大跨度预应力桥梁施工工艺与质量控制

赵梦琳

江西省建工集团有限责任公司 江西 南昌 330000

引言

大跨度桥梁工程结构施工过程所用的预应力技术，其混凝土结构质量要求对保障桥梁工程的总体质量水平起着非常重要的作用，而且在桥梁施工过程中，由于有多种复杂因素影响，比如桥梁相关材料的选择，桥梁结构荷载分析，混凝土材料本身的受力不均匀性和施工不稳定性因素等，都对桥梁工程的整体施工过程有一定的影响，不仅会出现实际施工状态与桥梁荷载设计值不相符的情况，而且还严重影响了预应力桥梁本身的质量精度与实际使用寿命，因此，必须着重对大跨度预应力桥梁结构的施工技术与整体施工质量进行综合控制。

1 大跨度预应力桥梁施工特点

不同于传统桥梁工程，大跨度预应力桥梁结构通常是用来建设特殊地理条件以及相对于复杂险峻自然环境中，如穿越许多大江大河﹑深沟峡或深谷地沟等各种复杂地质环境区域中。众所周知，预应力桥梁体系通常定义为一种新型超静定结构，因其工程稳定性能力良好，可靠性相对较好，且各种主要预应力施工技术十分简单，因而近几年被广泛应用。因考虑大跨度预应力桥梁系统及其主要建设地点位置等的特殊性，其承载力容易受工程地形地势等一系列复杂自然因素作用影响。因此，在大跨度预应力桥梁施工设计时，对于施工荷载及参数的选择方，也要考虑到路面工况﹑实际荷载的施工成本及工程环境条件影响等多个因素。结合预应力悬臂梁混凝土体系本身各种基本的受力应变状态特点以及与现场实际施工紧密结合的施工环境，要考虑到桥梁系统承受的是动态承载力，随时在发生变化，进而确定桥梁混凝土的预应力等级及混凝土预拱度。针对上述工程结构特性分析，要尽快建立完善施工过程质量控制体系，确定各种质量控制技术方法，选择运用最有效﹑恰当﹑可靠的施工组织工艺，保证整个桥梁体系的相对稳定性及安全性[1]。

2 大跨度预应力桥梁施工工艺分析

2.1 桥梁结构施工工艺

大跨度预应力桥梁结构的施工将直接影响整个桥梁施工和质量。在进行大跨度预应力桥梁混凝土施工之前，工作小组应仔细分析施工所处位置的预应力情况，针对桥梁的承载压力﹑弯曲应力﹑强度﹑应变﹑挠度和稳定性要求，制定合理的设计方案。在进行大跨度预应力桥梁施工时，应严格把控桥梁结构的尺寸，将其误差控制在安全限度以内，并采用预应力控制分析法，控制桥梁结构的压力，提高钢筋材料的承载能力，保证桥梁所承受的压力值低于预应力极限，进而保证大跨度预应力桥梁结构的安全和稳定。同时也应尽量根据现场设计施工图纸，合理安全的要求进行规范施工，在日常施工检查过程工作中如发现遇到安全不尽合理规定的施工地方，应按规定及时地上报信息给当地相关企业的管理人员，并及时地对其进行修正处理，遵守施工操作的规程安排。

2.2 预应力混凝土张拉预制底座

在我国大跨度预应力桥梁基础体系的开发以及建设加固过程中，为了尽可能严格提高使用寿命和坚固性，应对我国预应力混凝土结构工程张拉预制底座的材料使用以及结构强度的设计指标进行严格把控。根据在实际施工过程中所遇到的预应力工程及实际施工应用等情况，一般方法是先将预应力混凝土张拉的预制底座制成一个具有一定弧度的抛物线拱形状，以保证其质量。在进行混凝土浇筑工作时，应采取相关措施，有效控制预应力混凝土的张拉强度﹑张拉时间，避免强度过大使混凝土变形，造成张拉预应力损失严重，保证大跨度预应力桥梁的使用寿命和安全性，否则预应力强度太小，会造成工程质量产生缺陷，无法满足使用需求。

2.3 预应力钢筋的布置

大跨度预应力桥梁各部位的弯矩处于不断变化的状态，尤其在大跨度预应力桥梁的中段与底座之间，更是呈现出正负交替性的变化，而这种交替性的变化对桥梁结构会产生重要影响，因此在大跨度预应力桥梁的布置和结构的选择上，应做好严格的把控，以保证大跨度预应力桥梁的质量及经济价值。由于支柱附近预应力正负弯矩变化幅度非常大，易使钢筋跨板和桥梁层面因桥梁底座支柱之间所产生的应力过大，从而造成钢筋跨板和桥梁产生裂纹，或使钢筋发生严重的变形。在预应力钢筋混凝土布置结构过程图中，应采用多段式的布置结构，以保证在大跨度预应力桥梁的质量安全。通常用于大跨度预应力桥梁钢筋布置，主要可采用3种类型钢筋，即预热处理钢筋﹑钢绞线﹑消除残余应力的钢丝，在进预应力钢筋网的钢筋铺设时，应注意铺设的顺序和位置，并根据桥梁的弯矩结构和应力强度的分部状况对铺设的顺序进行调节，当遇到承载力不足的情况时，应采用对称张拉法，保证钢筋保护层的厚度，以达到节省原材料成本和提高预应力的目的，使大跨度预应力桥梁各部分合理受力。

2.4 桥梁横截面形状

由于大跨度预应力桥梁的跨度﹑底座支柱之间各桥梁部分所承受的弯曲应力均比较大，所以不同于其他的桥梁施工。在施工过程中，大跨度预应力桥梁截面的形状使用的是箱形的截面，与普通桥梁的截面有所不同，其目的是减小各部位载荷的差额，使桥梁弯曲应力均匀分布，同时还要增强桥梁的使用强度和可靠性，减小桥身重量改善桥体受力结构，进而延长大跨度预应力桥梁的使用寿命[2]。

3 大跨度预应力桥梁工程施工过程中所存在的问题

3.1 缺乏完善的监管机制

首先，建设监理质监站等各方单位在对桥梁工程进行工程质量监管检测时，由于检测及专业技术缺乏或者利益驱动，导致履职失控，工程质量未能有效把控；其次就是桥梁工程技术人员在开始进行土建施工设计时，没有事先对各种工程机械设备﹑材料以及土建施工设计事先进行全面分析与各项性能的综合检测，由于这些机械设备﹑材料出现质量方面的重大问题时，直接导致构筑物在设计施工过程中，会出现以上各种质量问题，从而容易引发各类安全工程事故产生；再次，总承包项目部过程管理水平参差不齐，在各道关键工序﹑分部分项工程施工检查验收未能严格执行相关标准规范，未能建立标准化质量管理体系，管理流程拘泥于形式。最后桥梁工程施工过程中没有明确的施工负责人，容易出现发生问题互相推诿的现象。

3.2 施工人员技术水平欠缺

现阶段，我国的大多数工程建筑中所用的施工人员教育水平普遍不高，他们在进行施工作业时，通常都是依据自身以往的工作经验，对于这些素质技术水平不高的施工人员，施工单位也没有根据他们的实际情况进行相关培训。同时对于施工人员的奖惩制度也不完善，对于工作表现突出的施工人员没有实质性的奖励，对于违规作业，出现错误的施工人员也没有惩罚措施，长期下来严重打击了施工人员的工作积极性，某些施工人员却养成了投机取巧，偷奸耍滑的习惯，对桥梁工程质量造成严重影响[3]。

4 大跨度预应力桥梁施工的质量控制方法

4.1 设计出科学、合理的施工方案

在大跨度桥梁预应力设计和研究中，必须注意保证其设计和方案的完整性﹑科学性﹑有效性和充分合理性。一方面是保证工程顺利有效实施的技术关键，也是保证桥梁工程质量稳定的主要基本条件。首先，在编制测绘方案确定施工图时，设计研究人员还需要对设计施工所涉及区域内外的自然地形条件和地质条件进行最全面﹑最客观的分析和了解，还要考虑到地区气候﹑自然环境特点等因素，从而可以制定设计出一种最为灵活﹑合理﹑经济的施工方案，比如，在山川峡谷地带中，需要进行大型桥梁工程施工中，需要设计悬臂桥梁这样的特殊结构，最主要的一点就是要综合考虑到桥梁施工活动中可能存在的潜在安全危害事故，采取一系列紧急﹑有效﹑合理的防护事故处理应急措施迫在眉睫；其次，大跨度预应力桥梁设计施工阶段开始之前，设计咨询人员也要随时与施工服务人员配合，一起着手组织好相应的各项准备技术措施，同时，还要尽量根据项目所在地的地理环境，尽量将上述一些主要不利风险因素予以消除控制掉，进而尽快确定一套最为完善﹑科学﹑合理﹑实用的施工管理方案；再次，大跨度预应力桥梁项目施工中，设计组织人员更要认真考虑降低施工设计成本的现实问题，根据当地实际生产状况变化来修订完善工艺方案，提高桥梁施工生产效率﹑降低设计施工生产成本。

4.2 严格控制施工安排

施工设计方案的严格组织﹑控制，也是保证大跨度预应力桥梁质量的一种重要控制内容，合理组织﹑安排整个施工方案阶段的主要工序，按照各项工作进度要求，指导有关工作人员组织施工现场作业，协调落实各相关个职能部门工作的工作责任，相互协同配合﹑分工具体明确，在项目实践应用中切实提高技术管理人员应有的综合专业素养层次和工程专业操作经验，以提高更快高效地去适应现代工作和环境。

4.3 严把质检关

严把桥梁质检监督关，主要目的就是在于要确保我国大跨度预应力桥梁体系的整体建设与质量，消除结构安全隐患，对各类突发事件必须迅速及时做出安全决策，明确相关各部门人员岗位的安全监管职责，将安全检查各个作业程序环节真正落实监督到员工个人，保证工程质量每个工作环节上的有效安全。对于各重要时空节点﹑重要地质部分，要积极采取综合立体考察研究的科学方法，制订出较为详细及合理周密的预应力桥梁竣工质检与验收技术计划，确保大跨度预应力桥梁的安全及稳固。

4.4 加强施工材料的质量管理

①抽样检验在混凝土预应力基础结构施工中所使用的各类混凝土钢筋，验收与检查过程时，还应按规定要求，分别根据各类型产品批号﹑规格钢筋的具体种类等不同条件，分批逐一取样，进行各类混凝土产品批号抽样验收，验收检查的具体实施过程，也需要通过仔细抽样检查各类钢筋供货方产品证明书及质量保证书，核对实际所用规格钢筋数量﹑型号﹑长度﹑直径规格等相关主要参数。还要做到坚持在建筑项目施工监理过程和现场中，对工地各种材质钢筋样本﹑混凝土材料的定期抽样及检测，具体记录检测收集到工地的材料各类性能参数有抗拉强度﹑伸长率系数和应力松弛韧度指数等。②对于钢连接用锚具﹑夹具等钢连接性装置，要准确﹑及时在工程检查和验收﹑鉴定过程中，除了要按规定对其焊接材料外观﹑形态﹑质量情况及焊接硬度情况的定期验收进行跟踪监督或检查，还要按规定经常注意按照各类公路桥梁结构要求，设计的桥梁断面几何形状特征曲线及桥梁结构长度参数并合理地选择或采用其适当且尺寸规格﹑形状分布合理的连接锚具﹑夹具。对于已经广泛应用的各类桥梁工程使用的各类专用液压锚具，定期进行综合检查，重点检查其液压静动载荷能力﹑液压锚杆标定等功能，尽可能按要求进行检查，以确保允许在同一桥梁供方系统上可用于各种大型桥梁结构或可在同一类型建筑结构体系的设计中，反复设计和使用同一结构的各种锚具。③在一些普通干线公路桥梁施工用的镀锌塑料波纹管规格上，还应要求尽可能多选择镀锌型料的塑料波纹管，并强调要严格将其内管壁厚度控制在0.3mm左右。而在我国一些地区采用特殊的大跨度预应力桥梁结构施工方法来施工和修筑而成的一些大型混凝土桥梁体系结构中，如波纹管体结构的内壁材质，就更应格外注意要选择塑料材质。波纹管材焊料在进入管道安装企业现场生产安装管道后，应及时将其所用材料进行分类，及时地回收保管，防止其所用原材料因经过长期遭受雨水腐蚀或者被潮湿干燥的环境空气反复冲刷破坏，而长期残留黏附在原基材表面上导致产生永久性的锈蚀。

5 结束语

大跨度预应力桥梁施工过程涉及了钢筋混凝土模板浇筑完成前的预应力模板施工控制﹑后预张混凝土预应力基础施工控制及预应力筋张拉施工等多个环节。从了解与掌握上述3个因素中有关材料的选择技术要点来入手，对材料工程及施工技术情况适时进行检查和控制，可以真正为确保桥梁工程建设项目的现场施工安全质量管理提供安全保障。在现场安全作业实施期间，原材料施工的整体质量水平也更需要能够得到合理有效的控制。