拆除時(shí)，采用的方法和拆除的部位也有較大的不同。因此，在對(duì)其進(jìn)行拆除前，相關(guān)施工作業(yè)人員應(yīng)對(duì)支架、模板在混凝土橋梁中的作用予以正確認(rèn)識(shí)，并采用適宜的方法進(jìn)行合理拆除。例如在拆除支架時(shí)，對(duì)于先期支架最后拆除。在拆除側(cè)模時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須在2.5MPa 以上；而拆除底模時(shí)，其強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的3/4 以上。除此之外，對(duì)于橫、縱向模板的拆除也是有一定的要求的。其中，對(duì)于橫向模板，應(yīng)同時(shí)拆除；而對(duì)于縱向模板，則應(yīng)對(duì)稱拆除。因此，在拆除模板時(shí)，應(yīng)制定拆除的操作流程，并對(duì)相關(guān)人員展開培訓(xùn)，以確保拆除的規(guī)范性、合理性及科學(xué)性，從而確保橋梁施工的安全性。

5 結(jié)論

橋梁建設(shè)工程作為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的關(guān)鍵部分，隨著當(dāng)前我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度的逐漸加快，對(duì)橋梁施工技術(shù)提出了更高的要求。我國的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)已相對(duì)成熟，并逐漸發(fā)展為橋梁施工中的主流技術(shù)，使用范圍較為廣泛。然而，在應(yīng)用該施工技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)做好前期準(zhǔn)備工作，應(yīng)對(duì)支架安裝、鋼筋綁扎以及混凝土澆筑等施工關(guān)鍵技術(shù)的要點(diǎn)予以分析并形成規(guī)范，進(jìn)而發(fā)揮該施工技術(shù)的優(yōu)勢，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力，確保其使用壽命，為我國橋梁事業(yè)、交通事業(yè)的高速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。