公路桥梁施工中预应力技术研究

孙承军

（烟台市交通运输执法监察支队，山东 烟台 264000）

0 引言

近些年，伴随着我国社会经济的发展，公路桥梁建设已进入全新阶段，施工技术工艺愈发先进，工程建设质量与进度控制能力不断提升。在当前公路桥梁建设施工中，预应力施工技术是一种较为先进工程技术手段，其多用于混凝土结构，技术人员需要在混凝土结构承受上层荷载前，对混凝土结构施加一定的压力，而当混凝土结构在承受上层荷载时，荷载的压力将会与原本已施加的压力抵消，从而避免混凝土结构出现破损。以当前的行业发展态势分析，预应力技术主要分为体外预应力结构与体内预应力结构，前者多用于混凝土结构维护与加固工作，而后者主要在施工期间采用。因此，针对工程桥梁施工环节，工程团队需将技术控制要点放在体内预应力结构分析层面。

1 预应力技术在公路桥梁施工建设中的多种实施场景

1.1 桥梁受弯构件中预应力技术的应用

现阶段，我国在开展公路桥梁建设时，多采用碳纤维作为结构加固材料，其整体强度很高，实施过程难度不大，技术效能显著。工程建设经验表明，采用碳纤维对原有钢筋混凝土结构的公路桥梁受弯部件进行加固，可显著提高桥梁的承载能力，避免桥梁受弯部件在使用环节因遭受反复碾压而出现形变，尤其是极限拉应变方面，其提升效果十分理想。

1.2 预应力技术在公路桥梁加固环节施工中的应用

公路桥梁投入使用后，因交通运输压力增大，工程团队需对桥梁原有构件进行加固，对构件性能进行提高，并对结构强度进行补充，以提高其承载能力与使用寿命，降低交通事故发生的可能性。公路桥梁加固施工环节，施工人员应结合混凝土初始应力进行具体分析，对不同构件预先施加预应力，这样可让原构件的受压区域预先产生拉应力，而这些区域在受到上层荷载时，来自上层的压应力将会与拉应力相互抵消，进而提高原有构件的极限承载能力。公路桥梁加固环节产生的应变增量主要体现为加固钢筋的应力。因此，工程人员需对钢筋的使用进行合理规划，优化钢筋结构布局，充分利用加固钢筋提升结构强度。

1.3 预应力技术应用在钢筋混凝土多跨连续公路桥梁中的应用

多跨连续公路桥梁的构件强度要求更高，而在对其进行加固时，技术人员应具体分析受力区的实际情况，依照正弯与负弯两种不同受力区进行分别设置。多跨连续公路桥梁结构体系中，支座处通常为负弯矩，而跨中处为正弯矩，当桥梁连续极限抗弯承载力与极限抗剪承载力出现变化，结构现有参数已无法满足桥梁应用需求时，工程团队应采取预应力技术，对负弯矩与正弯矩位置进行加固。正弯矩加固环节主要处理极限抗弯承载力不足的问题，负弯矩加固工作主要处理极限抗剪承载力不足的问题，这两种不同的区域均可使用预应力技术，工程人员可采用粘贴碳纤维的方式，对现有的薄弱位置进行强化。

1.4 预应力技术应用对桥梁钢筋混凝土结构裂缝的预防应用

公路桥梁实施建设环节，混凝土结构裂缝是影响桥梁使用的主要病害，尤其是大型跨海、跨河桥梁，这些大型公路桥梁在施工时，混凝土结构所处的应力环境更为复杂，一旦工程技术手段存在缺陷，则很容易出现混凝土裂缝，而裂缝又会进一步影响桥梁结构刚度与强度。当其投入使用时，过往车辆的反复碾压，会让裂缝不断扩张。结合当前国内公路桥梁建设实际，预应力技术在钢筋混凝土防裂缝作业中较为常见，其展现了其在结构裂缝预防层面的应用价值。

2 公路桥梁施工环节预应力技术应用存在的主要问题

2.1 预应力张拉时间控制方面存在的隐患

施工团队为改善公路桥梁混凝土预应力强度，通常会在混凝土中加入早强剂对其进行处理，随后再进行混凝土浇筑与振捣工作。混凝土浇筑完成3 天后，工作人员就会开始张拉作业，其具体的张拉参数则要根据作业规范与标准进行控制。但预应力张拉环节需对弹性模量进行科学管控，如果弹性模量增加速度过慢，混凝土强度提升速度过快，则预应力会出现大量损失，预应力技术应用效果将被极大削弱，最终造成公路桥梁承载能力下滑，裂缝问题大规模出现。此外，在预应力技术应用环节，很多作业团队在进行预应力参数计量时选择1.5 级油压，而这一指标与技术应用规范存在一定差距，加之部分施工人员自身技术水平不足，张拉控制环节存在很大误差，最终影响到预应力混凝土结构。对此，施工单位应注重人员培训工作，做好预应力张拉管控，并从管理层面进行调整优化。

2.2 预应力钢筋管道堵塞问题

进入21世纪以来，我国公路交通体系建设工作明显加快，行业人力资源需求总量不断攀升，这就让很多施工单位在人力资源管理层面出现诸多不足与问题，多数施工人员在上岗前未经过严格且系统的培训，对于技术应用存在诸多疑惑，技术经验与专业素养明显不足。在此条件下，预应力施工作业经常会出现各类难题，其中预应力钢筋管道堵塞现象最为常见。预应力钢筋管道堵塞后，钢筋将无法顺利通过管道，而这种问题将直接造成混凝土结构张拉效果严重下滑，预应力钢筋的理论值与实际伸长值之间存在巨大误差，而施工团队则要依照堵塞的严重程度进行返工补充作业，作业进度拖慢，建设成本抬高。

2.3 体外预应力技术应用存在的不足之处

体外预应力技术模式可对钢筋混凝土结构进行加固，而在实际作业环节，也要根据结构形态的不同，对钢筋的线性进行科学管控。但很多施工单位在技术管理方面存在不足，管理人员对预应力技术了解不深，现场未配备专业技术人员进行指导，作施工人员对预应力技术掌握程度不足，这些问题都会造成钢筋混凝土结构承载能力下滑，最终影响公路桥梁建设工作的良性发展。

3 预应力技术应用问题的解决对策

预应力技术在钢筋混凝土结构安全保障以及抗裂性优化方面有着显著优势，因此，即便技术自身在应用时存在很多问题与阻碍，但各类施工团队与技术人员依旧不断加大技术应用范围，预应力技术体系也得到改善与提升。

3.1 针对管道堵塞问题进行合理管控

预应力技术实施环节，混凝土结构管道堵塞问题十分常见，而导致这一问题频频出现的根源在于人员技术水平以及现场技术管控层面。例如，施工团队采用的管材在质量层面存在问题、现场出现堵管或漏浆现象后未能及时进行处理等。因此，施工单位应从公路桥梁建设需求与规范标准角度出发，全面实施现场作业全过程监管工作，加强材料管控，任何存在质量问题的管材不能进入建设现场，提前制定堵管与漏浆问题的应对措施，确保问题发生时可及时落实处置方案，避免管道堵塞问题对预应力技术应用的影响。此外，工程技术人员也要提前计算好预应力筋的曲线坐标，并对管道进行开孔与处理，注意避开主筋，以免影响钢筋混凝土原有结构的稳定性。若现场采用的多波预应力筋长度超过40m，施工单位需采用真空灌浆作业模式，对水泥砂浆的质量进行控制，将符合作业标准的水泥砂浆从一端灌入，并用真空泵在另一端引导水泥砂浆进入孔道内部，这样可有效提高灌注水平，确保灌浆饱满度，避免其内部存在气泡现象。

3.2 针对预应力筋张拉伸长量问题进行管控

预应力筋张拉伸长量是决定钢筋在施工作业后期质量的关键指标，因此，工程设计人员在对预应力筋的张拉幅度进行计算时，需提前做好试验分析工作，必须采用工程所使用的钢筋进行分析测算，保证最终计算结果满足工程建设标准。此外，工程团队在实施钢筋管道预埋作业时，现场管理人员应做好监督与审查，确保管道预埋位置与设计方案保持一致，严格按照设计图纸上的位置对其进行预埋固定，尤其是管道弯曲区域，应提前做好防堵塞保障工作。管道预埋完成后，施工人员应及时进行混凝土浇筑，并检查浇筑环节管道是否出现偏差。

3.3 全力保障预应力技术中的张拉与灌浆

张拉与灌浆是决定预应力技术施工作业质量的关键所在。因此，施工单位应从实际建设方案角度入手，以保障张拉应力指标满足设计参数为目标，对灌浆进行精准计量与控制，并同步实施专业的技术手段，确保孔道内部浆体可达到饱满状态。为提高灌浆作业水准，施工单位可使用真空泵进行辅助作业，明确使用规范，从而避免灌浆环节存在质量隐患。

3.4 针对工程建设材料进行合理选配

预应力技术应用环节，材料质量是决定技术质量落实的核心要点。虽然预应力技术应用简便，但是其技术工艺自身却十分复杂，其使用的工程材料也要依照实际情况进行分析与判断。对此，施工单位的技术人员应加强梁体混凝土龄期控制工作，梁体位置实施预应力技术不仅对混凝土自身强度有着具体要求，而且，为避免出现梁体过早张拉问题，现场技术人员也要将作业建立在前期试验与测算结果的基础之上，严格按照设计图纸与施工规范进行施工，严格管理预应力技术应用的每一个细节与工序，从而确保各项作业在质量层面不存在问题，避免出现预应力损失现象，最大限度发挥预应力技术的工程价值。

3.5 注重预应力孔道预留以及锚具设备的应用

预应力技术实施环节，技术人员也要按照设计图纸的具体参数，精准把控预应力筋孔道位置，避免因孔道偏差而影响技术实施质量。此外，工作人员在进行孔道预埋时，应注意钢垫板与孔道中心线垂直，管道固定安装时，使用的材料也要进行参数对比。通常情况下，钢管长度不能超过1m，波纹管长度不能超过0.8m，胶管长度不能超过0.5m，而曲线管则要注意密封管理，这样可确保管道预埋后不会出现位置偏移。对于公路桥梁建设施工而言，锚具设备多用于结构截面受限的情况之下，此时，锚具设备性能就成为决定预应力技术应用水平的关键所在。因此，施工单位在对锚具进行选择时，应注重锚具供应商的能力与市场口碑调研，严格检查并记录锚具合格证书与出场批次，并在现场做好质量分析工作，依照设计图纸的具体说明，选择最佳锚具进行作业。

4 预应力技术在公路桥梁实施环节的应用要点

4.1 重点实施预应力钢筋张拉伸长量不足问题的防治工作

预应力钢筋伸长量不足是预应力技术在公路桥梁建设应用期间的常见问题，对此，施工单位应对管道对应的每一个坐标位置进行精准计算，并确保管道预埋期间的固定效果，确保管道整体线形的圆滑与顺直。此外，施工管理人员应重点预防管道在施工期间出现局部弯曲现象，尤其是混凝土浇筑作业开始，应对每一条管道进行检查，并做好记录。

4.2 重点预防预应力钢筋管道堵塞问题

预应力钢筋管道堵塞问题也是影响预应力技术发展的关键因素，对此，施工单位在明确作业规范与标准的前提下，也要同步做好现场技术管理，做好管道内部定位工作，避免管道在作业期间出现弯折或扭曲。此外，现场管理应注重每一位施工人员作业习惯的管控，避免野蛮施工，避免盲目操作，组织专业技术人员对一线施工人员进行技术指导，并做好跟班检查。

4.3 做好预应力过大问题的防控

预应力技术实施环节，工程团队不仅要做好预应力损失问题处理工作，也要避免出现预应力钢筋预应力过大问题。对此，施工单位应建立严格的材料采购与质量检测工作体系，加强预应力材料质量检验，并对材料应用的每一个环节进行管理，建立严格的作业管理制度，提高作业质量管理能力。此外，在桥梁梁体施工环节，也要加强梁体混凝土养护龄期的控制，在实施梁体张拉作业之前，应对梁体的具体强度进行判断，从而避免出现过早张拉作业现象，以免预应力技术应用而影响混凝土养护工作的有序进行。

4.4 科学开展真空灌浆作业

预应力筋长期处于高应力状态之下，其材料本身对腐蚀问题十分敏感，一旦作业管控不力，材料性能下滑，则预应力技术对桥梁结构的保障能力也将迅速下滑。为避免预应力筋出现腐蚀现象，工作人员应保证孔道内部水泥砂浆的饱满度。对此，施工团队可用真空灌浆作业模式。对公路桥梁作业期间常见的预应力筋腐蚀问题及预应力筋与混凝土结构相互影响问题，施工单位可采取提高灌浆作业水平的方式来预防。

4.5 全面实施更为科学的混凝土质量控制手段

公路桥梁建设环节，混凝土质量是决定桥梁使用寿命与应用安全性的关键指标，而混凝土质量控制工作对应着工程的诸多方面，任何一个环节出现不规范行为或隐患，都会造成混凝土结构强度出现变化。因此，施工单位应建立严格且系统的混凝土质量检查机制，对可能存在质量问题的环节进行严格管理，细致实施质量控制工作。混凝土搅拌环节，管理人员需对混凝土配合比以及各类材料的填放顺序进行管理，尽可能实施就近搅拌，避免出现混凝土长距离输送现象，且混凝土搅拌完成后应及时进行浇筑。混凝土浇筑环节，管理工作也要将重点放在振捣控制以及浇筑连续性管理层面，依照浇筑结构的不同，选择合适的振捣工具，从而保证混凝土最终浇筑质量与工程建设标准相符。此外，为避免混凝土凝固阶段出现较为剧烈的水化反应，施工团队应选择合适的水泥类别与标号，并尽量减少水泥与水的使用量，合理运用各类辅助添加剂，避免混凝土凝固期间出现较大幅度的体积改变，减少干缩裂缝与温度裂缝出现的可能性。

5 结语

综上所述，预应力技术在公路桥梁建设领域有着极高的应用价值，其可有效改善桥梁承载能力，优化桥梁建设模式，提高桥梁安全运行系数与使用年限。针对预应力技术实施环节的各类常见问题，施工单位应严格实施技术管理，精准实施前期设计与规划，全面实施作业质量管控，确保每一项作业行为均与设计标准相符，抓好每道施工工序的管理，并以此推动我国公路桥梁建设工作的可持续健康发展。