（十）体外预应力混凝土技术
1．简介
体外预应力就是设置在混凝土体外的预应力筋给混凝土施加的预应力。体外预应力混凝土也称无粘结预应力混凝土，是一种预应力筋直接设置在体外，或者预应力筋设置在混凝土体内，但无需进行孔道灌浆的无粘结预应力混凝土。它与预应力混凝土的区别在于预应力筋与混凝土的无粘结性。自20世纪80年代开始，无粘结预应力混凝土在我国房屋建筑中得到广泛的应用，后来逐渐被应用于桥梁结构中。
体外预应力技术由于具有施工方便、经济可靠，预应力筋（束）可以单独防腐甚至可以更换等特点，近年来，已被广泛应用于旧桥的加固工程中。众多的工程实践证明，利用体外预应力加固旧桥，能显着提高结构承载力和抗裂度，有效改善结构的应力状态。
2．施工工艺
体外预应力束一般从箱梁内部或主梁外部通过，通过锚具锚固在梁体端部。由于局部混凝土承受压力较大，在预应力束张拉之前，应先对锚固区以及转向块处梁体进行粘钢处理。粘钢前，粘钢部位混凝土表面须凿除2～3mm，以达到能见到粗骨料为度，然后磨平混凝土表面，用结构胶粘贴钢板，待结构胶完全达到预期的强度后再张拉体外束。
3．应用前景
预应力加固技术实质上就是对结构施加体外预应力，以抵消部分外荷载产生的内力。它类似于分阶段后张预应力的施工方法，即在原结构使用后，部分施加预应力或不施加预应力，在荷载增大后，施加相应的预应力，只不过这部分预应力筋放在结构外罢了。从另一角度来说，预应力加固法就是在原结构上增加中间弹性支座，以减小原结构内力。
预应力加固法是一种主动加固法，它能通过合适的预应力值来改善原结构的应力变形状态，增加结构构件的承载能力。特别是近年来，随着体外预应力技术的发展，预应力加固技术的理论、工艺更趋完善，使用范围更为广阔。
四、简介新型施工机械——德国研制成功沥青混合料双层摊铺机
一种全新的路面摊铺设备——沥青混合料双层摊铺机日前在德国研制成功。该设备由两套安装在一起的摊铺装置组成，通过与高效率的联合喂料机共同作业，可以交替把两种不同的沥青混合料从运输车运送到两个混合料料斗中，该机将把上面两层两种不同组成的沥青混合料用一个双层摊铺机分层一次完成摊铺。
复合式沥青混合料面层的施工，很好地解决沥青路面裂缝、变形、粒料剥落等病害问题。
这种新摊铺机是一个复合体，因为它包含了上面层摊铺机的整体结构和技术部件以及本身的能源供应系统。另外加上螺旋运输机，该螺旋运输机取代了普通摊铺机上的刮板运输机作用，并把混合料由架高的上面层料斗运送到摊铺板上。这个组成部件是拖车式的，当摊铺机行走时可以收缩起来。此外，由于不同组成的沥青混合料同时摊铺产生了一个厚厚的沥青混合料叠层，它将非常缓慢地冷却，并可利用下一层的余热。
优点：
（1）松铺厚度增加，使混合料热量损失大大减少，更好地保证混合料碾压到规定压实度要求。
（2）避免了混合料分两层摊铺时因交叉施工对下层路面的污染，更好地保证了路面结构层间的粘结。
（3）变两次混合料摊铺碾压为一次施工，可以有效缩短路面施工工期。
（4）该技术可有效解决沥青施工中存在的上、中面层密实度差、层间结合不好等问题，节省了乳化沥青粘层油。
（5）可将传统的4ｃm沥青混合料摊铺面层减少到只有2ｃm厚。
（6）由于不同组成的沥青混合料同时摊铺产生了一个厚厚的沥青混合料叠层，它将非常缓慢地冷却，并可利用下一层的余热。
双层复合式沥青混合料面层的施工，是解决我国高速公路沥青路面早期损坏的技术对策之一，而且可以减少能源浪费，减少碾压次数，缩短施工周期，在我国有着广阔的应用前景。
五、施工过程中节能案例
在工程施工领域中，积极开展以ＱC小组为主要形式，以节电、节水、节材、节油、节地等为主要课题的活动，实现节能降耗减排。例如：获得中国市政协会ＱC成果一等奖的杭州市市政工程集团有限公司领越ＱC小组以＜降低混凝土钻孔桩施工用电量为题＞开展节能攻关活动，取得了可喜的成果。
【案例1】 降低混凝土钻孔桩施工用电量。
杭州市秋石快速路一期工程3标段（石石立交－杭玻路），桥梁全长558m，其中主线6联19跨，匝道2联6跨，承台基础45只。桥梁桩基础采用混凝土钻孔灌注桩，桩径分别为1．2m、1．5m，其中1．2m计114根、1．5m计36根，合计150根，桩长30～50m之间。该小组为了积极响应建设节约型社会的号召，针对混凝土钻孔灌注桩施工岩层厚、岩质硬，嵌岩深度大，成孔时间长，用电量占桩基础施工成本的比例约为33%的状况，力争降低电耗，节约桩基础施工成本的投入，创造良好的经济效益，增强企业的市场竞争力。
该ＱC小组对以往施工的类似桥梁工程进行了用电量的统计、分析。类似工程施工用电量的统计，桩基础施工用电量占工程总用电量的72．52%。桩机单位时间施工用电损耗为9．59度／小时。经可行性数据论证：其中5ｔ卷扬机用电损耗占总损耗量的79．1%，若能解决该项问题的85%，即把5ｔ卷扬机的用电损耗减少85%，则桩机用电总损耗：9．59－7．59×85%＝3．14度／小时。经数据论证设定目标为降低桩基础施工的用电量，使用电损耗控制在3．5度／小时以内是可行的。
经过初步分析，小组成员对此充满信心，一致认为该目标合理、可行，通过ＱC活动，能够完成此目标。并开展了专项技术探讨研究，召开由项目技术负责人主持、由全体桩机工人及施工员参加的桩基施工技术交底会议，会议决定：1．控制起锤高度（1）在桩基础冲进过程中，起锤高度与进尺并不成正比。最佳的起锤高度是2～3m，起锤过高只会增大用电量。
（2）为控制起锤高度，在桩基础冲进过程中，冲绳要绑扎标记，以确保合理的起锤高度。
（3）对工人进行钻孔桩成孔技术交底，组织冲孔工人学习钻孔桩成孔技术要领。组织工人内部进行现场技术交流，使工人真正掌握冲桩技巧，在加快进度的同时降低用电量。
通过学习交流，抽取的五台桩机进行正常工作5个小时，起锤高度得到了控制，用电损耗也降到了4．5度／小时以下，达到目标。2．提高对偶件的磨合性和抗粘着能力桩机原先一直使用石棉基摩擦材料，而石棉基的性能很不稳定，与对偶件工作时，摩擦系数会发生变化，耐磨性也很低。在高温时摩擦片容易抱紧对偶件，需停止工作一些时间后才能恢复，这就造成了电能的空耗，故决定寻求一种新型摩擦片。经过集思广益，该ＱC小组调研发现一种新型的粉末冶金摩擦材料，其主要成分仍为金属，但导热性好且强度高。这种摩擦材料比石棉基摩擦材料能承受更大的负荷。工程机械上采用的粉末冶金摩擦材料主要为铁基的，材料中添加了石墨和铅，可以提高它与对偶件的磨合性和抗粘着能力。通过更换，使用了冶金摩擦材料，实测卷扬机摩擦片与对偶件粘结度最大值为0．28，小于0．3，达到目标；测得卷扬机的实际用电量最大为24．5度／小时，最大用电损耗为4．03度／小时，效果明显。
3．降低吸锤的程度
在冲孔过程中由于地质条件的原因，桩锤与粘土或泥质岩粘到一起，增大卷扬机负荷，使桩机不能顺利将桩锤拉起，从而导致用电量增大。在粘土层冲孔时，由施工员组织加清水降低泥浆比重至1．20左右，机械在冲孔到粘土层时回填适量片石，避免吸锤。通过对桩机在吸锤和正常条件下用电量的比较可以看出机锤正常冲进时用电损耗最大为4．33度／小时，节电效果明显。
经过上述三种方法试验研究，在桩基础施工时同时采用3种实施手段，控制起锤高度、更换新型摩擦片、降低泥浆比重向桩孔内抛填片石的方法，以降低桩基础施工用电损耗，加快施工进度，并对4根桩基础进行实测。桩基础施工用电损耗平均损耗为2．53度／小时，效果显着。效果对比如下：
活动前：9．59度／小时，目标设定值为3．5度／小时；
活动后：2．53度／小时。
经济效益分析：
新增费用：片石材料费用投入1350元，更换材料费用投入1670元；
节约电费：178059元；
节能收益：175039元。
通过ＱC活动降低了桩基施工的资金投入，对项目成本控制有很大的实际意义，优化了项目部资金使用，增强了企业竞争力，同时活动小组人员的节能意识也有了很大的提高。
该ＱC小组通过一系列活动，对施工中所存在的问题一一分析、研究、解决，在本次活动中已取得初步成绩，为今后类似工程的施工节能提供了有益的经验和参考，同时ＱC小组成员综合素质有了显着的提高。该小组打算将“减少混凝土钻孔灌注桩的泥浆排放量”作为下次ＱC活动课题，与时俱进，实现节能、减排、降耗、环保。
该案例很有实际意义。在每一个施工项目的若干环节中，有很多节能减排的课题值得我们去研究、探索和实践。节能在我们心中，效益就在我们手上。
【案例2】 大容积薄壁水池预应力混凝土施工。
1．新技术简介
浙江金桥建设有限公司，在绍兴污水处理厂三期续建工程项目中成功地采用国际上先进的预应力混凝土结构技术，完成了其中水解化池两座，平面积为：156．45m×52．5m，高11m；曝气池四座，平面积为：186．45m×46．3m，高11m。是国内目前单个水池容积最大，长度最长，池壁厚度最薄（0．3米）采用无粘结预应力技术的贮水池。根据设计院要求池壁采用整体浇筑，不设置温度伸缩缝和施工缝，所有的池体构筑物一次浇筑完成。一次性浇筑高达11m，面积约5100m2，混凝土工程数量2800m2左右。池壁和水池底板间采用滑动层（设抗拔桩、支承桩、大放脚）。混凝土强度等级为C40，防渗等级S8。施工过程中体现了节能减排。
2．工作原理
此案例，利用后张法无粘结预应力混凝土工程技术，池壁无温度伸缩，一次性浇筑完成，池壁采用水平和竖向预应力，使预应力永久地靠锚具传递给池壁（混凝土），达到减少和闭合混凝土浇筑中易发生二大弊病：裂缝和孔隙，减少渗漏的目的。池壁不准设置水平施工缝隙和竖向施工。
混凝土必须分层连续一次浇筑到池顶，上下两层之间混凝土接合间隙时间控制在混凝土初凝前，防止出现水平裂缝，发生渗漏。
为了充分利用预应力的作用，防止混凝土施工过程中因温度、收缩、膨胀，不均匀沉浸于降等因素产生的外荷载作用力，结构次应力：变形应力引起的裂缝。池壁在竖向和水平向都按设计的要求设置无粘结预应力钢绞线，随着混凝土强度的逐渐增加，分三次进行预应力筋张拉，张拉力也一次比一次大。达到裂纹，防止渗漏，增加池壁刚度作用。
3．构筑物的特点
（1）节约成本
采用预应力混凝土结构技术的贮水池与同类的钢筋混凝土结构贮水池相比，具有构筑物截面小、自身重量轻、刚度大的特点。节省原材料（水泥混凝土30%左右），节约工程成本5%左右，缩短了工期10%，工序复杂，施工难度大。
（2）提高了防渗能力
大容积薄壁水池预应力混凝土技术施工，在防止和消除有害裂缝、减少蜂窝麻面、减少孔隙、增加密实度、提高防渗性方面取得了一些成功的经验。
4．效益分析
经济效益：节省混凝土33%，约2100m3，工程款80万。
社会效益：节约工期60天，可以提前发挥污水处理投资效益。
5．运用范围
大型贮水池：污水处理厂的污水处理池——有抗裂防渗特殊要求的各种贮液池。
6．应用前景
该项工程，大量采用新技术、新工艺、新方法、新材料，节约了能源，利于环保，耐用性好，大容积薄壁水池预应力混凝土施工方法有推广的价值。
