后张法预应力桥梁施工技术研究

任波

【摘 要】我国近些年来经济快速发展，基础建设发展速度明显加快。随着经济的快速发展，我国公路建设也得到了长足的进步。预应力混凝土结构由于自身优异的力学性能在交通工程中被广泛的应用到桥梁工程中。但是由于预应力钢筋混凝土结构由于钢筋长时间处于高应力状态，所以，预应力钢筋在使用过程中更加易于锈蚀。一旦钢筋出现锈蚀断裂等现象，预应力混凝土结构就会出现不可逆的损坏，并会对结构的耐久性以及安全性造成极大的损害。结合对预应力混凝土结构进行相应的理论研究并结合实际工程经验，针对后张法预应力混凝土结构在桥梁中的使用，针对施工技术方面进行了以下几点研究：（1）针对现有的后张法预应力混凝土结构原理进行相应的理论研究，并对不同的预应力结构的特点进行相应的特点分析；（2）在原有的理论基础上引入对真空压浆技术进行相应的研究，特别是针对HDPE在真空压浆技术中的配套应用进行研究。（3）结合实际工作经验，总结出在实际施工中消除孔道和浆液中的气泡的施工方法，并提出如何保证浆体的密实度、强度以及饱满度。

【关键词】后张法 预应力混凝土结构 桥梁施工技术 真空压浆技术 HDPE

1 概述

随着我国交通工程的快速发展，后张法预应力混凝土结构被大范围的应用到桥梁建设中去。后张法技术的大规模推广也加速了我国桥梁工程的发展速度。虽然我国桥梁工程发展速度迅速且接近国际领先水平，但是由于在施工过程中由于技术管控的问题，导致我国大量后张法预应力桥梁在未达到寿命期期限便出现了大量诸如漏浆、裂缝等病害。

后张法预应力结构最早在我国使用是在制作预应力屋架等结构上面[1]，随着技术的逐渐进步，我国的后张法预应力结构开始在桥梁工程方面广泛应用[2]。欧美国家为了缓解后张法预应力混凝土结构中钢材料的腐蚀程度[3]，首先开始在预应力结构中大量采用深加工的钢绞线、钢丝绳等高强度材料[4]。并随之加大预应力管束的密封性，通过采用保证压浆密实、设置钢筋网等措施保证钢材与空气的接触，从而保证钢筋锈蚀程度满足使用要求[5]。

2 预应力混凝土结构研究

预应力混凝土结构主要通过利用高强度钢材料对混凝土受拉区施加拉应力来保弥补混凝土结构在抗拉强度上的缺陷[6]。不同的预应力混凝土结构在受力结构上存在着较大的差异，且对施工方法与技术有着较大的影响。

2.1 预应力混凝土结构类型研究

随着工程技术的发展，预应力混凝土结构发展为多种类型，不同类型根据设计与施工的特征影响，在承载力与耐久性方面具有不同的力学性质。根据理论研究，我们可以认为预应力混凝土结构可以分为以下几类：

（1）先张法预应力砼结构与后张法预应力砼结构：根据张拉力施加的时间可以将混凝土结构区分为先张与后张两种结构。但是由于自身施工技术限制，后张法由于不需要永久性张拉台座，所以在实际施工过程中比先张法更加具有环境适应优势。

（2）外部预应力砼结构与内部预应力砼结构：根据预应力来源部位可以将预应力混凝土结构区分为外部预应力结构与内部预应力结构。施工过程中通过对超静定结构施加外力，可以对结构有效的施加预应力。

（3）体外预应力砼结构与体内预应力砼结构：根据预应力钢绞线在混凝土结构中的位置可以将预应力混凝土结构区分为体外预应力与体内预应力结构。在大跨径桥梁工程中，体内外结合预应力混凝土结构可以更加有效地适应桥梁荷载形式。

2.2 后张法预应力混凝土结构施工工艺研究

由于后张法预应力混凝土结构在施工过程中施工简便，不需要永久性的张拉台座被广泛用于桥梁施工。根据多年现场施工经验对后张法预应力混凝土施工技术进行一下几点总结：

（1）构件检查与清理：在进行预应力混凝土结构施工前，必须对结构的外观与尺寸进行严格检车，并对预应力管道进行严格的清理，保证构建外观尺寸满足设计要求，保证孔道干燥清洁。

（2）张拉采用分阶段、分批次张拉：预应力张拉作为预应力混凝土结构施加预应力的主要工序，必须严格控制，保证预应力按照分阶段，分批次施加到混凝土结构上，严禁直接张拉至极限应力。

（3）合理设置张拉顺序：在张拉过程中，必须严格按照设计要求安排张拉顺序，保证张拉过程中混凝土结构受力平衡。严禁不经计算直接进行张拉。

（4）严格把控模板支架质量：模板与支架的质量直接决定了预应力混凝土结构的浇筑质量，为了保证预应力混凝土结构质量必须对模板与支架质量进行严格管控。在进行缩短值计算时，可以按照每米梁缩短长度为0.2mm计算。

3 预应力混凝土结构桥梁施工技术研究

3.1 HDPE材料波纹管应用研究

在后张法预应力结构中成孔材料作为预应力体系的主要组成结构，直接决定了预应力混凝土结构的质量。如果在施工过程以及使用过程中成孔材料出现损坏，将会将混凝土结构直接暴露出来。传统施工中后张法预应力混凝土结构的主要成孔材料主要为钢材，但是在使用过程中由于受到水害的影响，直接导致钢材锈蚀最后使得预应力系统损坏。所以针对这一现象，HDPE材料波纹管具有以下几点明显的优点：

（1）防腐性能好：HDPE材料由于自身性质特点直接决定了。

（2）绝缘性能好：由于预应力管道内存在大量液态氢氧化钙溶液这些氢氧化钙溶液由于电解作用会直接导致管道内产生大量的杂散电流，这些杂散电流会加速钢筋的锈蚀。采用HDPE管道可以由于自身绝缘作用减缓电解锈蚀的产生。

（3）抗疲劳性能优越：根据长期工作经验总结与实验结果我们可以发现，HDPE材料管道的抗疲劳性能明显优于金属管道。

3.2 后张法预应力混凝土压浆技术研究

后张法预应力混凝土结构在预应力张拉结束后，需要对管道进行相应的压浆处理，浆液压制效果直接决定了预应力筋在混凝土结构中的力学性能能否满足设计要求。根据多年施工经验，关于管道压浆提出了以下几点施工技术建议：

（1）严格控制压浆施工工序，在将灌浆接头与孔道连接后必须立即关闭阀门，且接头螺纹部分应当缠绕具有防漏防渗作用的生胶带，生胶带缠绕应当搭接平铺，不得有破损，保证无漏浆溢浆现象；

（2）在进行正式压浆之前，应当对真空泵进行试验。保证真空泵以及压浆系统各部位不得存在漏浆漏气等现象。压浆前必须派专人检查接头处等易漏浆部位的接头情况，保证密封情况良好后在进行压浆施工。

（3）灌浆过程中应当严格保证真空泵真空度达到-0.06—0.09MPa之间，压浆应当持续到浆液从上方排气孔中溢出，无气泡出现时方可进行封堵停止压浆。压浆过程中必须严格控制真空泵真空度，不得出现波动以及真空度不足等现象。

4 结论与展望

通过对不同的预应力混凝土结构进行相应的理论分析，并针对常年工作经验总结，对后张法进行了相应的技术总结。采用改进后的桥梁后张法预应力混凝土施工技术进行施工会增加1%的造价，但可以节省预应力钢材成本约2%，经过成本分析可以发现总体成本有效下降10%。既可以节约成本也可以提高使用期限。在施工中可以通过利用HDPE管道以及严格控制管道压浆将真空度控制在经验值附近可以有效地提高工程质量。

参考文献：

[1]田倩，刘加平，孙伟，费志华.后张有粘结预应力混凝土灌浆料的变形行为及机理分析[A].中国硅酸盐学会2003年学术年会水泥基材料论文集（下册）[C]，2003年.

[2]田倩，孙伟，刘加平，缪昌文.后张有粘结预应力混凝土灌浆材料的变形行为及机理分析[A].中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C]，2003年.

[3]陈磊，彭先，杨芝.超早强工程抢修灌浆料的研究与应用[A].混凝土外加剂及其应用技术[C]，2004年.

[4]王绍义.上海后张预应力新材料的开发和应用[A].第八届后张预应力学术交流会论文集[C]，2004年.

[5]王国杰.高强度自密实混凝土及其与钢筋粘结锚固性能的试验研究[D].福州大学，2002年.

[6]FIP State of Report，“Precast Concrete Piles，” [J].Structural EngineerssTrading Organization， London， 1986.