高速公路桥梁施工中预应力施工技术的应用研究

邓桢颖、章该胜

（江西省嘉和工程咨询监理有限公司，江西南昌 330038）

0 引言

在高速公路建设中，桥梁是最普遍的构件之一，在其建设过程中，采用了大量的预应力施工技术。在施工过程中，提前给结构施加一个预应力，在使用过程中，这种预应力可以抵消荷载引起的拉应力，从而防止结构出现损坏，提升结构的安全与稳定。因此，预应力施工技术可以提高桥梁工程的载荷力，增强其稳定性。由于受施工现场环境条件的影响，加之预应力施工过程比较复杂，因此对技术参数的要求也比较高，因此，要强化施工管理、强化工艺控制，才能保证施工的质量、进度、安全。

因此，在高速公路桥梁建设中，要在预应力施工技术的基础上，进行合理规划，使其能够在整个高速公路桥梁建设过程中，更好地优化和提升其质量，从而使高速公路桥梁建设的质量能够稳步提高、有序发展。

1 预应力施工技术的优缺点

1.1 预应力施工技术的优点

在高速公路桥梁建设中，预应力施工技术的应用具有明显的优点，其中，较为显著的优点是耐久性，它有利于降低桥梁结构载荷，保证高速公路桥梁工程的结构安全和建设质量，提高高速公路桥梁的使用效率，提升工程的耐久性，延长高速公路桥梁的使用寿命[1]。在高速公路桥梁工程建设中，预应力施工技术得到越来越广泛的应用。

1.2 预应力施工技术的缺点

预应力施工需要经验丰富的工程师和技术人员进行设计和施工，对施工团队的要求较高，施工过程需要严格控制，否则可能导致施工质量问题。与传统的钢筋混凝土结构相比，预应力施工技术需要更长的施工周期。预应力构件需要在施工现场进行张拉和固定，这个过程比较耗时；预应力施工的材料和设备成本较高；同时施工人员的技术要求也较高；所以总体造价相对较高。如果预应力构件出现问题，例如预应力钢筋腐蚀或者预应力损失，修复和维护工作会比较困难和复杂。

尽管有这些缺点，预应力施工技术仍然被广泛应用在大型桥梁、高层建筑和重要基础设施等工程中，因为它可以提供更好的结构性能和使用寿命[2]。

2 预应力施工技术的应用

2.1 预应力混凝土梁

预应力混凝土梁是高速公路桥梁中常用的结构形式。在施工过程中，首先进行梁的预应力设计，确定预应力钢束的布置和张拉方案。然后，在梁的预制段中预留孔洞来安置预应力钢束。接着，将预应力钢束穿过孔洞，通过张拉设备进行预应力张拉，使钢束产生预应力。最后，固定预应力钢束的张拉力和锚固在梁端，形成预应力混凝土梁。预应力混凝土梁的优势在于通过预应力张拉的方式，可以有效地将荷载传递到桥梁的基础上，提高桥梁的承载能力。同时，预应力施工可以有效减小梁的截面尺寸和自重，实现桥梁的轻量化设计，降低桥梁的材料使用和施工成本。预应力混凝土梁还能够提高桥梁的抗震性能，增加结构的稳定性和安全性。

2.2 预应力钢缆斜拉索

预应力钢缆斜拉索是在斜拉桥设计中常见的应用形式。预应力钢缆通过锚固装置与桥梁主梁相连。施工过程中，首先在桥梁主梁上预留钢缆孔洞，并在适当位置安装锚固装置。然后，将预应力钢缆穿过桥梁主梁上的钢缆孔洞，通过张拉设备施加预应力，并将荷载传递到桥梁主梁上，提高桥梁的承载能力和稳定性。最后，将预应力钢缆锚固在梁上，固定其张拉力。预应力钢缆斜拉索的作用在于通过预应力张拉的方式，使斜拉索能够承受桥梁自身重量和荷载产生的张力。预应力作用下的斜拉索能够使桥梁产生一定的预应力，这样可以提高桥梁的承载能力和稳定性，同时减小桥梁的挠度和变形，使桥梁结构更加稳固和安全[3]。

2.3 桥面铺装板

在桥面铺装板的制作中，通过使用预应力钢筋，可以使铺装板产生预应力。预应力钢筋被安置在铺装板的混凝土中，并在张拉后固定。预应力作用可以增加铺装板的承载能力，使其能够承受更大的荷载。预应力铺装板能够承受较大的车辆荷载和交通运输引起的振动。通过预应力施工技术，可以调整铺装板的刚度和强度，提高其承载能力，确保桥面的稳定性和安全性。通过应用预应力施工技术在桥面铺装板中，可以提高高速公路桥梁的承载能力、稳定性和耐久性，同时减轻结构的自重和材料使用量，实现更经济和高效的桥梁设计和施工。预应力铺装板在提供平稳行驶表面的同时，也能满足高速公路交通负荷的要求。

3 案例分析

某高速公路项目，线路长约120km。其中，T2 合同段的起始桩为YK47+400—YK56+640，整个工程全长9.24km，包括4 座箱梁桥。以互通立交A 号匝道桥为例，该桥全长108m，采用（28+45+28）m 的预应力混凝土现浇箱形梁桥为例。桥梁的设计荷载为一级公路，1×15.5m 的净宽度；上部结构为预应力絮凝剂（后张拉法）连续箱梁，下部结构为带肋平板桥台，墩身为桩基。桥面横向坡度为3%，纵向坡度为-4%。场区属于亚热带季风区域，年均温度为14.7℃，年均降水1037.3mm。

该工程中，现浇箱梁采取全张拉法，预应力施工工序为：预处理—安装预应力管道—预应力钢管下料—穿束—张拉—压浆封缝。

3.1 预处理

预处理工作主要有：满堂支架工程、钢筋工程、混凝土工程，为进行预应力的施工打下良好基础。

3.1.1 满堂支架施工

遵循支架制造过程：基础处理—支架安装—底座安装—底部模具安装—施工预压。其中，预应力主要用于检查支撑件的安全性，排除基础和支撑件非弹性变形造成的影响，其技术要点如下：根据梁体自重分布曲线的变化确定堆叠钢筋的数量，使预应力载荷与梁体载荷分布一致；三个荷载水平分别为60%、80%和100%，当上支架控制点的12h 平均沉降值＜2mm 时，允许移到下一个水平；监测点分布在跨度、1/4、1/8、每个跨度的两端、每个型材的底板边线、底板中线和相应的基础上；施加预压缩载荷后，每24h 监测一次每个监测点，记录其高程并计算其沉降；加载6h 后，重复测量每个控制点的高度，并计算其弹性变形。

3.1.2 钢筋工程施工

钢筋工程的施工程序：进场检查—检查品种、型号、数量—提供质保书或检查合格证—取样进行测试分析。在进行钢筋加工时，应严格按照设计图纸进行形状和尺寸的控制，标准弯钩应达到规范要求。钢筋的安装，应按“主筋—筋架—立筋”的顺序，按图纸位置和保护层厚度进行施工[3]。

3.1.3 混凝土工程施工

混凝土施工分为混合、运输、浇筑和维护，其中浇筑最为重要。以面板混凝土为例，其主要技术要点是：面板两侧对称均匀浇筑，层压厚度为30～40cm，厚度过大会导致箱体两侧出现多个气孔、内部模具偏移、色差或冷焊接等。严格控制注浆厚度，加快注浆速率，在炎热的夏季注浆时，要将混凝土的坍落度提高到最大值；对于外侧的混凝土，根据“致密”“短”“拉”“细”“振动”等方法进行浇筑；内部振动必须正确。

3.2 安装预应力管道

采用塑料波纹管作为预应力管线的施工工艺，其关键技术是：在施工之前，先对波纹管进行注水测试，确定无渗漏后方可施工；安装时，按设计曲线布置，每隔50～100cm 架设一根定位钢筋，以便固定波纹管；钢丝绳的坐标误差小于5mm；在波纹管附近，禁止焊接；大的气孔用海绵填充；利用定位钢筋对钢束管道进行固定，定位钢筋和钢筋骨架焊接在一起，定位钢筋的间距≤0.6m，钢束曲线段加密到0.3m；排气口设置在风箱顶部，与风箱的连接处采用胶布进行封口处理，注意对成品进行保护。

3.3 钢绞线下料

根据设计图纸确定每根钢绞线的长度和孔位，使用切割机对钢绞线进行下料。

完成下料后，根据不同长度和孔位对钢绞线进行编号，编号用数字标记每根钢绞线的特定长度和孔位信息，以便后续搬运和穿束操作时能够准确识别。通过正确下料和编号，可以确保钢绞线在施工中的准确使用和安装，提高了工作效率并降低了人为错误的风险[4]。

3.4 穿束

穿束的关键技术是：检验锚垫及孔道，确保锚垫的水平面满足设计要求，保证孔道的清洁、畅通；接头处易松动，在穿束时要格外小心，前端要扎紧，并用胶带包好，以便孔道的顺畅，在安装完毕后要仔细检查；浇筑混凝土时，要安排专门人员在两端拉紧钢筋，以避免漏浆堵塞冷通道。

3.5 张拉

张拉的关键是：在张拉前，要对锚口摩阻、管道摩阻和钢绞线的回缩进行准确测量；在张拉时，主要是控制应力，其次是检查延伸；实际延伸率与理论值的偏差必须保持在不超过理论值6%的范围内。如果偏差太大，必须找出原因并加以处理；在各连杆张拉时，应遵守“三同心，两同步”的原则，以避免各杆件的变形、扭转；锚环出现裂缝、钢丝被割断、钢丝在灌浆过程中出现滑丝等现象，要及时更换钢丝，再次进行张拉。

3.6 压浆封料

在施工前，对锚杆和预应力筋进行防腐处理；将絮凝剂的表面进行削毛处理，用高压水洗净、干燥；在锚固区，按设计要求设置钢筋网片，并进行检查；对用于锚固的混凝土种类、强度和保护层厚度进行检验，确定其符合设计要求；在张拉结束24h 后，排出管线中的异物、水，一次性注浆完毕；将防锈剂、减水剂等添加到浆料中，并通过试验确定其用量；对于浆料的要求是，水泥的抗压强度大于50，流动性好；矿浆温度应控制在30℃以下；初凝结时间大于5h，终凝结时间小于24h 等；按现场需要配制水泥浆，从搅拌到入孔的时间控制在40min 之内，按自下而上的次序进行压浆，一条通道要一次性压浆；在进行压浆时，从一头开始注浆，注意出浆的状态，当出浆顺畅、稳定并浓度与装浆筒浆体的浓度相同时，就可以关掉阀门和压浆泵。在锚固结束后，应对混凝土进行养护，在保证一定温、湿度的前提下，做好表面防水工作；最后留下测试用的样品，保留资料，以备工程验收之用[5]。

4 高速公路桥梁施工中预应力施工技术的有效应用

4.1 不断强化预应力技术施工的质量控制

首先，施工人员要精准确定控制点的位置，并在施工期间加强对波纹管的防护和检查，发生突发情况时，对波纹管进行修补，防止发生严重的后果，影响工程的建设。

其次，在进行预应力施工时，为防止钢筋管线出现堵塞，还需要对接头、洞口进行封闭，这样既可以防止外来物质的侵入，又可以减小裂缝的发生率，为施工的顺利进行打下坚实的基础[6]。

最后，对已成形的预应力钢筋，应加大防护措施，做好钢筋周边的焊接，以保证混凝土结构的稳定。

4.2 保证工程技术人员合理应用预应力施工技术

提高工程技术人员的技术水平，推动科技研发人员开展预应力施工技术的应用研发工作，确保对高速公路桥梁基础项目产生更大的经济效益。在此基础上，提出一种新的设计方法，即通过设计、施工、控制等方法，来提高设计质量和施工质量。与此同时，还需要对工程施工人员开展定期的技术培训，确保其对工程技术有一定的了解，熟练操作，以便避免高速公路桥梁基础施工中存在的质量不足等问题。

5 结语

综上所述，在高速公路桥梁施工中，采用预应力施工技术有着非常重要的意义，不仅可以提升高速公路桥梁工程的整体质量，还可以延长其使用年限，从而更好地满足人们的出行需求。为了保证高速公路桥梁工程施工的顺利进行，需要在实际工作中对预应力施工技术进行优化，充分利用其优点，提高高速公路桥梁的施工质量。在未来预应力施工技术的应用方向将更加注重智能化、材料创新、数字化和可持续性发展，以提高桥梁的性能和使用寿命。