桥梁施工中预应力技术的应用

董 战 营

(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000)

0 引言

非洲和拉美部分经济欠发达地区，公路施工技术的发展仍然比较落后，随着拉美地区经济的不断发展，现有的道路越来越难以满足不断增加的交通需要，公路新建、升级改造项目逐渐增多。日益增加的交通需求，推动了路桥施工技术的不断发展进步，大量先进的路桥施工技术为打造优质的道路工程提供了强大的技术保障。

预应力技术在桥梁施工中有明显的优点，以装配式预应力混凝土简支梁为例，其梁体具有结构简单，受力明确，节省材料，架设安装方便，跨度大等优点，这些优点使得预应力技术在桥梁施工中得到了广泛应用，并且对路桥施工技术的快速发展起到了积极的作用。

1 预应力技术简介

目前在桥梁施工中，预应力技术得到了广泛应用，其主要原理是在桥梁施工期预先对混凝土结构施加压应力，后期桥梁运行时逐渐抵消荷载拉应力，该技术的应用提高了混凝土构件本身的性能，增强了混凝土构件对荷载压力和拉力的承受能力，弥补了混凝土构件抗拉能力不足的缺憾，同时也能延缓混凝土构件开裂的时间，提高了桥梁结构的稳定性。

桥梁混凝土构件在施工过程中通过预应力技术的应用，不仅增强了混凝土构件的强度、刚度和抗疲劳性等优点，还能有效降低混凝土构件的造价。同时对控制混凝土构件的自重也起到了关键性作用。通过预应力技术的应用，不仅使桥梁工程的建设更加安全稳定，还能够延长桥梁的使用寿命，桥梁的形体也更加的轻便和美观。

2 预应力混凝土技术在桥梁施工中的主要应用

在桥梁的建设过程中，要加强预应力混凝土技术的控制，一般从三个方面进行：第一是预应力混凝土构件设计参数的确定；第二是确定合理的施工工艺并加强过程控制；第三是施工后期进行成品验收。通过对以上三方面进行严格的把控，确保生产出优质的预应力混凝土构件。

2.1 设计参数的确定

工程实施前，要结合道路的设计标准和施工现场的实际情况，选择合适的预应力技术参数来进行相应的工程设计。在设计过程中，要对混凝土结构的正常状态和极限承载状态进行分析，结合分析数据，对施工期的可能发生的各种工况要充分考虑并制定预防措施，确保混凝土构件的安全。另外要对混凝土构件的线形误差进行控制，尤其是挠度和反拱值的控制是重中之重，这样才能够避免因混凝土结构的变形导致外观扭曲甚至不能正常使用的严重后果。一般在施工阶段还要进行一次设计验算，这样才能保证施工的安全性。设计验算过程中一定要将一些技术参数控制在一个合理的范围之内，这样才能保证预应力技术在施工过程中能够得到更有效的实施和充分发挥它的作用。

2.2 施工过程控制

施工过程的控制主要从以下三方面进行：第一是对预应力混凝土所需要的各种原材料进行控制；第二是对施工图纸、施工计划、施工工艺等方面进行控制；第三是重点控制预应力筋的张拉注浆及封锚等关键施工环节。另外要提高施工人员的质量意识，严格按照相关规范和操作规程来进行过程控制。

1)原材料的控制是过程控制中最基本的要求，对于预应力混凝土来说，前期的精确设计和严格的验算过程都很重要，但是对于原材料的控制是最基础的要求。根据最终确定的设计方案来进行原材料的选择和采购，要安排专业的采购人员，做好市场调研，按照货比三家的原则选择供应商，及时将选定的材料送到专业的实验室进行检测，要保证选择的原材料各种性能指标满足设计要求，确保预应力混凝土的质量。由于预应力混凝土施工对于原材料的要求很高，所以在原材料保管方面也要格外的注意。特别是预应力绞线、外加剂之类的材料，要指定专门的仓库储存，要避免受到阳光暴晒和雨水侵蚀等外界不利因素的影响，防止因原材料受损导致对预应力混凝土的施工质量造成影响。在施工过程中，原材料的检测均要按照规定的流程和设计参数进行控制，保证后续施工环节能顺利正常的进行。

2)在桥梁预应力混凝土的施工过程中，针对每一个施工环节都要进行严格的控制，因为这决定着能否顺利的生产出优质的产品。施工前要针对设计图纸、施工方案和计划进行详细的分析和整理，施工人员要熟练掌握预应力混凝土施工中的技术要点和细节，这样才能够保证预应力混凝土施工能够顺利进行。尤其针对预应力管道的精确定位，预应力钢绞线的张拉注浆这些关键环节，更需要施工人员格外的注意，要严格把控施工的每一个环节，加强过程控制，才能够保证预应力混凝土构件的质量。在实际的工程建设过程中，要结合项目施工的特点和现场的具体情况来进行详细分析。在保障施工安全和满足施工进度的前提下，及时进行优化调整，来保证施工的质量。

3)在桥梁工程预应力混凝土的施工过程中，预应力管道的精确定位和预应力钢绞线的张拉注浆是两个技术性较强的施工环节，因此施工人员必须经过专门培训，严格按照设计参数和操作规程来进行施工，这样才能保证预应力混凝土构件施工的安全和质量。

预应力混凝土构件的结构钢筋安装完成后，即可开始预应力管道的安装，预埋管道的安装位置要严格按照设计坐标来进行控制，安装误差不能超过设计允许值，预埋管道精确定位后，可采用定位钢筋将预埋管道固定牢靠，这样才能保证预应力钢绞线与预埋管道之间相对位置的准确性和稳定性，使预埋管道和预应力钢绞线保持在同一条轴线上。

根据预应力施工工艺的不同，有“先张法”和“后张法”之分。在预应力张拉前应做好各项施工准备工作，预应力钢绞线、锚具、夹片、张拉千斤顶、油表及注浆设备均应检查是否完好。安装预应力钢绞线时，必须在预应力钢绞线的尖锐端头包裹透明胶带等材料，避免在穿预应力钢绞线的过程中划破预埋管道。一旦在浇筑混凝土的过程中发生漏浆的情况，可能造成预应力钢绞线无法张拉的情况出现。张拉使用的千斤顶和油表在使用前必须在具有资质的检测单位进行率定。以“后张法”为例，张拉的工艺流程如下：预应力混凝土养护至可以张拉的设计强度→安装工作锚环→安装工作锚夹片→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→安装工具锚夹片→张拉到初始应力→张拉到设计应力→持荷、锚固→卸掉工具夹片、锚具和千斤顶→孔道压浆→浇筑端封混凝土。

在预应力混凝土的施工过程中，预埋管道内注浆是为了对预应力钢绞线提供保护的施工措施，因此在预应力钢绞线张拉后，要尽快进行注浆施工。在进行注浆施工前，先要对注浆量进行精确的计算，考虑到注浆材料会产生一定的收缩，可考虑注浆材料中掺加适量的微膨胀剂，以达到孔道注浆饱满的效果。在进行注浆时，要确保管道内干净湿润，如果有异物的存在，一定要将异物及时的清理掉，避免发生注浆不饱满或者管道堵塞的情况。施工过程中要合理控制注浆的压力和速度，确保注浆饱满。

2.3 成品验收

预应力混凝土构件施工完成后，要及时进行验收，验收合格后才准许投入使用，避免不合格产品给桥梁运行带来安全隐患。

3 预应力技术在桥梁施工中易出现的质量通病

预应力混凝土技术的优势很明显，能够降低桥梁工程的造价，能够保障施工的安全，能够节约施工工期。但是在实际的预应力混凝土施工中，可能会发生一些常见的质量通病，通常发生在混凝土浇筑、钢绞线穿束和张拉、预埋管道注浆以及预应力锚具安装等环节。主要有以下几个方面：

1)预留孔道局部塌陷，可能导致预应力钢绞线不能顺利穿过，张拉时孔道摩阻值过大，注浆时不能保证密实。

2)预应力孔道与设计位置存在水平或竖向误差，容易导致构件在张拉时出现侧弯或开裂。

3)预应力管道在浇筑过程中因漏浆堵塞导致钢绞线无法穿过。

4)预应力锚具安装位置不精确、锚固区存在漏埋构造钢筋、混凝土不密实等缺陷。

5)张拉应力超标可能导致结构承载力达不到设计要求。

6)张拉应力值达标，但伸长率超标。

7)孔道压浆不实，注浆后强度不足。

4 桥梁施工质量通病采取的解决措施

针对上述预应力混凝土施工中易出现的质量通病，经过仔细分析后，可采用以下处理措施来进行预防：

1)针对预留管道塌陷问题，产生的原因可能是混凝土尚未凝固，就拔出了预埋管道，或抽管时方向不正确。因此可以在混凝土初凝后终凝前拔管，这样能够避免对预留孔道产生过大的扰动。

2)针对预留管道位置偏差的问题，产生原因可能是预埋管安装位置不准确，自身强度不足或预埋管连接处不平顺。预防措施为预埋管的安装位置应精确，管节连接头应保持管道在接头处平顺，固定钢筋间排距要合适，要将预埋管道固定牢靠。浇筑混凝土时，切勿用振捣棒震动预埋管道，防止预埋管道位置发生偏移。

3)针对预留孔道堵塞的问题，产生的原因可能是预埋管道被电焊火花烧穿、振捣棒碰坏预埋管、锚垫板喇叭口与预埋管连接不牢固等，造成浇筑混凝土的过程中灰浆漏入预埋管道内。预防措施为预埋管在安装模板前要逐根进行注水或透光检查，确认是否存在孔洞。在浇筑后拉动钢绞线，检查是否发生漏浆。套管接口处的缝隙必须封堵密实，管道安装完成后严格控制电焊机的使用，防止电焊火花击穿孔道。

4)针对锚固区的缺陷，产生的原因可能是未仔细进行预埋件的检查，未发现锚垫板移位或漏置构造钢筋。封锚区振捣措施不适当造成混凝土不密实。预防措施为预埋件安装完成后要严格落实三检制，验收无误后方可准许浇筑。振捣工序设置专人控制，做到不漏振、不过振，确保混凝土内实外光。

5)针对张拉应力超标的问题，产生的原因可能是张拉时混凝土强度并未达到设计规定的数值，导致预应力损失较大，实际应力值与设计值存在偏差。预防措施为通过检测同条件下养护的混凝土试块强度，达到规定的强度值后才准许张拉施工。另外张拉施工人员必须经过专门培训，能够严格按照规范的要求进行操作，确保张拉数据准确无误。

6)张拉伸长率超标，产生的原因可能是千斤顶和油表未进行率定或已经超过率定的期限，也有可能是读数错误所致。预防措施为张拉设备应定期送到有资质的实验室进行率定，张拉千斤顶和油表必须配套使用，不能混用。另外选择责任心强的施工人员测量伸长率并做好书面记录，没有特殊原因，不得随意更换施工人员。张拉过程中如发现伸长率超标，必须立即停止张拉并查找原因，针对具体原因采取相应处理措施。

7)针对孔道压浆不实的问题，产生的原因可能是注浆材料的配比不当，也可能是注浆的压力低、注浆顺序及时间不符合规定。预防措施为选择适当的水泥和膨胀剂，配合比必须通过试验确定，张拉后要及时进行注浆，注浆材料需随伴随用，注浆顺序应先下后上，注浆压力应满足设计要求，注浆后应预留不少于3组的试块，作为灰浆强度的评定依据。

通过严格落实上述预防措施，可避免或减少预应力混凝土出现质量缺陷，从而保证了预应力混凝土的施工质量。

5 结语

随着路桥建设规模的不断扩大，凭借预应力技术本身的优势，该技术在路桥工程建设中得到了广泛应用，这也对预应力技术的发展提出了新的更高的要求。因此不断推动预应力技术的发展和重视专业性人才的培养，对于提升企业自身竞争力有着重要的意义。