橋梁施工中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

陳麗超

（河北省交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北 石家莊 050091）

0 引言

公路橋梁作為人們重要的出行方式之一，其施工質(zhì)量會(huì)直接影響人們的出行體驗(yàn)，為提高施工質(zhì)量，就必須重視路橋施工的每一道工序，而在路橋工程施工中，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)在道路橋梁工程建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，要保證路橋工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須加強(qiáng)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用研究。

1 工程概況

某橋梁工程位于我國(guó)河北省境內(nèi)，該橋梁設(shè)計(jì)全長(zhǎng)368m，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)箱梁的結(jié)構(gòu)形式，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁。該工程屬于城市相互連接的主干路，建成后能有效地緩解城市內(nèi)的交通壓力，使城市交通實(shí)現(xiàn)更好的連接，因此，在橋梁建成通車(chē)后，其行車(chē)量較大，為有效保證梁體的承載力及穩(wěn)定性，要求施工單位做好該工程橋梁預(yù)應(yīng)力施工工作，確保梁體結(jié)構(gòu)的使用安全。

2 橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

2.1 預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）依據(jù)工程實(shí)際情況，本橋梁共設(shè)計(jì)有3聯(lián)，其中橋梁第一聯(lián)與第三聯(lián)上部結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁，橋梁第二聯(lián)上部結(jié)構(gòu)斷面設(shè)計(jì)采用單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁。各聯(lián)的梁高均設(shè)計(jì)為1.6m，腹板高度相同，橋梁橫坡利用箱梁旋轉(zhuǎn)形成，橋梁腹板的厚度設(shè)計(jì)為40～60cm，箱梁的懸臂長(zhǎng)度25m，梁體跨中頂板厚25cm，跨中底板厚22cm。

（2）針對(duì)連續(xù)箱梁的預(yù)應(yīng)力體系，橋梁使用的預(yù)應(yīng)力鋼束分為腹板預(yù)應(yīng)力鋼束和頂板、底板預(yù)應(yīng)力鋼束2種，其中橋梁第一聯(lián)與第三聯(lián)腹板預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)采用270A級(jí)低松弛的鋼絞線，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)其控制應(yīng)力為1 350MPa，張拉后采用OVM15A-115錨具固定；頂板和底板預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)采用270A級(jí)低松弛的鋼絞線，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)其控制應(yīng)力為1 302MPa，張拉后采用OVMBM15A-5錨具固定[1]。

（3）橋梁第二聯(lián)腹板預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)采用270A級(jí)低松弛的鋼絞線，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)其控制應(yīng)力為1 395MPa，張拉后采用OVM15A-12或OVM15A-15錨具固定；頂板和底板預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)采用270A級(jí)低松弛的鋼絞線，預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)其控制應(yīng)力為1 350MPa，張拉后采用OVMBM15A-5錨具固定。

2.2 預(yù)應(yīng)力管道成孔

（1）橋梁預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，要先根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方案及采用的預(yù)應(yīng)力筋形式，在梁體澆筑施工前將預(yù)應(yīng)力管道固定于設(shè)計(jì)的位置。本次施工采用的預(yù)應(yīng)力管道為波紋管，管道的安裝位置與圖紙位置保持一致，除管道本身的安裝外，還要放置固定螺旋筋、錨墊板等其他預(yù)埋件。預(yù)應(yīng)力管道之間相互連接時(shí)，可利用大一號(hào)的同類(lèi)型波紋管，接頭長(zhǎng)度控制在20～40cm，接口處需采用密封膠封口，待波紋管全部設(shè)置完成后采用井字形限位網(wǎng)將其固定，以避免后續(xù)鋼筋綁扎、混凝土澆筑中對(duì)波紋管造成破壞[2]。

（2）波紋管安裝于梁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，預(yù)應(yīng)力張拉后需要利用壓漿的方式將管道密封，因此，為實(shí)現(xiàn)此密封效果，安裝波紋管時(shí)，應(yīng)在孔道的每個(gè)峰頂位置或低點(diǎn)處設(shè)置排水孔和排氣孔，其中排氣孔宜設(shè)置在管道的峰頂處，排水孔宜設(shè)置在管道的低點(diǎn)處，每個(gè)排氣孔的間距控制在12～15m。開(kāi)孔時(shí)先利用鐵絲將帶嘴鋼接頭板與管道綁扎在一起，再用鋼管插至鋼接頭板的嘴上，并將其引出構(gòu)件頂面，引出的高度不小于400mm。引出后，在接頭板周?chē)媚z帶纏繞密實(shí)，確?？椎赖膰?yán)密性。

2.3 預(yù)應(yīng)力筋穿束

預(yù)應(yīng)力管道安裝就位后，在橋梁鋼筋施工時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的穿束工作，本工程采用的預(yù)應(yīng)力筋與設(shè)計(jì)要求一致，均為270A級(jí)低松弛的鋼絞線。在預(yù)應(yīng)力筋運(yùn)送至場(chǎng)地后，施工單位需要分批檢查驗(yàn)收，且每批均要選取樣本進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)合格后，在鋼筋加工廠將預(yù)應(yīng)力筋處理至設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度。加工時(shí)均采用砂輪鋸切割完成，每束鋼絞線經(jīng)切割后的切口兩側(cè)5cm的位置利用鋼絲綁扎，然后再將切口處焊接牢固，以避免預(yù)應(yīng)力筋松散。待加工后將其編號(hào)存放，并根據(jù)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的穿束工作，待全部穿束結(jié)束后即可進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑過(guò)程中，施工人員應(yīng)時(shí)刻抽動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋，保持孔道暢通[3]。

2.4 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力的張拉位于梁體混凝土澆筑結(jié)束后，待梁體混凝土強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，且養(yǎng)護(hù)周期大于10d即可開(kāi)始張拉作業(yè)，本工程預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)采取兩端對(duì)稱(chēng)張拉的方式，張拉的主要機(jī)械為千斤頂，張拉順序?yàn)橄韧夂髢?nèi)、先長(zhǎng)后短，在預(yù)應(yīng)力張拉前先安排人員對(duì)孔道進(jìn)行摩阻測(cè)定，明確孔道的摩阻系數(shù)，以便于控制張拉力度，開(kāi)始預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)采取雙控法進(jìn)行控制，張拉程序?yàn)?→初應(yīng)力（0.15dk）→2倍初應(yīng)力（0.30k）→1.0dk，每個(gè)張拉階段持荷時(shí)間不得小于5min，張拉后的控制應(yīng)力需滿足上述設(shè)計(jì)要求。

2.5 孔道壓漿

預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后應(yīng)在24h內(nèi)完成孔道壓漿作業(yè)，孔道壓漿時(shí)主要采用水泥漿，即由水泥和水混合形成的漿液，為有效提升漿液的強(qiáng)度，保證壓漿的質(zhì)量，可以向漿液中摻加適量的外加劑，如摻加0.5%～1%的減水劑增加漿液密度，摻加適量的膨脹劑等，任何外加劑的使用均要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定漿液性能的變化，且要在監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的前提下進(jìn)行，漿液配置完成后，采用UB3型灰漿泵將水泥漿壓入孔道中，壓漿壓力控制在0.5～0.7MPa即可，待孔道另一側(cè)存在漿液均勻冒出后即證明壓漿完成，此時(shí)方可進(jìn)行封錨施工[4]。

2.6 預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制措施

（1）為確保預(yù)應(yīng)力的張拉效果，在預(yù)應(yīng)力張拉前，應(yīng)對(duì)橋梁混凝土構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容包括混凝土結(jié)構(gòu)的外觀是否存在裂縫、強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求、養(yǎng)護(hù)周期是否足夠等，如經(jīng)檢測(cè)不滿足要求，則不得組織張拉作業(yè)。在預(yù)應(yīng)力張拉前，要對(duì)施工所用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，張拉施工采用的設(shè)備有千斤頂、百分表、張拉油泵等，所有的設(shè)備使用前必須保證其性能正常，百分表使用前需要進(jìn)行標(biāo)定，確保讀數(shù)準(zhǔn)確。張拉時(shí)，為保證施工安全，千斤頂后方嚴(yán)禁站人。

（2）預(yù)應(yīng)力張拉施工是一個(gè)持續(xù)性的過(guò)程，每個(gè)張拉階段均要持荷一段時(shí)間，觀察預(yù)應(yīng)力筋的變化情況。為確保預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，應(yīng)注意避免滑絲問(wèn)題的發(fā)生，若張拉中出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象，則應(yīng)立即停止張拉并卸載張拉應(yīng)力，然后分析產(chǎn)生滑絲問(wèn)題的原因，制定解決辦法后重新組織張拉施工。除滑絲問(wèn)題外，每個(gè)持荷階段均要對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的斷絲問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，正常情況下斷絲的數(shù)量不得超過(guò)總量的1%，且每束鋼絞線不得超過(guò)1根，如斷絲情況嚴(yán)重，必須停止施工并尋找原因，解決后再重新張拉[5]。

（3）張拉結(jié)束后的孔道壓漿工作也是保證橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在開(kāi)展孔道壓漿工作前，必須先將孔道清洗干凈，若孔道內(nèi)存在積水，則應(yīng)利用吹風(fēng)機(jī)將其排干。進(jìn)行孔道壓漿工作時(shí)，漿液必須滿足設(shè)計(jì)要求，壓漿工作可分2次進(jìn)行，每次間隔時(shí)間應(yīng)在30min以上，壓漿穩(wěn)定后，其壓力控制在0.7MPa，待壓漿結(jié)束后及時(shí)檢查漿液的密實(shí)情況，經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能組織封錨。此外，在張拉結(jié)束后，所有的錨具、鋼絞線等均不得承受碰撞或其他外力，在多余的鋼絞線切割時(shí)不得采用電焊、氣割等方式，以避免鋼絞線因受熱而遭受損傷，從而保證預(yù)應(yīng)力的張拉質(zhì)量。

（4）橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工階段，應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)工作。在施工前應(yīng)認(rèn)真研究設(shè)計(jì)圖紙，明確設(shè)計(jì)意圖，然后根據(jù)施工質(zhì)量目標(biāo)及施工方案等組織施工人員開(kāi)展技術(shù)交底工作，并編制施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。在施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行三檢制度，落實(shí)簽證原則，同時(shí)確?？梢载?zé)任到人，一旦發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，可以直接找出責(zé)任人，明確事故原因。有關(guān)預(yù)應(yīng)力張拉施工中的所有參數(shù)均要及時(shí)收集、整理、記錄、歸檔，方便后續(xù)的查閱，同時(shí)，每個(gè)階段任務(wù)完成后都要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確保施工效果[6]。

（5）預(yù)應(yīng)力張拉施工是一項(xiàng)危險(xiǎn)性較大的工程，如在施工中因失誤導(dǎo)致超張拉或其他問(wèn)題，極易發(fā)生安全事故，因此，在本工程預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)中，施工單位的安全保障工作如下：

①安排全職安全管理人員，時(shí)刻對(duì)施工中的安全問(wèn)題進(jìn)行檢驗(yàn)、排除，以保證施工安全。

②編制詳細(xì)的安全事故應(yīng)對(duì)守則，如施工中出現(xiàn)類(lèi)似的安全事故，能及時(shí)采取行之有效的解決措施[7]。

③在存在危險(xiǎn)的區(qū)域設(shè)置安全警示標(biāo)志，提升施工人員的安全意識(shí)，從而保證預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程的安全。

2.7 預(yù)應(yīng)力張拉中常見(jiàn)問(wèn)題及防治措施

2.7.1 預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量不足

（1）問(wèn)題成因

橋梁預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量不足的問(wèn)題，導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因主要分為3種：①在預(yù)應(yīng)力管道安裝時(shí)，管道未能保持順直，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋與管道之間的摩擦力增大，張拉時(shí)損耗部分張拉應(yīng)力，最終造成伸長(zhǎng)量不足；②預(yù)應(yīng)力管道安裝后密封性存在問(wèn)題，在混凝土澆筑階段存在漏漿現(xiàn)象，使預(yù)應(yīng)力筋和管道黏結(jié)在一起，在張拉時(shí)就會(huì)造成張拉應(yīng)力損失，形成預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量不足的問(wèn)題；③張拉的設(shè)備標(biāo)定或預(yù)應(yīng)力材料本身存在問(wèn)題，與設(shè)計(jì)要求不相符，從而使伸長(zhǎng)量存在差異。

（2）防治措施

為避免出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量不足的問(wèn)題，根據(jù)上述問(wèn)題成因應(yīng)采取針對(duì)性的處理措施：①在預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道時(shí)，必須對(duì)管道的每個(gè)坐標(biāo)位置進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量計(jì)算，在安裝時(shí)必須保持整個(gè)管道的圓滑順直，以避免預(yù)應(yīng)力筋與管道之間的摩擦；②管道安裝后，應(yīng)檢查其密封性，同時(shí)在混凝土澆筑階段使預(yù)應(yīng)力管道與振搗棒保持30～50cm的距離，避免振搗時(shí)造成管道移位或受損，澆筑過(guò)程中還要時(shí)刻抽動(dòng)預(yù)應(yīng)力筋，避免出現(xiàn)黏結(jié)問(wèn)題；③預(yù)應(yīng)力鋼絞線及施工采用的設(shè)備入場(chǎng)后，要落實(shí)其質(zhì)量檢測(cè)工作，不合格的材料設(shè)備嚴(yán)禁使用[8]。

2.7.2 管道堵塞

（1）問(wèn)題成因：管道堵塞是橋梁預(yù)應(yīng)力施工的常見(jiàn)問(wèn)題，發(fā)生此問(wèn)題的主要原因有：①管道安裝時(shí)的接頭處理不當(dāng)，或在后續(xù)混凝土澆筑過(guò)程中因振搗距離、力度等問(wèn)題造成管道受損，從而導(dǎo)致混凝土向管道中滲漏，當(dāng)滲漏達(dá)到一定量后就會(huì)造成管道堵塞問(wèn)題；②施工人員在管道及預(yù)應(yīng)力筋截取時(shí)存在誤差，造成孔道的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)要求不符，導(dǎo)致管道堵塞。

（2）防治措施：針對(duì)預(yù)應(yīng)力管道堵塞的問(wèn)題，在施工前應(yīng)做好預(yù)防措施，即在安裝波紋管之前，施工人員要仔細(xì)檢查波紋管的小孔，同時(shí)確保波紋管接頭的安裝質(zhì)量，保證波紋管接頭牢固、光滑，且不得出現(xiàn)卷曲、變形問(wèn)題。接頭位置還可以采取膠帶密封處理，以避免出現(xiàn)漏漿問(wèn)題；如因上述原因?qū)е鹿艿蓝氯麊?wèn)題的發(fā)生，若堵塞現(xiàn)象較輕，可從梁外切開(kāi)定位管進(jìn)行清理，若堵塞嚴(yán)重則需拉出預(yù)應(yīng)力筋從另一側(cè)穿入[9]。

2.7.3 張拉拱度偏差

預(yù)應(yīng)力橋梁張拉過(guò)程中，梁體會(huì)在張拉應(yīng)力的作用下向上產(chǎn)生一定的拱度，針對(duì)拱度的大小設(shè)計(jì)中并未作出明確的要求，但若向上產(chǎn)生的拱度過(guò)大，則會(huì)使梁體各項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)差異。因此，為避免張拉拱度的偏差，在預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中需要認(rèn)真測(cè)量拱度的偏差數(shù)據(jù)并做好記錄，如梁體的拱度偏差過(guò)大時(shí)，則可以采取降低張拉應(yīng)力的方法解決此類(lèi)問(wèn)題，以確保梁體的基本性能。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文以某橋梁工程為例，對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，闡述了該橋梁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道成孔、預(yù)應(yīng)力筋穿束、張拉、壓漿等技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分項(xiàng)研究，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，并對(duì)預(yù)應(yīng)力橋梁施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及相應(yīng)處置措施進(jìn)行了分析。隨著道路橋梁施工技術(shù)的進(jìn)一步提高和完善，預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍。在預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中應(yīng)不斷積累經(jīng)驗(yàn)、總結(jié)不足，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)督管理，保證橋梁的施工質(zhì)量。