高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用分析

毕春杰

（云南交投集团公路建设有限公司，云南昆明 650000）

0 引言

高速公路桥梁是公路建设的一个重要环节，直接关系到国家的基础设施和人民的生活质量。随着经济社会的不断发展，高速公路桥梁工程的预应力施工技术也取得了一些进展。当前，有必要对有关的经验进行总结，采用科学的施工技术，以便为今后的高速公路桥梁及其他相关工程的施工提供一些有益的借鉴。

1 预应力施工技术的优势

预应力施工技术在工程实践中有着广阔的应用前景。采用预应力施工技术可以充分发挥自身的特点，有效地解决传统的抗压强度不足的问题。因此，结构整体的稳定性和耐用性得到了改善。该技术既可应用于高速公路桥梁大型工程，也可应用于某些年久失修的桥段及斜坡的锚固，既节约了造价，又节约了材料，降低了施工成本，减轻了施工重量，改善了桥梁的抗裂性和抗渗性[1]。由于预应力施工技术已被广泛应用于实际工程中，能够有效地改善结构的整体性能，确保结构的质量和可靠性，能够充分满足目前的工程建设要求，具有结构简单、安装迅速、重量轻等特点，可以缩短施工时间，确保高速公路桥梁的工期。

2 高速公路桥梁施工中预应力施工技术的价值分析

2.1 预应力施工技术的价值分析

为了保证高速公路桥梁的结构性能，在构件受拉区域遇到外力之前，应对其进行加载。在高速公路桥梁项目中，通常使用混凝土作为主体。预制压实混凝土模组可消除外力所产生的压力，进而不断地增大对应构件的抗压能力。在一些部位采用预应力部件，具有抗渗性好、抗裂性好、强度等级较理想、抗疲劳性能优异等特点，在施工过程中能降低材料的用量。随着结构荷载的减小，裂缝的危险性也随之下降。从造价管理的观点出发，认为在高速公路桥梁工程中合理应用预应力施工技术，能在一定程度上延长工程的使用寿命，并满足工程结构的使用要求。

2.2 高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用类别分析

2.2.1 混凝土路面施工中预应力施工技术

预应力施工技术是目前混凝土路面工程中的重要技术，能使混凝土结构向更合理的方向发展，改善路面的施工质量。采用适当的配筋方式，可以有效地避免由于拉应力引起的路面裂缝，达到良好的施工效果。在实际工程中，应充分考虑预应力施工技术方案的前期准备，并综合各种数据，更好地进行工程设计。

2.2.2 钢筋混凝土构件施工中预应力施工技术

在高速公路桥梁施工中，混凝土结构容易发生开裂，是目前我国高速公路建设中较为普遍的现象。预应力施工技术能很好地解决这一问题。在进行混凝土结构工程前，先对承重构件施加预应力作用。在结构张拉结束后，通过部分压力取值，得到对应的压强。当外力作用和预应力一样时，二者能够互相抵消，使混凝土不会出现过大的张紧性，从而有效地解决混凝土裂缝的质量隐患。

2.2.3 承重构件混凝土施工中预应力施工技术

大型的公路桥梁项目对承载力要求较高。在实际施工中，混凝土的配比必须合理，以使相应的强度、刚度等指标达到最优。这种混凝土在投入使用后，可以承受较大的压力。值得注意的是，大部分的钢筋混凝土都是横向的，其纵向承载能力很低。当实际的纵向载荷超过标准时，所产生的载荷效应会继续扩散，并有可能发生变形，严重者还会产生裂缝[2]。因此，在实际工程中，若能应用预应力施工技术，可以设置保护机制，提高其刚度、强度，而且在后期施工过程中，也不会发生裂缝、变形等问题。

2.2.4 钢绞线施工中预应力施工技术

在高速公路桥梁施工中，钢绞线箱梁的施工工艺较为复杂。为了充分利用预应力施工技术，根据实际情况设置严格的张拉程序。在张拉施工中，还要考虑到天气的变化，尽量减少恶劣天气对工程的影响，做好相应的防护措施，使预应力施工技术的作用得到最大程度的发挥。

2.2.5 混凝土空心砖中预应力施工技术

对于在25～26m 的高架桥上采用的混凝土空心砖，可选用经预应力加固的钢板。当跨度增大时，钢板的刚度会有所降低，在实际工程中，可以更好地发挥其作用，进而提高建筑系统的使用价值。

3 高速公路桥梁施工中预应力施工技术应用存在的问题

3.1 波纹管堵塞问题

在高速公路桥梁施工中，经常遇到波纹管阻塞，进而影响到工程效益。这方面的问题主要表现在：在波纹管施工的过程中，施工人员没有遵守规范，波纹管的安装位置不合理，精度不高，导致实际松紧度和弯曲度出现问题。在以后的使用中，很可能发生阻塞。由于波纹管在安装后没有进行严格的检验和验收，因此质量问题很多，而且很容易发生堵塞。在模塑混凝土时，若不严格按照工艺要求操作，会对波纹管造成损害，使混凝土渗入管道，引起阻塞。

3.2 张拉工艺缺陷问题

在高速公路桥梁施工中，大部分预应力箱梁会有3～5 个跨距，每跨距30～50m。桥面的摩擦力只有在试验之后才能决定。按照相关的标准和技术要求，为了保证承载力，对于30m 以上的承重桥，必须采取一些措施，把压力和弯矩装置调整到一个理想的位置。对预应力筋的两端都要保护起来，而且要保证状况是相似的。

3.3 结构在张拉前出现裂缝的质量缺陷

对于高荷载的钢筋混凝土结构，裂缝问题是很难避免的。根据实际需求，切实地控制裂缝的数量和大小。根据这一领域的经验，在张拉前，由于结构的收缩和温度的影响，导致了预应力结构开裂。因此，在实际施工中，制定相应的方案，以有效地降低预应力构件的开裂概率。裂缝主要集中在地表，裂缝的宽度、深度各不相同。对于梁板结构的裂纹，要从最短的开始，找出规律，开展施工。

3.4 预应力结构张拉力控制的问题

在高速公路桥梁施工中，若不能严格按照技术规范应用预应力施工技术，特别是对张拉力的控制，将会严重地影响高速公路桥梁的施工质量。产生这一问题的原因是：一些施工单位没有挑选具有相应技术水平的施工人员，在施工中存在一些操作失误，导致对张拉力的控制不到位，或计算张拉力不足，无法得到准确的数值，从而严重地影响预应力施工技术效率的发挥。

4 高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用

4.1 高速公路桥梁施工前期准备

预应力施工是一种综合的工程技术，为了使其在复杂的高速公路桥梁施工中发挥应有的作用，事先应做好充分的准备工作。施工单位要认真考虑设计图纸，并严格遵循设计规范。首先，确定预应力混凝土的施工工艺。在高速公路桥梁施工中，钢结构与混凝土是重要的原材料，同时也是承载技术的重要组成部分。在技术设计阶段，对高速公路建成后的路面承载能力进行预判，以便合理选用混凝土材料及配比，使其满足最大承载要求，防止路面结构发生变形[3]。其次，对高速公路路基的处理给予高度的关注。由于高速公路工程的规模很大，因此在选址工作中常常缺少弹性。在软土地质条件下，路基的稳定性是影响高速公路桥梁的质量与安全的重要因素。在施工前期进行地质勘查十分必要。针对地质条件有问题的路基，采取更换补强技术，将原有的土层及时更换为高质量的混合土。

4.2 混凝土空心板T 梁技术

在高速公路桥梁的预应力工程中，混凝土梁板是整个结构体系的主要支承部件，需严格控制施工质量。在工程现场，对于混凝土孔板、T 梁等结构，最普遍的问题就是开裂。裂缝的产生，一方面因为在施工过程中缺少施工设计与材料的质量管理环节。所以，为了达到不同的标准，谨慎地将各种比率进行配对，以避免风险。另一方面，因为在施工现场的建筑计算失误。混凝土材料的强度与韧性有某种程度的平衡点，在施工中，由于空心板跨距太大，导致结构的刚性不均衡。

4.3 混凝土预应力加固技术

在高速公路桥梁的一期工程中，桥梁是主要结构，也是施工的关键。为了保证安装后的承载力和使用寿命，采用钢筋混凝土加固技术进行连接是十分必要的。在工程整体上，通常只对主承力部位进行加固，或者对关键部位进行加固。目前，在项目工程中，桥梁接缝补强技术主要有板连接加固和桥面补强。采用碳纤维增强结构、预压结构、加强层等方式进行加固。钢板要用工业黏合剂直接黏结在水泥上。在工程中，对桥梁的表面进行了处理，使得原来的混凝土工程得以继续进行。

4.4 混凝土的浇筑应用技术

在高速公路桥梁施工中，混凝土浇筑技术是工程实践中最为关键的一项技术，设计和美观程度直接影响着工程质量。在工程中，混凝土浇筑施工主要是通过桥梁下的管线完成，其位置需要预先用机械来确定。在混凝土浇筑时，保证进口的纯净度和相对密封度，以免在其他施工期间，建筑垃圾造成混凝土孔洞及内部的堵塞。

在振动作业时，尽量不要划破压力管道，否则会造成泥浆泄漏和延迟施工。在钻孔、管线埋设时，应事先对施工对象的地质情况进行检测，并对钻孔深度进行严格的测量，以防止孔与管间的偏差，保证浇筑光滑、凝固的完整性。

4.5 钢结构预应力施工技术

在预压工程中，钢结构是除混凝土结构外的一种主要构件，其主要功能是承载结构的框架。在工程施工中，钢结构的预应力施工主要包括钢筋、钢绞线、钢筋张拉等。张拉施工分先张法与后张法，不同的是钢筋拉力与混凝土浇筑过程的先后。先张法是指在边坡施工前，先进行钢筋的拉伸，再通过黏结来完成加固。后张法在边坡开挖完毕后，锚具能有效地进行应力转移，因此必须借助钢筋锚进行加固。

5 预应力施工技术在高速公路桥梁施工应用范围

5.1 多跨连续桥梁施工中的应用

多跨连续桥梁的工作区可划分为正弯矩区和负弯矩区，其中负弯矩区主要是指桥墩的支撑区，而正弯矩区是位于桥面的中部。因此，在实际施工中，当桥梁的抗剪承载力和抗弯承载力达不到设计要求时，必须采用相应的加固方法；跨中正弯曲抗弯承载力无法有效符合施工要求，可采用粘贴碳纤维进行加固。

5.2 桥梁加固施工中的应用

高速公路桥梁建成后，在长时间的作用下，很可能受到多种因素的影响，所以桥梁加固是一项非常重要的工作，即通过对其进行适当的加固，以保持桥梁结构的正常完整，以保证桥梁的承载能力，达到高速公路桥梁的各项规范，延长高速公路桥梁的寿命。另外，对桥梁的个别构件进行卸载，必须采取适当的预应力施工技术，提高预应力，使受压区的张应力增大，在有效的拉应力下，可以防止结构的压应变和拉应变，即采取预应力施工技术，以避免对钢筋的破坏。

5.3 受弯构件中的应用

针对钢筋混凝土结构的受弯性，通常使用碳纤维作为加固材料，强度高、施工工艺简单。在进行加固之前，其内部可能存在内力，混凝土本身也会出现拉、压应变，从而使其承受能力显著提高，甚至出现峰值[4]。

6 高速公路桥梁施工中预应力施工技术应用问题的解决策略

6.1 制定完善的高速公路桥梁施工中预应力施工技术标准与规范

中华人民共和国住房和城乡建设部根据高速公路桥梁施工的实际情况，总结预应力施工技术的一些经验，邀请有关专家进行分析，借鉴国外的经验，制定我国的高速公路桥梁预应力施工技术规范。将预应力技术在各个模块中的应用写入规范，包括在各个模块中的节点、技术条件、技术实施步骤，以便真正地发挥出预应力技术的作用。在制定高速公路桥梁预应力施工技术标准时，坚持分层原则，确立国家标准、行业标准，并建立健全技术标准体系。在实际的高速公路桥梁施工中，清楚地标注出具体的标准，使施工人员严格按照相应的标准施工，从而让施工工作变得更加的细致。在建设过程中，积极建立健全预应力施工技术规范修订机制。在应用新技术的时候，必须根据实际情况，对现有的技术和方案进行调整，以保证能够跟上时代的步伐，从而达到预期的效果。

6.2 保证高速公路桥梁施工中预应力施工技术持续提高

在这一阶段，要注意以下几点：首先，在施工团队中建立师带徒机制。在实际工作中，由师傅来监督和指导，保证施工人员能够迅速掌握施工技术，提高技术水平；其次，要有针对性地进行预应力施工技术的培训，使所有的施工人员都参加，积累相应的专业知识，从而保证施工技能能够达到预期的效果。

7 结语

综上所述，随着我国城市化进程的加快，高速公路的建设规模迅速扩张，但在施工过程中出现了许多问题，对桥梁的使用寿命产生很大影响，并对人民的生命财产造成威胁。为了提升高速公路桥梁的技术品质，必须从施工技术着手。预应力施工技术已成为一项广泛应用的施工技术，可以合理控制施工材料，造价低廉。因此，在高速公路桥梁施工中应用预应力施工技术，能有效地防止安全事故。