摘要 為延長(zhǎng)路橋使用壽命，保障項(xiàng)目質(zhì)量，可采用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，解決施工難題，預(yù)防質(zhì)量隱患。該文章以某公路橋梁為例，結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)原理、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)路橋預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用展開(kāi)研究，以明確路橋預(yù)應(yīng)力施工要點(diǎn)，完善預(yù)應(yīng)力技術(shù)方案，確保路橋安全性能，維護(hù)城市交通安全，助力公路橋梁建業(yè)事業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞 預(yù)應(yīng)力；公路橋梁；施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào) U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）14-0143-03

0 引言

城市化進(jìn)程加快后，公路橋梁建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，公路施工領(lǐng)域更廣。路橋施工病害會(huì)危及路橋壽命、交通安全，造成極大損失。因此，需升級(jí)施工技術(shù)，基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)，滿(mǎn)足路橋施工的高要求，降低路橋施工安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。但應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)時(shí)，需明確路橋預(yù)應(yīng)力施工要點(diǎn)，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效解決路橋施工難點(diǎn)問(wèn)題。

1 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)原理

預(yù)應(yīng)力是在施工期間給結(jié)構(gòu)預(yù)先施加的壓應(yīng)力，結(jié)構(gòu)服役期間預(yù)加壓應(yīng)力可全部或部分抵消荷載導(dǎo)致的拉應(yīng)力，避免結(jié)構(gòu)破壞。為改善路橋結(jié)構(gòu)承載能力，可基于預(yù)應(yīng)力技術(shù)，適量增加梁體鋼筋，施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)防路橋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變形[1]?；炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)中，諸多因素影響會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，甚至產(chǎn)生不均勻沉降。預(yù)應(yīng)力技術(shù)可降低路橋混凝土結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力，約束其壓應(yīng)力狀態(tài)，預(yù)防裂縫，提升施工質(zhì)量。

2 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）增強(qiáng)路橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。路橋施工相對(duì)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系中組件多，各組件穩(wěn)定性影響路橋整體質(zhì)量。預(yù)應(yīng)力技術(shù)有助于增加各組件張力，使其有效銜接，減少連接點(diǎn)裂縫問(wèn)題，提升各組件穩(wěn)定性。大跨度橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢(shì)更加突出，可通過(guò)預(yù)應(yīng)力供給，增強(qiáng)路橋抗荷載能力。

（2）改善路橋安全性能。路橋施工較為特殊，施工安全風(fēng)險(xiǎn)危害性強(qiáng)，運(yùn)營(yíng)期損失嚴(yán)重，且修復(fù)難度高。常規(guī)施工技術(shù)安全隱患多，預(yù)應(yīng)力技術(shù)可提高路橋施工安全性，優(yōu)化路橋結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，提升結(jié)構(gòu)耐久性，保障路橋安全性能[2]。

3 公路橋梁中常用預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

3.1 先張法

先張法順序是“先張拉，后澆筑”，后放松預(yù)應(yīng)力筋。主要工藝包括“混凝土澆筑+振搗”“張拉預(yù)應(yīng)力筋”“放松預(yù)應(yīng)力筋”等。橋梁臺(tái)座需承擔(dān)預(yù)應(yīng)力筋在路橋結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)產(chǎn)生所有張拉力，受力后不移動(dòng)、不傾覆、不變形即可[3]。張拉包含多根張拉、單根張拉，多根張拉時(shí)，應(yīng)初調(diào)應(yīng)力，使各預(yù)應(yīng)力筋初應(yīng)力相等，約為張拉應(yīng)力10%～15%，具體張拉程序如表1所示（σcon為張拉控制應(yīng)力，單位kPa）。

3.2 后張法

后張法是“先澆筑，后張拉”，預(yù)應(yīng)力筋區(qū)域需預(yù)留孔道，混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)值后，穿入預(yù)應(yīng)力筋張拉、錨固、孔道灌漿?？芍苯釉阡摻罨炷两Y(jié)構(gòu)上張拉，無(wú)需臺(tái)座，可用于大型路橋預(yù)應(yīng)力構(gòu)件生產(chǎn)、拼裝。制梁步驟：制備留有預(yù)應(yīng)力筋的梁體結(jié)構(gòu)→澆筑混凝土至設(shè)計(jì)強(qiáng)度→穿入預(yù)應(yīng)力筋后張拉錨固，澆筑梁端混凝土，常用高強(qiáng)度鋼絲束張拉，鋼絲下料長(zhǎng)度為L(zhǎng)=L0+L1，L0為路橋結(jié)構(gòu)混凝土預(yù)留孔道長(zhǎng)度（單位：m），L1為固定端、張拉端所需鋼絲工作長(zhǎng)度（單位：m）。

3.3 體外預(yù)應(yīng)力法

體外預(yù)應(yīng)力法是應(yīng)用獨(dú)立于路橋結(jié)構(gòu)主體截面外預(yù)應(yīng)力束施加預(yù)應(yīng)力，可簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)，減少摩阻損失，預(yù)應(yīng)力布置靈活，可實(shí)現(xiàn)局部加固，錨固結(jié)構(gòu)尺寸小，無(wú)需粘連原結(jié)構(gòu)，應(yīng)力變化值小，利于結(jié)構(gòu)受力[4]。體外索分別設(shè)于頂板、腹板、底板處，錨固形式為混凝土結(jié)構(gòu)錨固、鋼結(jié)構(gòu)錨固。

4 公路橋梁中預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 項(xiàng)目概況

某公路橋梁項(xiàng)目，屬于城市改擴(kuò)建工程，新建橋梁全長(zhǎng)400 m，上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，梁高1.7 m，混凝土等級(jí)C50，橋梁共設(shè)有4聯(lián)，為分幅橋。主梁結(jié)構(gòu)為單箱三室箱梁，頂板寬度16～30 m，底板寬11 m，頂板厚度25 cm，底板厚22 cm，腹板厚50～90 cm。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)為7股，高強(qiáng)度PC、2級(jí)松弛鋼絞線(xiàn)，抗拉強(qiáng)度1860 MPa，張拉強(qiáng)度值0.75 fpk，鋼絞線(xiàn)直徑16 m，截面面積138 mm2，彈性模量2×105 MPa，松弛率小于0.03，鋼束回縮值小于6 mm。張拉后真空壓漿為50號(hào)純水泥漿，摻有微膨脹劑。

4.2 施工設(shè)計(jì)

項(xiàng)目采用“后張法”單端張拉工藝，具體流程見(jiàn)圖1：

4.3 技術(shù)要點(diǎn)

波紋管施工：

（1）將波紋管置于干燥、通風(fēng)、防潮區(qū)域，室外保存需下墊枕木、帆布，輕搬運(yùn)。外觀(guān)清潔、無(wú)損、無(wú)不規(guī)則褶皺及孔洞，符合施工要求。如外荷載作用后，可抵抗變形；澆筑混凝土，可防水泥漿滲漏。波紋管接長(zhǎng)為同型大規(guī)格波紋管，管徑45～55 mm時(shí)，接頭管長(zhǎng)度取值200 mm；管徑70～80 mm，管長(zhǎng)取值250 mm；管徑90～100 mm，管長(zhǎng)取值300 mm，兩端密封包裹，防漏漿，密封材料為塑料熱縮管、密封膠帶。

（2）基于梁底模板安裝波紋管，可分析預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)坐標(biāo)，定位管道安裝高度，標(biāo)注于箍筋，明確波紋管曲線(xiàn)位置。應(yīng)用鋼筋托架，固定波紋管，曲線(xiàn)間距控制為60 cm，直線(xiàn)段距離100 cm。鋼筋托架與箍筋焊接，箍筋下墊實(shí)，管路就位后應(yīng)用U型鋼筋焊死。施工中避免波紋管反復(fù)彎曲，注意保護(hù)管壁。安裝后實(shí)施位置、曲線(xiàn)形狀檢測(cè)，確認(rèn)有無(wú)破損。垂直度偏差±10 mm，水平度±20 mm。

布設(shè)孔道：

管道鋪設(shè)作業(yè)中同步設(shè)置排水孔、泌水孔、灌漿孔、排氣孔等孔道。排氣孔、灌漿孔設(shè)于橋梁跨中、結(jié)構(gòu)兩端，孔距小于30 cm，孔徑小于16 mm，需使用輸漿管管嘴外徑。各孔道灌漿孔避免處于相同界面，孔向需滿(mǎn)足漿液自上而下、傾斜、水平注入需求。曲線(xiàn)管道灌漿孔可設(shè)于最低點(diǎn)，便于排放空氣，使灌漿密實(shí)[5]?？蓱?yīng)用20 mm管徑PE管，預(yù)制孔道。排氣管緊密貼合波紋管、鋼管，并固定，防振搗時(shí)脫開(kāi)?，F(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，各孔可設(shè)于波紋管，覆蓋弧形壓板、海綿墊片后，摻入外徑200 mm、內(nèi)徑160 mm塑料管，鋼絲扎牢，引出梁面50 cm留孔。

預(yù)應(yīng)力筋穿束：

（1）按設(shè)計(jì)根數(shù)用鋼絲綁扎，每2 m綁扎1道鋼絲。

（2）穿錨墊板，編號(hào)，擠壓鎖頭器。

（3）鋼絞線(xiàn)一端封口，不包緊，防散絲。端頭套入牽引頭套，夾片夾緊。

（4）波紋管穿入單根鋼絲，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩，鋼絲穿入，連接牽引頭。

（5）人工抬平鋼絞線(xiàn)，與管道平齊，梳理鋼絞線(xiàn)。每1 m綁扎鋼絲，順直等長(zhǎng)后綁扎成束。

預(yù)應(yīng)力張拉：

（1）張拉時(shí)機(jī)

預(yù)應(yīng)力施加時(shí)，混凝土強(qiáng)度需大于設(shè)計(jì)90%，或澆筑時(shí)間超過(guò)7 d。張拉前進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，強(qiáng)度值符合設(shè)計(jì)要求后開(kāi)始張拉。

（2）張拉設(shè)備

預(yù)應(yīng)力張拉力為設(shè)備額定張拉力50%～70%，張拉伸長(zhǎng)值小于設(shè)備“最大張拉行程”。項(xiàng)目采用250 t千斤頂張拉，腹板預(yù)應(yīng)力一束12根，底板一束4根鋼絞線(xiàn)。底板鋼筋密實(shí)，需用“頂壓型”千斤頂，高壓油管為橡膠管，壓力值大于50 MPa。應(yīng)配套校驗(yàn)張拉設(shè)備，測(cè)力精度大于±2%，校驗(yàn)期限小于6個(gè)月。限位板錨固時(shí)，應(yīng)明確位置，使設(shè)備夾片自錨，受力均勻，無(wú)滑絲、斷絲現(xiàn)象。

（3）張拉程序

項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力筋張拉控制力為1 340 MPa，極限抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa。

1）明確張拉控制力后，理順?shù)摻g線(xiàn)，去除浮銹、油污，安裝夾片、工作錨，錨板孔穿鋼絞線(xiàn)，套用鋼套管，貼近夾片，小錘輕打，夾片置于毛孔，均勻縫隙。

2）基于同一軸線(xiàn)，調(diào)整錨具、千斤頂、限位板位置，限位正確后識(shí)別標(biāo)識(shí)，安裝預(yù)應(yīng)力張拉部件。

3）穿預(yù)應(yīng)力筋束，定位準(zhǔn)確，安裝自動(dòng)錨具，預(yù)留千斤頂活塞行程。墊圈內(nèi)孔隙穿過(guò)預(yù)應(yīng)力筋束，貼合千斤頂后端，再次安裝錨具。千斤頂內(nèi)筋順直、無(wú)交錯(cuò)，防斷絲。啟動(dòng)油泵，調(diào)整油壓，墊平千斤頂開(kāi)始張拉。

（4）張拉要點(diǎn)

橋梁預(yù)應(yīng)力施工采用“單端張拉”工藝，張拉區(qū)域預(yù)埋固定端。以箱梁設(shè)計(jì)中心為基礎(chǔ)，對(duì)稱(chēng)張拉，基本順序?yàn)楦拱濉装?。張拉設(shè)計(jì)為5級(jí)加載模式，依次、分級(jí)調(diào)整油壓，油壓加載量10%、20%、100%。加載時(shí)需量測(cè)伸長(zhǎng)值，檢查計(jì)算值、實(shí)際伸長(zhǎng)值偏差，抵達(dá)規(guī)定油壓，持荷，一次性錨固。

1）鋼絞線(xiàn)穿入梁體后，立即張拉，避免長(zhǎng)時(shí)間停放，或采取防銹措施。預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)束穿后，檢查波紋管，管道受損、密封性不足需立即處理更換，預(yù)防澆筑漏漿，引起堵塞管道。

2）嚴(yán)格遵守張拉順序、張拉方式對(duì)稱(chēng)張拉。張拉速度應(yīng)合理控制，每根鋼絞線(xiàn)受力應(yīng)保持均勻，張拉力逐級(jí)加載。可基于設(shè)計(jì)張拉力10%、20%、50%分級(jí)張拉，逐級(jí)加載時(shí)應(yīng)標(biāo)記，測(cè)量、記錄鋼絞線(xiàn)伸長(zhǎng)值、張拉力。鋼絞線(xiàn)束張拉力達(dá)到設(shè)計(jì)控制張拉力后，持荷5 min，張拉力不變，后錨固。因滑絲、斷絲需重復(fù)張拉時(shí)，相同鋼束張拉次數(shù)應(yīng)小于3次。張拉結(jié)束后標(biāo)記錨口鋼絞線(xiàn)，計(jì)算回縮量，回縮量小于6 mm。

3）結(jié)束張拉，檢查、確認(rèn)鋼絞線(xiàn)張拉質(zhì)量，合格后割絲，滑絲、斷筋、斷絲數(shù)量應(yīng)符合預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量要求，如表2所示?；陬A(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值校核計(jì)算伸長(zhǎng)值，差值應(yīng)小于±6%。預(yù)應(yīng)力筋穩(wěn)定后錨固，外露長(zhǎng)度大于30 mm。切割多余預(yù)應(yīng)力筋，檢驗(yàn)質(zhì)量，確認(rèn)無(wú)收縮，錨頭無(wú)漏漿、漏水情況。后清理錨墊板灌漿孔，保持灌漿通道暢通，孔道密封性良好。

（5）校核張拉伸長(zhǎng)值

1）預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值計(jì)算公式為△L=FPL/APES。FP為預(yù)應(yīng)力筋平均張拉力直線(xiàn)筋取張拉端張拉力（kPa），張拉力計(jì)算需扣除跨中孔道摩阻、張拉端拉力。AP為預(yù)應(yīng)力筋截面面積（mm2），L為預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度（mm），ES為預(yù)應(yīng)力筋彈性模量（N/mm2）。

2）鋼絞線(xiàn)張拉伸長(zhǎng)量，計(jì)算部分別為曲線(xiàn)段、直線(xiàn)段鋼絞線(xiàn)，編號(hào)記為F1、F2、F3、F4，曲線(xiàn)、直線(xiàn)布置鋼絞線(xiàn)計(jì)算方法、預(yù)應(yīng)力鋼束豎彎幾何要素不同，如表3所示。

3）實(shí)際張拉控制時(shí)，張拉、持荷結(jié)束后，千斤頂放松，夾片式錨夾片回縮自錨、錨具變形，錨下控制應(yīng)力變小。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）規(guī)定，夾片式錨具容許回縮量應(yīng)小于6 mm。計(jì)算設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值、實(shí)際伸長(zhǎng)值時(shí)，應(yīng)明確夾片回縮量。最后持荷后，測(cè)量預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)量，補(bǔ)充每端鋼絞線(xiàn)拉長(zhǎng)3～6 mm為夾片回縮量，確保錨下控制應(yīng)力核算準(zhǔn)確。

壓力灌漿：

封錨24～36 h之內(nèi)孔道壓漿?？椎拦酀{為M50純水泥漿，水泥為42.5級(jí)硅酸鹽水泥，水灰比0.5，流動(dòng)度150～200 mm。攪拌3 h后泌水率應(yīng)小于2%～3%，摻有0.25%FDN、木質(zhì)素橫酸鈣，保障泥漿強(qiáng)度。壓漿采用預(yù)應(yīng)力孔道壓漿工藝，可避免鋼絞線(xiàn)銹蝕，提升鋼絞線(xiàn)、混凝土握裹力。

（1）灌漿前，沖洗孔道，抽拔管成孔。檢查排氣孔、灌漿孔。

（2）水平孔道先灌注底層孔道，后灌上層，可從首個(gè)灌漿孔灌注。豎直孔道自下而上分段灌注，上下端需設(shè)灌漿孔、排氣孔，需從最低點(diǎn)灌漿孔灌注。噴漿后木塞封堵，排氣孔稀漿量大于50 ml后封堵。灌注壓力0.5 MPa，保持30 s，封堵灌漿孔。

（3）依次向灌漿孔補(bǔ)壓、灌注，二次灌漿，提升密實(shí)度。后檢查驗(yàn)收，測(cè)量路橋結(jié)構(gòu)荷載力、密實(shí)度等數(shù)值。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路橋梁是城市交通經(jīng)濟(jì)發(fā)展主體，其施工質(zhì)量影響著路橋安全性能。近年來(lái)，路橋工程量增加，技術(shù)難度升級(jí)，特殊路段公路橋梁施工要求提升。預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)可預(yù)防路橋結(jié)構(gòu)變形，減少結(jié)構(gòu)裂縫，提高路橋工程安全系數(shù)。為保障路橋施工質(zhì)量，需活用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，規(guī)范預(yù)應(yīng)力張拉、預(yù)應(yīng)力筋安裝等作業(yè)，發(fā)揮路橋預(yù)應(yīng)力施工優(yōu)勢(shì)，提升公路橋梁建設(shè)水平。

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收稿日期：2024-02-19

作者簡(jiǎn)介：謝勇（1989—），男，本科，工程師，從事項(xiàng)目管理工作。