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摘要：近年来，随着我国桥梁工程的施工难度的不断提升，后张法预应力施工方法对于桥梁建设工程十分重要，其工程施工的质量直接关系着桥梁工程整体质量的优劣。所以工程施工人员应充分掌握预应力施工流程和方法，严格按照有关规范规定，保证市政桥梁施工质量。本文基于后张法预应力砼桥梁施工要求及工艺流程，针对施工中常见质量问题，从施工技术控制方面提出有效的防治措施，通过加强防治提高桥梁工程质量控制水平，确保桥梁在使用过程中安全可靠，尽量杜绝桥梁结构安全事故发生。
关键词：后张法；预应力；砼桥梁；桥梁工程；施工技术应用
1、预应力技术的概念
桥梁施工过程中的预应力施工技术是指在砼工程施工中采取预应力技术使得混凝土构造中施加预应力，并减少或排除外部荷载引起的拉力，通俗来说就是将混凝土具有的高强抗压力来补救抗压力的缺漏，延迟混凝土因为拉力而产生破裂，防止威胁到工程的整体质量。桥梁工程施工主要应用高强度混凝土和钢材，才可以使预应力砼具有高强度的抗拉性能，具有较强的抗渗能力、抗疲劳能力及刚硬强度等特征。以上特征在一定程度上可以对钢材和混凝土起到节约的作用，并可使其桥梁结构的切面缩小，减少结构自身的重量，具备良好的防裂性能。桥梁工程施工中采取预应力混凝土技术可以减少桥梁工程的开支，在保证质量的前提下，达到结构轻巧并满足人们审美的目的，延长桥梁使用的寿命。
2、工程概况
某立交桥工程，在转盘道位置对A、B、C、D线两层高架桥进行设置，并按照两期进行实施。其中A线桥为预应力混凝土连续箱梁，桥跨布置分别为2×26m、3×29m、4×25m、2×21.8m、3×30m，12.99m宽箱梁横断面为单箱双室，斜腹板，其连续箱梁按整体现浇方式进行设计。
3、后张法预应力砼桥梁施工工艺流程
3.1 工艺流程
后张法预应力砼桥梁施工流程如图1所示。
3.2 技术措施
3.2.1 支架安装、模板搭设
搭设支架时先检测地基承载力，对软弱地基进行适当的加固，以提高支架的承载力，确保结构稳定。搭完支架后，按照“底模→侧模→顶模”的顺序安装模板。在制定位置预留拱度，按照质量标准检验模板安装质量，确保模板平整。确认模板质量符合标准后，在其底侧布置观测点，观测结构有无不均匀沉降，发现沉降超标后及时处理。
3.2.2 钢筋绑扎
桥梁结构构件中，钢筋可分为纵向受拉钢筋和架立钢筋。绑扎钢筋时，必须先按要求焊接起立体钢筋支架，钢筋绑扎完成后，按设计要求在钢筋支架上标出预应力筋的安装位置，再进行定位筋的固定及固定筋的绑扎。
3.2.3 孔道安装
根据施工要求，工程中采用波纹管。在钢筋绑扎工序中，必须采取必要的措施固定预应力孔道，孔道内不得有杂物，通常要根据管道长度计算套管长度，假设套管内有接头，为避免套管漏浆，必须用封口纸密封处理接头部位。安装波纹管后，要按照设计要求对其进行检查，确保其安装位置及偏差控制符合设计要求。同时，对波纹管进行有效固定，防止在浇筑混凝土时，出现套管变形、移动等。
图1 后张法预应力混凝土桥梁施工流程.png)
3.2.4 钢绞线安装
安装预应力钢绞线时，必须检查其制作质量，比如表面有无油渍或锈蚀现象，确定钢绞线质量符合安装标准后，通过下式计算预应力筋长度：
L=L0+Ld
其中，“L0”表示两端锚具之间的孔道长度，“Ld”表示张拉端长度。
预应力穿束时会遇到到多个跨中转向装置及导向槽，穿束难度相当大，为此大多数工程都采用单根预应力筋穿束工法。穿束时，在全桥长的范围内钢绞线之间不能相互缠绕，否则难以保证预应力符合设计要求。为此，在预应力穿束工序中，必须在穿束前将钢绞线、密封盖和锚板孔等编号管理，再按编号进行单根预应力筋穿束。
3.2.5 混凝土搅拌、浇筑及养护
①对施工材料进行质量检测。工程材料质量是否符合规范标准的性能要求，对路桥工程质量有至关重要的影响，直接决定工程整体的耐久性能，因此在施工材料进入施工场地以前，要加强对各种材料的检查，从而有效保障工程质量。
②混凝土拌和采用集中拌和方式，拌和时间控制在60～90s以内，可提高混凝土的均匀性，确保混凝土拌和物的和易性，为下道工序打好基础。
③混凝土浇筑前，应再次检查波纹管、预埋件是否满足要求，才可进行混凝土浇筑施工；浇筑时选择最佳的混凝土浇筑时间，确保混凝土浇筑施工的入模温度。一般混凝土分为两次浇筑，先对底板及腹板浇筑，当安装顶板和翼板的钢筋结束以后，再对顶板和翼板进行混凝土浇筑。
由于本工程混凝土结构较大，采用分层浇筑施工，但是在箱梁的纵向应该一次完成浇筑。箱梁结构内部钢筋分布较密集，浇筑时利用振捣器对混凝土进行快插慢拔的有效振捣，直到表面不出现气泡。振捣过程中，要做到减少对波纹管和模板的损伤，避免套管破损出现漏浆。
混凝土浇筑结束后，由于混凝土的水化反应较快，需采取一些措施减少水的损失，以免结构形成收缩裂缝。因此，要注意对混凝土的养护工作，在天气较热施工时，为了保证结构表面处于潮湿状态，应对其采取合理的撒水或覆盖一层塑料膜。天气较冷施工时，要增加保温措施，可在混凝土表面覆盖塑料膜，或是在表面涂刷保温涂料。
3.2.6 预应力张拉
张拉工序如果施工工艺不规范，尤其是张拉力控制不合理，就可能对桥梁的承载力造成严重影响。在预应力筋的张拉工艺中，使用预应力筋的伸长量来衡量张拉力的大小及校核张拉力的误差。在预应力施工时一般采取1.4级的油压来计量张拉力，导致张拉力误差很大，有些甚至还没有计量标明就张拉了千斤顶。为此，本工程严格按照图2所示工艺流程进行预应力张拉，以杜绝上述问题产生。
本工程对钢筋、钢丝束张拉时，按照图2所示工艺流程和表1所示张拉力参数进行：0-初应力-1.05σcon（持荷2min）-σcon（锚固）；在1.05σcon超张拉过程中，可适当增大设计张拉值，但是不得超过最大张拉应力，如表1所示。对低松弛力筋张拉时：0-初应力-σcon（需要持荷2min确保张拉效果，然后进行锚固）。
图2 后张法预应力张拉工艺流程.png)
表1 不同类型的钢材最大张拉应力.png)
3.2.7 孔道真空压浆
①施工准备。在施工前对材料的种类以及数量进行确定，做好配套设备的检查以及配气孔密封性的检查，保证各项内容都能够满足施工需求；
②灌浆接头连接。将灌浆接头螺纹部分在使用生胶带进行缠绕之后将其连接到锚垫板压浆扣位置，并关闭阀门；
③真空泵连接。在该环节中，将真空泵进水孔同进水胶管实现连接，将其另一端同自来水源进行连接之后将进气管一端同真空泵进气孔连接。在使用生胶带对三通接头螺纹部门进行缠绕后做好连接以及紧固处理，并在接头位置对溢流阀进行连接，以此时间水箱溢出水的及时排出；
④试抽真空。对真空泵进行启动后对排气孔、泌水孔以及管路锚头位置的密封情况进行检查，当真空压力表数值处于-0.06至-0.09MPa范围内时，停泵1min，在1min后及时进行观察，如果发现压力没有发生变化，则表明孔道已达到真空标准，须严格按照施工规范参数要求搅拌水泥浆；
⑤灌浆。在灰浆加入到泵中后打出浆体，当打出浆体同灌浆浓度相同时则可以关闭灌浆泵停止灌浆，连接高压胶带和孔道灌浆管后做好绑扎处理。最后，关闭灌浆接头阀门，并启动真空泵，当真空度达到要求之后启动灌浆泵继续工作。如果经过观察发现有浆体进入管道，则需要关闭进气截止阀和真空泵，打开排浆阀观察其出浆情况。如果稠度没有发生变化，则表明其压力已经能够达到规定要求，并关闭灌浆阀停止压浆。在真空压浆过程中，可以将泌水孔打开后观察浆体灌注情况，在保证泥浆不流动性后再取下双阀三通接头结束灌浆。
3.2.8 封锚
压浆结束后，及时将两端的水泥浆进行冲刷，并对支撑垫板、锚具上多余的混凝土浆体进行清理。压浆3天后可封锚，在封锚前，需要冲洗梁端混凝土面，封锚长度等于梁长和两端封锚长度的总和，但是不得大于梁的长度。
4、质量问题及技术对策
在后张预应力混凝土桥梁施工中，孔道堵塞和预应力结构腐蚀可以说是破坏桥梁质量的两个致命性缺陷。本工程虽然并未出现这两个问题，但由于其关系到桥梁工程质量控制及使用寿命，下文将对这两项问题进行重点解析。
4.1 堵管
4.1.1 现象
孔道被混凝土灰浆堵塞，使预应力钢材无法穿过。
大多数堵管事故都是在对箱梁混凝土浇筑时，由于振捣棒对波纹管造成损伤，导致砂浆在流入波纹管后造成波纹管堵塞。同时由于在混凝土箱梁浇筑之前对钢绞线进行穿入，如果没有对堵塞点做好处理，则将对孔道的预应力张拉产生较大的影响。
4.1.2 对策
堵管后，应及时根据现场情况确定堵管位置，但是以普通方式很难确定孔道堵塞点的准确位置。对此，可以首先把握堵管原因。一般来说，在箱梁混凝土浇筑前穿入钢绞线就会导致堵管。若不及时对堵塞点进行处理，就会对预应力张拉产生不利影响。对此，我们则可以按照以下方式对堵塞点位置进行简单的判定：
第一，张拉程度。在0至15%σ情况下，记录千斤顶引伸量为a；15至30%σ情况下，千斤顶引伸量为b；30至100%σ情况下，记录其引伸量为c，在维持100%σ状态下5min之后进行锚固。
第二，伸长量确定。对于钢束伸长量来说，其公式为b+c-2a，对于该公式来说，其是建立在同一钢束伸长量同钢束平均张拉力成正比的情况下。通过该式的应用，则能够推出在钢束两端水泥浆堵管情况发生时的位置，即在对A端张拉其伸长量同B伸长量间存在差异情况时，A端伸长量为a，而B端则为b，钢丝束下料长度为L。此时堵管同A端的距离则为X=a×L/（a+b）。而考虑到理论摩阻力同实际摩阻力间的差异，即实际摩阻力要偏大，对此，在通过公式进行计算之后则可以确定被堵塞点在稍后的位置。在计算完成之后，将箱梁顶起弯点处的空压器与预留的出浆口连接进行送气，在与冲击电钻配合使用的同时在波纹管处钻眼。在经过处理后，如果其存在透气情况，则表明其没有发生堵塞情况，而如果不透气，那么则为堵塞点。
4.2 预应力筋腐蚀
4.2.1 现象
混凝土桥梁构件腐蚀是桥梁工程中常见的也是最具破坏性的质量问题。一般的预应力后张混凝土桥面里的钢筋，在受雨雪状态的影响下，大约在未来的7～10年就会被破坏。虽然预应力混凝土桥面养护到位，但桥梁在使用中预应力筋仍然容易受到腐蚀。因为钢筋混凝土桥面依靠钢筋抵制负载的抗拉强度，损失几缕钢筋将是灾难性的，即使很小的腐蚀原因，也会导致桥面的断裂，如果把预应力混凝土桥梁加固，将锈烂而不破坏。
4.2.2 对策
在后张预应力结构施工中，必须用预应力筋外包裹浆体和成孔材料进行结构防腐处理。相对于传统后张法体系应用的普通压浆工艺，真空灌浆方式则能够在改善防护材料的基础上很好的解决预应力结构腐蚀的问题。它通过改善预应力筋防护功能来提高预应力构件的耐久性，从而保障结构安全可靠。真空压浆工艺参见上文2.2.7中的真空压浆工艺，在此不再赘述。
5、竣工验收
本工程工后抽检的张拉伸长率为±4%，符合±6%的控制标准；钢丝断丝和滑脱的数量约占构件同一截面钢丝总数的1%，达到了小于等于3%的质量标准。钢束断面未超过钢丝总数的1%，也符合质量控制要求，并且施工中由于工艺和技术控制规范、严谨，整个施工过程未出现堵管、预应力结构腐蚀等严重的质量问题，总体来看，整个工程的施工质量达到了设计要求。
6、结束语
综上所述，通过本工程案例的竣工验收结果显示该工程的张拉工艺、质量控制都达到了设计要求，说明该工程所采取的施工工艺和技术措施切实可行，只要现场监督控制到位，就能够有效预防堵管问题的发生，并且有助于延缓预应力腐蚀，提高桥梁预应力结构的耐久性和安全性能。
在现今桥梁施工中，后张法预应力混凝土可以说是经常应用的一类技术，在应用中所获得的效果也能够令人满意。在上文中，我们对后张法预应力砼桥梁施工技术应用进行了一定的研究，需要在实际工作开展中能够把握重点，保障该技术的应用效果。
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论文作者:韩立斌
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/7
标签：预应力论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 孔道论文; 钢筋论文; 结构论文; 工程论文; 《基层建设》2016年22期论文;