研究市政道路桥梁预应力施工技术要点.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：张海涛（1989），男，汉族，河北秦皇岛人，中级职称，本科，土木工程专业。-13-研究市政道路桥梁预应力施工技术要点 张海涛 中铁二十一局集团河北工程发展有限公司，河北 秦皇岛 066000 摘要：摘要：在城市化建设不断深入背景下,市政道路桥梁工程引起人们广泛重视,相关技术得到持续改良和完善,预应力施工技术运用愈加广泛,已成为提高工程建设质量的关键。文中以某道桥工程为依托，对城市桥梁桥梁的预应力施工工艺进行了详细的阐述，包括孔道的制作与定位、绞线的施工和预应力筋的施工。实践证明，在城市道路桥梁工程中，合理运用这一技术，能有效地提高道路桥梁的预应力工程质量。关键词：关键词：市政道桥；预应力；施工技术 中图分类号：中图分类号：U44 道桥预应力施工是一种行之有效的方法，它能有效地解决桥梁工程中存在的各种问题，降低维修养护成本，提升工程施工质量，从而推动我国道路事业的持续发展。市政道桥工程中，预应力技术除用于道桥主体结构外，还可用于边坡锚固等工程，具有节材、轻质、增强防渗、抗裂、抗滑、降低主拉应力、增强道桥刚度、改善施工便利性等优点，对道桥工程具有重大意义。1 钢筋混凝土结构在施工中的普遍问题 1.1 主拱圈发生裂缝 为保证道路桥梁施工的安全和稳定，最大限度地提高施工后的承受压力，在道路桥梁施工中，采用了拱形力学方法，并对其进行了有效的设计。然而，在主拱圈周围 10 m 左右的区域，受各种因素的限制，可能出现纵横裂缝、U 型裂缝、拱肋裂缝等裂缝，对行车和行车安全构成了极大的威胁。1.2 钢筋发生锈蚀 市政道路桥梁在实际施工中，其相关施工单位会用到相当大数量的钢筋材料，如若可以将钢筋材料有效并安全合理地应用在道路桥梁架构中，就能够大幅度地增加路面受压能力，杜绝道路塌陷的可能性。然而，建筑钢筋材料往往会出现锈蚀问题，钢筋锈蚀后就会出现混凝土受到挤压的情况，以致混凝土开始有大小不一的裂缝，这样不但会威胁到道路上行人与车辆的安全，还会影响道路的整体美观性。1.3 主梁变形以及主梁裂缝 在道路桥梁的实际建设中，其受力部位即为主梁。通常，由于道路桥梁在车辆和行人的长期荷载作用下，在桥面上产生了一定数量的裂纹，从而导致了主梁的变形。一旦出现这种情况，将会造成桥梁结构中的钢筋暴露在外，或与雨雪等环境因素作用下，钢筋受到腐蚀，使其强度大幅下降，不利于道路桥梁未来的使用寿命和安全系数。2 目前我国建筑业预应力技术实际应用 2.1 预应力技术应用于桥梁加固 在我国的现代化建设中，对城市桥梁进行加固处理是一项十分重要的工作。因此，必须从各个方面提高道路桥梁所能承受的压力水平，这就需要在建设过程中对道路桥梁进行一定程度的加固，同时将各个受力部位的承载力大大增加，使其承载结构的整体性能得到进一步的提升。当前，在道路桥梁的实际建设中，常用的技术手段主要有预应力技术处理、体外预应力技术、桥面处理加固、粘贴钢板和面层内含加固等。而在这当中，最常用的一种方法就是采用一系列的预应力施工工艺。它通过增强构件来减少道路桥梁的拉应力和压应力，通过对加固构件进行预应力施工的原则，保证了各构件在高荷载作用下的抵抗变形和承载能力。2.2 预应力技术应用于混凝土路面 在相关施工团队对道路桥梁结构中的各个部件进行预应力加固之前，其结构本身已经具有了一定的初始内应力，并且，如果在拉应力和压应力的作用下，道路桥梁结构中所使用的钢筋混凝土材料发生了变化，从而导致了承载力的变化。同时，施工队伍也不能忽中国科技期刊数据库 工业 A-14-视在施工过程中使用的钢筋会受多种因素影响而产生弯曲、性能下降等问题，因此，施工队伍需要具有一定的专业知识，通过合理、高效的预应力技术，从多个方面、多个方面增强钢筋材料的使用性能。首先，施工人员需要对道路桥梁框架中所采用的钢筋材料进行各个组织构件的强化，对市面上各种类型的碳纤维建材进行优选，完善其受弯结构部件的设置，从而综合提高道路桥梁体系的承载能力，同时也可以有效地防止由于外部因素而导致的钢筋混凝土材料性能下降的问题。3 目前桥梁施工预应力技术的具体应用 3.1 张拉时间 在城市道路大桥的工程实践中，要使其得到合理的运用，就必须对其施加的时间进行严格的控制。如果要对钢筋混凝土进行强化，则需要一段时间，并且不能同步提高混凝土的强度和弹性模量。一般情况下，当混凝土的强度增加太多时，其弹性模量的变化速率将会相对降低。道桥建设必须准确把握道桥早期混凝土的变形状态，若张拉预应力不能同步上提，不仅会造成预应力损失，而且会引起不同程度的裂缝，从而影响道桥的承载能力。因此，利用试件测试结果，将早期混凝土的强度作为混凝土在施工过程中的实际强度，还有许多问题需要解决。3.2 张拉控制 一般来说，对城市道路桥梁结构来说，后张法施工是一项比较困难的工作，所以，施工人员要按照国家标准对张拉力和预应力产生的伸长进行控制，并按照张拉力规范，对伸长量进行检验和比较。施工小组通常采用后张法，油压一般为 1.5，但这一方法有缺陷，会引起较大的误差。在施工过程中，还会出现在未进行精确测量校准的情况下，采用千斤顶进行施工的情况，另外，由于一些施工人员的专业素质和施工能力达不到施工的标准，可能会由于自己的操作失误，造成施工质量的下降，比如张拉力控制不好、数据记录有误等等，从而影响到整个工程的进度。特别是，如果采用多根张拉，计算出来的预应力值就会出现偏差，从而造成张拉力的控制。3.3 孔道压浆 在城市道路大桥的工程实践中，采用预应力技术对隧道进行压浆处理，取得了良好的效果。首先，可以实现预力筋与结构的协同工作，第二，在预应力工艺下，最大限度地防止钢筋锈蚀，保证建成后的道路桥梁的安全和稳定。然而，目前道桥工程中普遍存在的问题是压浆密实不足、不饱满、不透水、漏浆等现象，影响了整个工程的进度，影响了工程的预期效果。4 案例分析 4.1 工程概况 某道桥工程长度为 300m，桥面宽度为 12.5m，抗裂强度为 8 度，位于侵蚀低中山地貌，桥位区域有 50m最大高度差，地形不平整，选择预应力混凝土小箱梁桥型，径向设置桥梁分跨线，使用预应力张拉施工技术。本工程纵向预应力钢束为钢绞线、锚具，强度在1860MPa 左右，锚具为 YM15-7/YM15-8，波纹导管穿孔内径为 78cm，采用双向成孔施工法。4.2 市政道桥预应力施工技术 4.2.1 孔道制作定位 在工程中，按设计要求，选用 PT-PLUS 管材，钢管外壁采用 5 mm 环筋的方法，提高了道桥的稳定性和承载力。这种结构形式的最大优点是，在投入使用后，即使遇到很大的载荷，整个结构仍能很好地保持其稳定性。在孔道的制造与定位中，为了增强波纹管的稳定性与坚固性，防止其松动，可在虚线位置设置箍筋，采用钢筋马凳的形式，间隔 70 cm，并进行焊接。在工程建设的各个阶段，要对工程的质量进行严格的控制，同时要按照设计的要求，对施工工艺进行严格的控制，以保证接头的稳定性。4.2.2 钢绞线施工 道桥工程施工中，对钢管及锚垫板进行注浆，在这种情况下，会产生粘结段，所以，在下料时，应对粘结段的钢绞线 PE 层及油脂进行清洁，既要考虑钢绞线在穿丝过程中的下沉，又要考虑张拉伸长效应，这样才能保证张拉前后的伸长量相等，粘结段内的粘结力一致。但在实际施工中，很难掌握其长度及定位，所以钢绞线穿索时，因其长度不少于 150 米，且其中部设有多个墩顶导槽及跨中转向，会造成 12 根钢绞线不能完整穿索的问题，可采用单根穿索方法。钢绞线的缠绕对预应力有一定的影响，所以在整个桥梁长度上要防止钢绞线的缠绕，在实际的施工中，可以对盖小孔、钢绞线、工作锚孔板等进行密封，然后单根穿中国科技期刊数据库 工业 A-15-过，让 12 根钢绞线连成一束，然后用橡皮垫固定钢绞线的位置，张拉结束后，再检查其效果，保证没有缠绕。在该项目中，在检验了所需要的材料后，采用钢筋对底板、腹板进行整体的绑扎，然后再浇筑混凝土。混凝土浇筑完成后，进行顶板和翼板下模的安装，并对钢筋进行科学的绑扎，并对预应力孔进行加固。在埋置预应力钢束和波纹管的过程中，要进行原材料的检测和对波纹管的防护。加筋间距通常为 50 厘米。4.2.3 预应力筋施工 在混凝土浇筑 3 天后，采用“后贯”的方法将预应力筋引入孔道，此方法易于实施，且能满足工程的质量要求。预应力筋穿束时，为保证张拉端封严，防止渗漏，需分工序进行施工，特别是在应力筋穿越索的过程中，要严格控制施工过程中的交叉环节，以免发生事故。为控制预应力筋的长度，本项目规定其长度不得小于 150 米，施工人员主要在墩顶导槽及跨中转向部位进行穿索。为保证 12 根钢缆均能顺利穿过箱梁，本项目采用单索法。在穿越钢丝绳时，要关注钢丝绳在整个施工区域的绕线状况。针对此问题，采取了在穿线之前，对钢绞线、锚板孔、密封帽等小孔进行编号，采用单束法穿孔，并针对钢绞线在工程中的具体位置，采取相应的约束措施，避免出现缠丝现象。4.2.4 波纹管安装 精确的波纹管定位不仅能保证张拉施工的平稳运行，而且还能降低管道的摩阻损耗。所以，在施工之前，一定要按照工程设计图来确定预应力施工的曲线坐标。本项目选用直径 7-8 厘米的波纹导管，在其中一侧侧模上以底面为基准，弹出一条曲线，然后确定准确的位置，用钢筋支架将波纹管与箍筋焊接起来，并在箍筋下面垫上防护垫。另外，当波纹管被放入后，要用一根短钢筋对管子进行加压，然后将管子绑在箍腿上，这样就可以防止管子在浇筑过程中浮起引起的质量问题。在安装波纹管时，应防止因多次弯曲而导致管道壁破裂。支架可以采用电焊预焊接，安装完毕后，检查曲线的形状是否符合设计要求，同时要注意是否牢固，接头是否完好，管壁有没有破损，如果有损坏，要用粘贴胶带固定。通常，波纹管的安装位置与坐标的容许偏差为垂直10 毫米，水平方向20 毫米。4.2.5 灌浆孔设置 有黏结预应力管线是要注浆的，注浆时要打好注孔孔眼，在过去的工作中，工程师们根据多年的经验，选用了沁水孔道弯预应力管，取得了良好的注浆效果。在每一根梁上，都有三个位置，管道监视器安装在最低的位置，沁水的位置比较高，这样就可以让沁水的孔洞里的空气或者水顺利地排出去。波纹管安装完毕后，用锥形钢钎在波纹管上凿洞，然后在其上铺一层海绵垫片和有口的塑料弧形压板，用钢丝将它绑紧，然后把塑料圆弧压板嘴套在塑料管上，从梁面伸出40-60 毫米。4.2.6 混凝土施工 采用插入式振动棒进行混凝土的浇筑，每一层混凝土完成后，再进行二次加工。在浇筑之前，要仔细查看钢筋和模板的状态，如果波纹管出现破损，要用胶带将其封住，以免在浇筑的过程中，有什么东西渗入到砂浆中去。本工程采用了斜向分层浇筑的方法，其浇筑厚度 30 cm。按照龙门吊车的配料斗，采用前、后两班的方式，在浇筑过程中，要控制好上层和下层之间的间距。混凝土浇筑完毕后，立即进行侧膜施工，并用土工织物进行养护。4.2.7 真空辅助压浆 道桥工程采用真空压浆，应根据工程实际和砼的配比，合理地进行水泥和外加剂的配制。在施工期中，为保证水泥浆的质量，水灰比为 0.33，配合时要注意原料的混合及工作性能。压浆时，先对有问题的锚具进行清理，保证其平整，满足设计要求后，再根据需要进行安装。在使用之前，先将两个锚固点上的高压油管接上，并用高压水枪对管线进行冲洗，保证管线的干净，达到施工的需要。当孔压控制在-0.1-0.06 MPa范围内时，才能满足封塞的要求。然后，进行压浆，在压浆的过程中，要密切关注压浆的浓度，压浆压力在-0.1-0.06 MPa 之间，通常要维持 5-10 min，待整个压浆结束后，将接缝拆下，进一步提高泥浆的凝固性。4.2.8 预应力筋张拉 道桥工程中，预应力筋的张拉占有很大的比重，它首先要对千斤顶进行校准，然后根据校准的结果，计算出千斤顶的返回直线方程，由计算公式得到压力值；然后，在钢绞线的两侧分别安装锚固件，采用千斤顶同步张拉，张拉力达到 0.1 a；按照施工要求，安装穿芯千斤顶及尾锚，起吊时，两侧的张拉要同步，完成后，要做好相应的数据记录。张拉至 alpha 后，中国科技期刊数据库 工业 A-16-应先预压全荷，通常 5 分钟左右即可完成，至此，全过程即告完成。张拉过程中各阶段的平均弯矩系数和竖向预应力值的差别见表 1 和 2。表 1 不同张拉力扭矩下的竖向预应力 传感器 张拉力表/Mpa 初始读数/KN 初张拉力/KN 720Nm扭矩/KN 1000Nm扭矩/KN 1 10 3.5 167.0 178.1 190.0 2 10 1.6 194.0 197.0 197.0 1 20 13 330.6 342.5 342.5 2 20 24 365.1 381.7 381.9 1 25 1.0 412.0 425.2 430.3 2 25 2.0 447.0 455.7 464.0 表 2 不同张拉力下的平均扭矩系数 项目 1 2 3 4 5 6 初张拉力/KN 167.0 194.0 330.6 365.1 412.0 447.0 扭矩系数 0.036 0.025 0.023 0.024 0.014 0.017 4.2.9 孔道灌浆 张拉完毕后再进行注浆，本项目采用 425 硅酸盐水泥配制的水泥浆，在大孔隙孔道中直接用水泥浆进行注浆。水泥浆、水泥砂浆的强度不低于 20 牛/平方毫米，水-灰比 0.4,3 小时渗出率在 2-3%之间。注浆之前，要仔细检查注浆孔和沁水孔是否畅通，孔道要用高压水冲洗，湿润，同时用高压空气对低位水进行吹扫，保证孔道畅通、洁净。注浆时，首先向下一层孔道灌注，每个孔与一孔相对应，要保证全孔充满，以均匀的速度，不能被打断，还要保证排气的顺畅。注满整个孔道后，应先关闭排气孔，继续加压至 0.6 MPa后，填塞注浆孔，如出现孔道堵塞，则需更换灌浆口，并在孔道内填塞，并通过首个灌浆孔排出，保证二次注浆均能顺畅地排出砂浆砌体，保证注浆密实。在冬季施工中，为防止自由水造成浆液开裂，应在 20左右进行注浆，并加入减水剂。如果锚固区出现了一些裂缝，那么张拉和混凝土的工作都要暂停，等确定了问题的根源，才能进行有效的修复，然后才能进行施工。5 结语 预应力是道桥建设中的一项重要技术，它对我国的建设和发展起到了很大的推动作用。为了进一步提升城市道路桥梁建设的质量，必须大力推广现代施工工艺，从而进一步提升道路桥梁建设的先进性与科学性。通过对道桥工程中的预应力工艺、施工要点等方面的研究，为今后道桥工程的应用与推广提供理论依据与技术保证。参考文献 1张子太.浅析城市市政道路桥梁预应力混凝土空心板施工技术及质量控制J.居业,2019(02):107+109.2莫彩娜,李海峰.预应力技术在市政道路桥梁施工中的应用J.城市住宅,2019,26(01):143-144.3高守臣.市政道路桥梁施工中预应力技术的分析J.中华建设,2018(04):110-111.4丁志磊.浅析城市市政道路桥梁预应力混凝土空心板施工技术及质量控制J.江西建材,2017(24):134+142.5张庆丰.预应力技术应用于市政道路桥梁施工中的探讨J.建材与装饰,2017(52):283.