后张法预应力混凝土桥梁施工技术研究

李国锋 邓阳彬

（北京城建道桥建设集团有限公司，北京 100124）

1 后张法预应力混凝土特点及其桥梁施工技术概述

1.1 后张法预应力混凝土特点

后张法预应力混凝土具有鲜明的特点。首先，钢筋强度较高。在后张法预应力混凝土施工期间，受拉区内的一般混凝土结构，容易出现拉裂缝的现象。就混凝土构件而言，该裂缝会影响混凝土构件的强度，导致强度降低。而预应力混凝土构件中的混凝土存在预拉应力，因而并不会生成拉应力。在该状态下，混凝土不会出现过多裂缝，构件的刚度较强。其次，结构耐久性与抗裂性。混凝土构件出现裂缝的根本原因，是其结构受预应力干扰较大。通过对预应力混凝土构件的分析，其抗裂性的优势具有持续化，且抗裂效果比较好，具有一定的抗腐蚀性能。所以，后张法预应力混凝土的构件使用寿命相对较长。最后，自身重量降低。从比较客观的角度来看，预应力混凝土结构中，材料强度较高。与传统的混凝土结构相比，预应力混凝土构件的截面尺寸要更小。因而，在相同截面的情况下，重量有所减轻。以上均为后张法预应力混凝土表现出来的特点。

1.2 后张法预应力混凝土桥梁施工技术

后张法预应力混凝土桥梁施工技术的主要原理如下：桥梁建设工程中预应力混凝土通过桥梁的主要构件承受应力前，在机械张拉的方式下，选取张拉强度相对较高的钢材，将钢筋锚固定在其构件中，以促使桥梁产生预应力[1-2]。在这种预应力作用下，对桥梁的受力范围进行施压，以提高桥梁的刚度与强度。该施工技术具有灵活性、稳定性等特点。在应用该技术时，可依据桥梁结构质量要求适当调整施工技术的内容。同时，该技术相较于其他结构的施工技术而言，其可从整体上提升桥梁结构的抗拉能力、抗剪能力等，从而表现出较好的稳定性。

2 后张法预应力混凝土桥梁施工技术的优势

2.1 有利于提高桥梁的承重能力

在桥梁建设工程中应用该技术可通过合理减轻桥梁自重以增强其承受能力。相较于一般的混凝土结构来说，预应力混凝土在施工前已经承受了一定的张力，因此其具有更强的承受能力，可以促使其实现大跨度施工。与此同时，经过张拉的钢筋材料，其自身在性能方面也会获得较大提升，因此在实际施工作业中可将钢筋材料的应用数量予以减少，在一定程度上可节约钢筋材料。而钢筋材料的节约则从根本上降低了桥梁结构自身的重量，从而有利于提高其承重能力[3-4]。

2.2 有利于保持桥梁结构的稳定

桥梁建设工程质量受很多因素影响，以腐蚀破坏为主要因素。一般情况下，雨、雪天气后，空气中的有机物、水分等会在一定程度上腐蚀桥梁，从而影响桥梁结构的稳定性。一旦桥梁结构腐蚀破坏未能得到及时有效的控制，不仅会导致桥梁稳定性受影响，而且会危及生命财产安全，甚至对社会的安全稳定产生不良影响。而该技术的应用，其可促使桥梁结构在前期具备一定的预应力，加之钢筋外包防腐处理，相较于其他结构的施工技术，能够增强桥梁的抗腐蚀性，并增强桥梁的耐久性，从而可提高桥梁结构的稳定性。

2.3 利于控制桥梁裂缝的问题

通常情况下，该技术的最大可承受拉力值是一般混凝土的4～8 倍。当承受拉力超过最大拉应力时，会导致桥梁产生裂缝。在桥梁工程施工中，该技术的应用可促使钢筋混凝土结构始终保持应力状态。而在这种应力作用下，可与部分外部荷载相互抵消，从而可预防裂缝的产生[5]。

3 工程概况

某钢筋混凝土桥梁建设工程，采用后张法预应力混凝土桥梁施工技术完成。该工程的中心桩号为K25+734.0，桥跨是（5+3）×30m 的PC 连续钢构T 梁。桥梁上、下部等构造的情况，见表1。

表1 某桥梁工程的基本情况

在对该工程进行施工的过程中，其施工工艺流程包括底膜铺设、钢筋绑扎、锚具安装、张拉、压浆及吊运等，如图1 所示。

图1 桥梁施工工艺流程

4 后张法预应力混凝土桥梁施工技术的要点

4.1 施工前的准备工作

在应用该技术时，在前期工作中，应做好如下准备。首先，应对张拉设备进行全面且仔细的检查，以确保后续施工的顺利推进。由于该桥梁工程具有施工工期短且施工工艺繁杂的特点，为确保施工进度和质量，首要任务是加强对张拉设备存放及应用的管控水平。在对张拉设备进行管控时，设置了专门的人员对其进行管理，同时还对其工作性质、范围及责权等进行了明确，以确保张拉设备始终处于最佳工作状态[6]。例如某同类项目工程在应用该施工技术时，在前期准备工作中，为确保施工的顺利推进，在施工前单独成立了施工设备管控小组，并对设备管控人员进行了培训。通过项目完成后，对新部门进行评价，大部分员工均表示施工前成立这一部门对保证施工进度并提高施工质量均具有重要的价值。这为该项目在施工前准备工作中提供了一定的经验。在设置专门管控人员时，预先在内部通过人才选拔的方式，对有张拉设备相关管理经验且学历在本科以上的人员进行内部招募，并对其进行短期内训，并通过理论与实践管理考核的方式，选拔出符合该项目张拉设备管理的专业人员。在对张拉设备进行实际管控的过程中，要求每使用一次油压表、千斤顶等设备时，都需要进行一次全方位的检查和校准。例如在对油压表进行检查时，须采用传感器或压力试压机进行校准。通过做好上述前期准备工作，能够最大程度地减少仪器误差。其次，应对该技术应用的原材料进行详细地检查，以确保工程的总体质量。对于桥梁工程而言，影响其总体质量的程度，原材料质量占比高达85%以上。这就要求在应用该技术时应对该类工程的原材料进行检查。一方面，应通过检验水平的加强以控制质量不达标的原材料的进入；另一方面，则应做好原材料的储备工作。例如在检查原材料质量时，应对材料中氯离子的含量进行严格控制并对混凝土中外加剂的质量进行详细检查。这对于确保混凝土配合比的正确性有重要影响。以该工程为例，水泥中的含碱量应控制在0.4%以内，石料中硅含量应控制在1%以内。对于原材料的储存管理工作，其重在避免原材料变质的出现。最后，应对张拉机具进行预应力检测，以确保相关设备的操作精密度。在展开预应力检验时，施工单位应邀请第三方专业机构对张拉机具进行科学检测，以预防油泵、千斤顶等设备漏油问题的发生。同时，在前期工作中，还须对施工人员展开专业培训，使每名施工人员都能够正确使用相应设备，在保证施工效率的同时避免出现操作失误。

4.2 预应力张拉的操作

在预应力工程施工的过程中，张拉力操作主要分为2 个阶段展开，即初张拉阶段和终张拉阶段，其具体施工流程，如图2 所示。在初张拉阶段，桥梁量体的混凝土强度的起始值超过设计值的90%，并完成拆模。在该阶段，为确保桥梁的其他工程不受初张拉的影响，须在预制台上进行。当完成初张拉施工后，将预制台移除。在终张拉阶段，其作为该技术的关键技术，只有当混凝土浇筑后的强度达到预期标准后方可进行。终张拉持续30d 后由专业的质检人员对其展开测量。只有在测量值与预先规定的标准值相符后方能够进行下一步施工。无论是在初张拉阶段，还是在终张拉阶段，都应根据预应力管道的摩擦力对张拉力的参数进行调整。对于不同的钢材，其最大张拉力也是不同的。对于冷拉级钢筋，0.95fpk 是其最大张拉应力；对于钢绞线、热处理钢筋等，0.80fpk 是其最大张拉应力；对于冷拉钢丝，0.75fpk 则是其最大张拉应力。除此之外，在张拉操作的过程中，应以桥梁工程施工设计及其具体条件作为依据，合理选择预应力张拉方式。分段张拉、分批张拉及补偿张拉是常用的方式。对于分段施工或连续施工可采用分段张拉；需要对多根预应力钢筋采用分批张拉方式；对于早期预应力不足的问题，为弥补其损失，可采用补偿张拉。

4.3 支架和模板的安装

在对支架进行安装和模板进行搭设的过程中，应在安装和搭设前，对相应区域的地质、土壤的承受能力展开综合性分析。对于经检测、分析质量未能达到预期标准或要求的地质、土壤，须对其进行合理且科学地处理。只有经处理后符合预期标准的地质、土壤，方能够在其上安装支架并搭设模板。另外，在搭设模板的过程中，应坚持“底模——侧模——顶模”的原则。除此之外，在安装支架和搭设模板的过程中，为降低预应力对桥梁的影响，可通过预留足够拱度，并在下方设置沉降观测点的方式，以保障施工安全。通常情况下，可设置沉降观测点6～8 个。

4.4 钢筋绑扎方式步骤

钢筋绑扎作为该类工程中的重要工序，在对其进行绑扎时应以桥梁工程施工的实际情况作为依据以确定钢筋绑扎的具体形式。在该次桥梁工程中，采用的绑扎方式是架立钢筋式。采用这一绑扎方式，能够实现绑扎后平面与立体骨架的对称。与此同时，在整个结构中，其作为骨架，起到定位作用。在完成钢筋绑扎后，对其进行焊接。例如某桥梁工程项目在施工的过程中，其在绑扎钢筋时，按照上述方式进行绑扎后，并以实践经验作为依据制定了钢筋绑扎要求规范。如，在其中规定桥面主筋位置偏差应控制在15mm 以内，底板钢筋位置偏差应控制在8mm 以内，而其他钢筋的偏移量则应控制在20mm 以内。因此，在该项目工程中，结合既往同类项目在钢筋绑扎方面的要求，也采用同样的方式进行了绑扎。另外，在焊接时，可采用闪光对焊方式。最后，在钢筋绑扎时，应采用符合规定的铁丝，并且应严禁铁丝深入保护层。

4.5 孔道及钢绞线安装

预应力钢束主要是通过混凝土管道，采用金属波纹管或抽拔管形成的。对此，在安装孔道和钢绞线的过程中，应首先明确预应力孔道的位置，并对其进行固定。在对孔道进行固定时，可采用轨道固定法。其次，应将孔道内的杂物、锈蚀等予以完全清除。再次，应以孔道长度确定孔道套管长度。同时，对于套管中存在接头的情况，还须做好封口处理，以避免漏浆现象的发生。最后，应于波纹管安装完成后，对其进行定位检查，对于超出误差允许范围的情况，则须予以校正。

钢绞线安装是在孔道安装完成之后。钢绞线施工主要包括下料、制束、编束及穿束等环节。在安装钢绞线时，应对其外观和质量进行检查。同时，还须对钢绞线的弹性模量等相关参数进行检查。对于被腐蚀或存在断股的钢绞线全部禁用。在下料这个环节中，应按照设计方案中对材料长度的规定进行下料。而这就要求在材料切割时不可发生污染、破损等现象，同时还应确保平直度与要求相符。由于钢绞线具有较大的弹性，因此，在下料前应做好准备工作，以避免因钢绞线回弹而引发安全事故。通过对既往同类项目的分析，总结经验，最常用的方法是铁笼限制钢绞线的弹性。

4.6 混凝土的施工技术

混凝土浇筑也是该技术应用于桥梁工程施工中的一项关键技术。混凝土施工质量对于桥梁工程的整个质量会有重要的影响。在预应力混凝土搅拌时，应对搅拌的时间予以规范。通常情况下，搅拌的适宜时间在60s～90s。同时，在混凝土搅拌时，应做到搅拌均匀。在混凝土浇筑时，应严格依据相关标准和规范进行。与此同时，由于桥梁工程混凝土浇筑量较大，仅通过一次浇筑难以确保混凝土成型。因此，在混凝土浇筑时，可通过分层浇筑确保其成型质量。另外，在浇筑时，还应严格按照“限制腹板——后底板——顶板”这一浇筑顺序进行浇筑。除此之外，为确保混凝土的质量并避免其表面冒泡，“一边振捣，一边浇筑”方式是较好的一种方式。在这一操作中，应注意不可触碰甚至破坏波纹管。在完成混凝土浇筑后，应对其展开合理且科学地养护。在养护时，养护的时间应至少在30d 以上。同时，在养护混凝土时还应通过定期浇水等方式确保其湿润适宜，并避免干湿循环等现象的发生。

4.7 支架及模板的拆除

支架及模板的拆除会受到很多因素的影响。一旦拆除不当，不仅会对混凝土结构的强度产生一定影响，而且还会对其质量产生严重影响。因此，在拆除前，应检查混凝土内部结构的强度，以确保其达到设计要求。与此同时，由于支架、模板在桥梁中的作用不同，在对其拆除时，采用的方法和拆除的部位也有较大的不同。因此，在对其进行拆除前，相关施工作业人员应对支架、模板在混凝土桥梁中的作用予以正确认识，并采用适宜的方法进行合理拆除。例如在拆除支架时，对于先期支架最后拆除。在拆除侧模时，混凝土强度必须在2.5MPa 以上；而拆除底模时，其强度应达到设计强度的3/4 以上。除此之外，对于横、纵向模板的拆除也是有一定的要求的。其中，对于横向模板，应同时拆除；而对于纵向模板，则应对称拆除。因此，在拆除模板时，应制定拆除的操作流程，并对相关人员展开培训，以确保拆除的规范性、合理性及科学性，从而确保桥梁施工的安全性。

5 结论

桥梁建设工程作为我国基础设施建设中的关键部分，随着当前我国基础设施建设速度的逐渐加快，对桥梁施工技术提出了更高的要求。我国的后张法预应力混凝土施工技术已相对成熟，并逐渐发展为桥梁施工中的主流技术，使用范围较为广泛。然而，在应用该施工技术的同时，应做好前期准备工作，应对支架安装、钢筋绑扎以及混凝土浇筑等施工关键技术的要点予以分析并形成规范，进而发挥该施工技术的优势，从而提高桥梁结构的承载能力，确保其使用寿命，为我国桥梁事业、交通事业的高速发展奠定基础。