预应力混凝构件在公路施工中的应用分析

预应力混凝构件在公路施工中的应用分析

赵燕玲1马晓亮2

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（1.北京路桥瑞通养护中心有限公司，北京，101205）

（2.中交路桥南方工程有限公司，北京，101121）

【摘要】混净土预制构建在公路施工中的应用能够有效的缩短施工周期，并显著的提高施工质量，在近年来的公路施工中被广泛的应用。在这样的背景下我们需要对其应用过程以及应用重点进行系统的分析，以指导其施工的有效性。在本文的研究过程中以预应力混凝土构件为基本研究对象对其在公路以及路桥施工过程中的具体应用进行讨论与分析，找到其应用范围与应用要求，并对实际施工过程中可能存在的问题以及优化方案进行探讨。

【关键词】预应力混凝土构件；公路施工；应用分析；评价方法

一、引言

随着施工技术的不断发展，预应力混凝土构件逐步取代了传统的普通钢筋混凝土构件，并由于其具有刚度强、抗裂性强、成本低、自重轻等特点而被广泛的关注。预应力混凝土构件在未来的应用前景更是广泛，甚至有人预测预应力混凝土构件以及其他材料的预应力构件如钢结构、新材料等将是未来路桥施工的首选。在意识到其应用前景的情况，我们应该对由于技术不成熟、评价与质量管理体系不配套等问题带来的质量隐患采取相应的应对措施。

二、预应力混凝土构件在公路施工中的应用

预应力混凝土构件在公路与桥梁施工过程中被广泛应用，通过预应力混凝土构件的应用可以有效的增加路面的实际承载力，并通过硬性节点的方式提高路面的承载压力，降低由于地基软性所带来的额外路面弹性。现有的研究表明，在公路施工过程中除了上述的特征之外，对于公路施工质量以及成本与周期的贡献更为突出，具体可以分为如下几个方面：在质量控制方面：首先，预应力混凝土构件施工周期较短，能够有效的降低施工成本与周期，这为其他环节的施工与质量控制提供了必要的成本空间与时间空间，并提高了整体的质量水平；其次，公路施工受到温度以及气象的扰动十分明显。尤其是在施工的全生命周期内，温度与气象条件的不均匀容易造成不同施工工段效果的不均匀，这会通过对公路沉降系数的影响而影响其整体的使用效果与使用寿命。而预应力混凝土构件的应用能够使得不同工段之间的施工间隔降到最低，进而保障了客观因素的相对一致性，从而使得公路施工质量得到保障。在施工效果方面：第一，预应力构件能够显著提高公路强度。预应力混凝土构件的机械强度尤其是在水平与垂直应力方面与传统的公路施工相比提高200%左右。在这样的背景下，大量的应用预应力混凝土构件能够显著的提高公路的总体应力水平。第二，预应力混凝土构件属于属性可调构件，能够通过不同的混凝土配伍以及外加剂的使用来达到不同的目的。如抗冻混凝土、抗腐蚀混凝土、抗摩擦混凝土等，这些特种混凝土的应用进一步提高了公路施工的适应性，进而保障了其整体的质量保障。第三，混凝土预应力构件能够有效避免路面开裂的现象，从应力角度分析，其整体承载损伤往往在220N/mm2以上，且由于其渗水率、沉降系数等优秀属性，导致了其在公路全生命周期中的质量保障。

三、预应力混凝土构件的应力应用分析

预应力混凝土构件适宜于高质量要求的混凝土路面施工，这主要是由于其高强度、低收缩与低徐变等特性。这为预应力混凝土构件自身的应用奠定了基础。为了探讨其在实际施工过程中的应用范围以及应用注意要点我们需要引入预应力评价模型来对其进行分析。根据我国《公路施工质量标准》中的相关规定，其质量评价模型可以用如下的公式进行表征：

从上述的公式中我们可以看出在评价预应力混凝土构件的质量的过程中需要从五个方面来进行评价，同时也表示了预应力混凝土构件在上述的五方面应力指标中表现突出。实际的工程评价采用实验拟合，无量纲加权的方式来进行，评价结果在0-1之间，其中工程质量标准中规定，根据不同的道路施工要求，其评价指标需要在0.6以上方为合格。在具体的不同指标的系统要求内，预应力混凝土构件则需要在如下几个方面进行规范。第一，在混凝土配伍方面：要求水灰比在5:1之内，才能够满足后续的其他评价指标的基本要求，同时骨料的选取也应该遵循一级：二级：三级：以上=2:4:3:1的比例；第二，与传统路面相比，其承压效果更为显著，相关的质量标准要求其在标准抗压实验中徐变量5%的最大承载力在70MPa到75MPa之间，这个指标与传统公路的对应指标提高了约2.5倍；第三，弯曲形变应力要求其在5°弯曲的情况下，总应力承载在10MPa/24h（单点）则决定了预应力混凝土构件能够适应更为苛刻的施工条件，如桥面路面、路桥连接处、立交桥等复杂施工环境。

四、预应力混凝土构件应用过程中存在的问题与优化方案

4.1预应力钢筋孔道堵塞

此种问题的存在主要是在灌浆过程中对灌浆孔道保护不力而造成的，这种现象使得灌浆孔道存在一定的塌方与堵塞，进而使得灌浆过程无法顺利完成，从而使得混凝土分布不均匀。此种预应力混凝土构件应用在后续的道路施工中不仅会影响路面的总体强度，使得路面过早的开裂与沉降，还容易由于混凝土应力的不均而而使得路面强度与渗水率现状，严重的影响路面的使用寿命。

这个问题我们可以同预应力混凝土构件生产质量控制来进行优化，具体的优化措施是对拔管时间进行系统管理。就具体的生产时间而言主要分为两个方面：一方面是通过对预应力混凝土构件生产工艺以及混凝土配伍特点进行研究，结合气温与其他可能影响生产效果的气象条件进行分析，找到其合理的拔管时间，必要时可以通过实验确定的方式来予以规范；另一方面则是严格按照预定的拔管时间来进行操作，不能单一的就经验而延长或改变相应的时间依据。并保障在拔管的过程中采用逐步拔管、逐步评价的方式来进行，对孔径遵从度进行实施的监控，以保障孔径的质量。

4.2压浆工艺不遵从

在预应力混凝土构件生产的过程中由于压浆工艺的不遵从而造成的构建质量下降的问题显著存在。其主要影响了构建的整体应力水平。从产生云因来看主要分为如下几个方面：第一，水泥的水灰比例过高是造成压浆工艺不遵从的根本原因。上文讨论，预应力构件生产的水灰比不得超过5:1而当水量过大时则会使得混合物过稀，无法形成有效的压浆，而比例过高则会使得混合物过于黏稠，流动性与自我水平能力下降。第二，骨料配比的不合理、管道通畅性的不合规、停留时间的不遵从也容易造成压浆不适宜的现象，进而影响整体的压浆效果。为了解决这个问题我们需要严格的对其生产物料进行管控。一方面根据科学的方法制定必要的生产标准、另一方面则需要通过生产现场管理与质量管理体系来提高生产过程中的遵从度，进而避免人为因素造成的扰动。

五．结语

本文以预应力混凝土构件为基本的研究对象对其在工程中的应用进行总结，并对其应用过程中可能存在的问题与优化对策进行分析，希望通过本文的研究能够为今后相关的施工提供必要的理论基础与实践指导。

参考文献：

[1]郭进,王婷.公路施工中如何控制预应力混凝构件施工质量[J].科技创新与应用,2014,21:208.

[2]陈磊.公路施工中预应力混凝构件施工质量控制[J].民营科技,2013,05:197+87.

[3]王铁柱,张央娣.探讨公路桥梁预应力混凝构件施工中出现的问题及对策[J].河南科技,2013,06:156.