预应力施工技术在高速公路桥梁施工中的应用

黎建敏 普 毅 卢晶晶 左 瑜

（1．云南省交通规划设计研究院有限公司，云南 昆明 650041；2云南云岭城镇开发投资有限公司，云南 昆明 650200；3．云南省交通投资建设集团有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

随着我国公路交通事业的高速发展，新建路桥工程数量也不断增多。其中，预应力施工技术在路桥工程中的应用十分广泛，相比普通的钢筋混凝土施工工艺，预应力施工技术造价更低、施工质量好，广受我国路桥工程建设领域欢迎。预应力施工技术是在混凝土构件上施加预压应力，有助于提高路桥整体的抗拉性能、减轻路桥结构自重、降低钢筋浪费量、提升桥梁跨度与强度、减少裂缝产生。因此，在路桥工程建设中，科学应用预应力施工技术对保证工程整体效益有着重要意义。

1 工程案例

该文主要介绍了腾冲至陇川高速公路工程TJ2-06合同城子段（K124+500～K134+000）的K124+799桥位。该桥为跨越山涧沟谷而设，孔跨布置及结构形式为：左幅5孔20 m+3孔19 m预制预应力“T”形梁，右幅4孔20 m+3孔19 m预制预应力“T”形梁。纵面位于前坡i=-1.090% （坡长1 900 m），后坡 i=-0.679 %（坡长3 275 m）凹形竖曲线上。该桥上部构造采用标准跨径20 m预应力混凝土“T”形梁。桥墩为钢筋混凝土圆截面双柱墩，双柱墩柱径为1.4 m，基础为钻孔灌注单桩基础，桩径为1.5 m。两岸桥台均为桩柱式桥台，桩径为1.5 m，基础为钻孔灌注单桩基础。桩基均采用摩擦桩基础。盖梁和台帽均按普通钢筋混凝土结构设计，其上设支座垫石和防震挡块。针对墩顶和桥台处的桥面横坡，盖梁和台帽均为正做斜置。

2 施工准备

2.1 确定施工标准

在工程正式施工之前，对施工人员、管理人员提出工作要求，要熟练掌握施工图纸内容，严格按照施工标准展开各项工作，例如《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）等[1]。在施工前，要充分做好准备工作，掌握各个施工环节的标准和要求，保证整体质量达标。借助BIM软件对设计方案仿真设计，分析路桥工程荷载是否能够达到标准。在一切准备就绪之后，对施工现场全面清理，减少表面的杂物，强化路基强度，避免后续建设期间产生不均匀沉降问题。

2.2 确定质量标准

材料是影响路桥工程建设质量的重要因素，施工材料、构件在运输到施工现场前都要进行质量检验工作，发现不合格钢筋、水泥、骨料返厂处理，坚决不得进入施工现场，检测合格之后由检验人员鉴定确认，再运输到施工现场。腹板钢筋绑扎工作要严格按照施工图纸进行，焊接好预埋件。质量监督管理人员要熟悉施工图纸内容，根据现场实际情况制定管理计划和验收计划。针对路桥工程特性制定施工管理制度，严格按照制度标准展开工作。此外，须配合制定奖罚制度，落实施工人员的主体责任。

2.3 技术性工作准备

模板支撑前要做好准备工作，结合施工方案在模板一侧标注预应力筋曲线坐标。钢垫板主要发挥承压作用，要求厚度必须要符合标准，提前做好开孔工作。设计好喇叭口扩口以及坡度，在制作完喇叭口后，焊接钢垫板。预制钢筋支架后进行波纹管设置，然后将喇叭口、螺旋钢筋运输到施工现场。在波纹管中穿入钢绞线，并吊装到梁模周边统一堆放。做好试验段施工，确定水泥、砂石、石料、水、添加剂等配比，确保混凝土强度达到设计标准。还要结合BIM软件计算张拉施工中可能出现的应力损失，如钢材应力损失、锚固损失、孔道摩擦损失、弹性压缩损失等。

3 路桥工程施工中预应力施工技术的应用

3.1 钢绞线与波纹管

结合GB/T 5224—2014标准选择钢绞线，规格为：公称直径φs15.2（7φ5）mm，公称面积140 mm2，抗拉强度标准值fpk=1 860 MPa，弹性模量Ep=1.95×105MPa[2]。按照施工方标准安装波纹管，将钢绞线从中心穿越，保证后期张拉质量、减少孔道摩擦。在安装波纹管的过程中，要根据曲线坐标，以管底部为基准在侧模位置标注曲线，确定波纹管具体的安装部位。也可以将梁模板作为基准，根据设定的预应力曲线坐标，在箍筋肢上做好位置标记。保持波纹管安装的牢固性，钢垫板连接足够结实。下放时，在箍筋肢上绑扎钢筋，避免砼浇筑环节出现管件上浮的情况。波纹管安装中不得反复弯折，否会造成内部开裂。完成安装工作后，及时检查曲线和设计方案是否匹配、波纹管是否牢固。波纹管安装横、纵偏差分别为20 mm、10 mm。

3.2 灌浆孔

结合公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2011） 选择锚具。正、负弯矩钢束成孔采用塑料波纹管。每个波纹管上要设置3个灌浆孔和1个泌水孔，泌水孔的作用是避免管内空气残留。在波纹管中线部位设置灌浆孔、顶部设置泌水孔，这样在灌浆时管内空气可以在泌水孔位置排出。在塑料波纹管安装完毕后，使用钢锥等锚具开孔，将海绵垫和带嘴塑料压板盖在孔洞位置，使用钢丝绑扎牢固，压板嘴与波纹管连接，高出梁面50mm[3]。

3.3 支模施工

该路桥施工段具有重量大、高程高、跨度大等特点，要求支架承载性能不低于施工中的最大承载力，保持整个支模的稳定性。先将支模地点的基础处理，通过钻孔灌浆的方法提高底部承载力、稳定性。在预应力施工过程中，会遇到交叉施工的情况，需要还需要管理人员做好现场协调工作。施工中采用脚手架钢管，提前做好钢筋绑扎、端口板安装、预应力管安装等工作，完成这些工作后再封模施工。框架梁底部起拱时，要重点考虑预应力张拉时产生的反拱作用力，当然大部分反拱力都会与重力挠度相抵消，但也会留有一定的拱力。所以预应力混凝土框架梁模板起拱值可以比设计值稍低一些，减少量为0.05%～～ 0.1%。

3.4 浇筑

预制“T”形梁及横隔板、翼板湿接头采用C50钢纤维混凝土；伸缩缝预留槽采用C50钢纤维混凝土；桥面现浇层混凝土采用C50钢纤维混凝土；桥面铺装采用沥青混凝土。下部结构均采用C30混凝土。该工程的梁高度在1 m以上，所以采用分层浇筑法。为了减少振捣触碰波纹管的概率，采用振捣板振捣。框架梁端部、梁柱节点等部位钢筋较为密集，并且包括很多预埋件，所以振捣工作一定要小心，不得出现漏振、过振等问题[4]。为了避免波纹管损坏进入泥浆，因此在浇筑中预应力筋管道两侧须有工作人员拉动预应力筋，通过反复拉拽即可避免泥浆堵塞管孔。已经预埋但没有穿筋的波纹管，要在管内设置已经穿好尼龙绳的通孔器，通过反复拉动保持管内不被堵塞。

3.5 张拉施工

待到浇筑混凝土强度达到设计强度的75%以上时，即可组织施工人员进行张拉，可以单侧张拉（小跨度或单跨张拉），也可以双侧张拉（钢筋束较多、对跨）。张拉之前先将模板拆除，有助于降低张拉阻力。逐层浇筑、逐层张拉，双侧张拉要保持对称。如果预应力面较大，可以在张拉中由轴的一侧向另一侧推进，这样张拉设备的移动距离最短，施工也更加便捷。次梁要在主梁前张拉，先试拉一段距离（10%左右），确定可以张拉之后，用稍高的力度张拉（1.03～1.05倍张拉力）。结合路桥工程《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）的规定，可以分为2种张拉方案。1）0→1.05σcon→2min→σcon。2）0→1.03σcon[5]。张拉过程中如果出现了钢绞线滑丝、断裂情况，要立刻停止张拉解决问题，完成之后再进行张拉施工。

3.6 灌浆

张拉完成之后即可向波纹管中注浆，一跨张拉完成之后完成一跨注浆工作，逐次进行。该工程砂浆设计强度达到了20 N/mm2以上，水灰比为0.4，经过2 h～3 h搅拌，将泌水率控制在2%左右。正式灌浆前，须检查灌浆孔、泌水孔是否存在堵塞情况，将表面的杂质用高压风机吹扫干净。灌浆时要严格控制速度，以从上到下的顺序进行，均匀、缓慢灌浆，一次性完成灌浆工作，在泌水孔不断在冒泡，持续出现浆液后，要将灌浆压力保持在0.6 MPa左右，继续灌浆1 min后即可停止灌浆，完成灌浆之后立刻封闭灌浆孔[6]。

4 相关问题与解决方法

4.1 构件张拉裂缝

混凝土结构容易产生裂缝问题，主要是由于温度引发结构涨缩的结果，同时在荷载作用下也会出现裂缝问题，为了保证工程施工质量，要在构件张拉前采取措施避免产生裂缝。裂缝主要集中出现在构件侧面、箍筋等部位。为了减少温差造成裂缝量，要避免构件内外温差过大，做好保温、保湿养护，内外温差控制在20℃以内。对于薄壁构件，可以适当延长拆模时间，防止构件与台座粘结，从而降低温度变化带来的影响。

4.2 孔道堵塞

波纹管孔道容易被混凝土封堵，甚至造成孔道塌陷，严重影响后续的张拉效果和工程整体质量。造成孔道速测原因包括水泥凝结硬化、胶管断裂等。针对该类问题，要借助曲线租表找出堵塞波纹管位置，使用冲击钻钻孔，要避开主筋，这样可以让波纹管中钢绞线自由伸缩。同时，施工中还要做好事前控制，确保安装位置正确，做好套管接头密封性检查，减少堵塞问题发生概率。

5 结语

综上所述，路桥工程预应力施工具有专业性高、施工环节多等特点，所以在具体施工中，必须要提前做好准备工作，掌握每个施工环节要点，加强现场管理工作，不断总结施工经验、完善管理理念，这样才能够确保路桥工程的最终建设效益。