連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工工藝工法

章金勇

摘 要：在大跨度橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使超大跨度橋梁的施工成為了可能，在施工過程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的施工工藝工法涉及到的問題相當(dāng)廣泛，該文就針對預(yù)應(yīng)力技術(shù)在連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工中應(yīng)用的過程進(jìn)行詳細(xì)的工藝工法介紹。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁 預(yù)應(yīng)力施工 懸臂施工 工藝工法

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0023-03

現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)，在國內(nèi)已經(jīng)屬于比較成熟的施工工藝，輔助以預(yù)應(yīng)力技術(shù)，使得在大跨度橋梁施工過程中，橋梁的跨越能力得以急劇增加。連續(xù)梁橋本就是最為常見的一種橋梁施工的結(jié)構(gòu)，在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的加入后，更是兼具多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，如，全橋剛度較大、結(jié)構(gòu)受力變形較小、運(yùn)營養(yǎng)護(hù)維修簡單、車輛行駛較為平順、抗震性能良好等，使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋一度成為當(dāng)今橋梁工程施工中應(yīng)用最多的橋梁結(jié)構(gòu)形式。箱型變截面是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的主要截面形式，而且其主梁的截面尺寸（截面高度和主梁截面底板、腹板、頂板等的厚度）會隨著主梁位置的變化而改變，目前的技術(shù)水平，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)其單孔跨徑達(dá)到150 m。目前不論是鐵路、公路、城市橋梁，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁以其自身的優(yōu)點(diǎn)，在橋梁工程中得到了廣泛的運(yùn)用。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工過程及特點(diǎn)

伴隨交通運(yùn)輸行業(yè)的興起與快速發(fā)展，橋梁工程朝著大跨度方向發(fā)展，陸續(xù)的出現(xiàn)新的施工工法，現(xiàn)階段主要的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工方法有支架法、頂推法、旋轉(zhuǎn)法、懸臂澆筑法、拼裝法等，而其中的懸臂澆筑和懸臂拼裝法是在實(shí)際的橋梁施工中最為常見的施工工藝。

懸臂澆筑施工工藝產(chǎn)生后，隨著不斷的發(fā)展演變，在橋梁施工中伴隨崛起的還有預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，兩種施工工藝總是能夠相伴出現(xiàn)，且取得了良好的收效。當(dāng)然，懸臂澆筑施工工藝雖然為最常見的橋梁施工工藝，但并不是說所用的橋梁施工都必須采用此法施工，或是都可以采用此法施工，懸臂澆筑施工是以橋墩為對稱點(diǎn)，沿著橋梁跨徑方向向兩端對稱澆筑施工，欲采用此法施工，必須具備的基本條件為：連續(xù)梁橋在施工過程中，主梁和主橋墩必須采取有效的固結(jié)措施，以保證在主梁不斷施工過程中，0#塊處能夠承受不斷加大的負(fù)彎矩而不會出現(xiàn)破壞，通常采用預(yù)應(yīng)力措施。

懸臂梁澆筑施工雖然具有較高的條件上的要求，但是其施工也是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。

（1）施工過程中，因其工法相對較為簡單，其施工過程中所用到的輔助設(shè)備相對較少，減少了施工機(jī)械方面的開支；（2）施工過程中，由于采用的懸臂施工，主墩下方不用架設(shè)腳手架，筆者曾施工的八抱樹特大橋，其中4#墩長度長達(dá)110 m，節(jié)約了大量的腳手架租賃的費(fèi)用；（3）預(yù)應(yīng)力技術(shù)的加入，有效地提高了橋梁的極限跨度，為超大跨度橋梁的施工提供了技術(shù)基礎(chǔ)；（4）在施工過程中，可以設(shè)立多個(gè)主橋墩，進(jìn)行平行施工，大大加快建設(shè)的速度。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工工法介紹

該文以最常見的兩種橋梁施工方法舉例，對于連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力施工工藝工法進(jìn)行簡單的介紹。

2.1 懸臂施工法

（1）施工工法介紹。

懸臂施工法主要應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的上部結(jié)構(gòu)的施工。在施工過程中，應(yīng)從0#塊開始并且逐漸沿橋梁方向分段懸臂施工，且懸臂對稱施工。正是由于預(yù)應(yīng)力施工應(yīng)用的廣泛發(fā)展，才使得以懸臂澆筑或是拼裝施工的混凝土橋梁施工得以實(shí)現(xiàn)。我國實(shí)現(xiàn)懸臂施工工法應(yīng)用于混凝土橋梁工程的時(shí)間是20世紀(jì)60年代初期，縱觀預(yù)應(yīng)力施工的發(fā)展，雖然說我國懸臂施工應(yīng)用于橋梁工程的時(shí)間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的，但是不得不說，大跨度混凝土梁橋、混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋及大跨斜拉橋等橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展路程上，是以懸臂施工為跳板實(shí)現(xiàn)了前所未有的飛躍發(fā)展。

懸臂掛籃施工過程中，根據(jù)其使用的設(shè)備較少的特點(diǎn)，按照設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式分為4種形式，分別為桁架式懸臂掛籃、斜拉式懸臂掛籃、型鋼式掛籃以及混合式掛籃，其中桁架式懸臂掛籃又細(xì)分為三角形、棱形等；斜拉式懸臂掛籃又細(xì)分為預(yù)應(yīng)力斜拉式掛籃、三角斜拉式掛籃等；懸臂掛籃施工過程中不需要架設(shè)支架，不需要使用大型吊車，并且其施工設(shè)備輕便、施工準(zhǔn)備簡單等優(yōu)點(diǎn)都是其相對其他施工方法占據(jù)優(yōu)勢之處，見圖1、圖2。

（2）掛籃的簡介。

掛籃是在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工中，采用懸臂澆筑方法所使用的所有工具中最重要的。掛籃設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到施工進(jìn)度、施工質(zhì)量是否能夠達(dá)到預(yù)期效果、滿足工程要求，這也就暴露了掛籃要逐漸滿足實(shí)際工程需要的現(xiàn)實(shí)需求。雖然目前工程中使用的掛籃，仍舊存在諸多問題，但掛籃設(shè)計(jì)的水平也在逐漸提高，達(dá)到更輕型、更合理的設(shè)計(jì)要求以滿足施工需求，實(shí)現(xiàn)在最短的時(shí)間內(nèi)最大限度地保障施工質(zhì)量。

①掛籃的發(fā)展方向。

首先，掛籃是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁中最為普遍的使用工具，也就是說，掛籃已經(jīng)作為基本工具在橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。分析現(xiàn)狀，雖然我國橋梁工程使用的掛籃類型很多，也應(yīng)用于不同的橋梁工程，但都在不同程度上存在缺陷，尤其是在建設(shè)任務(wù)十分艱巨的社會要求下，橋梁設(shè)計(jì)也是五花八門，能夠適用各類跨徑、各類橋?qū)挼膾旎@產(chǎn)品少之又少。在施工過程中，施工人員只能選擇相對比較合適的掛籃進(jìn)行施工，所以往往會存在降低施工效率、增加施工成本等弊端。想要避免以上問題的發(fā)生，這就要求掛籃設(shè)備系列化、規(guī)格化，一方面可以鼓勵(lì)專門研究掛籃的機(jī)構(gòu)發(fā)展，根據(jù)市場需要，研發(fā)系列掛籃子，盡可能地滿足實(shí)際工程的要求，提高掛籃的利用效率；需要特殊強(qiáng)調(diào)的是，混凝土連續(xù)梁懸臂拼裝過程中的連續(xù)性是掛籃設(shè)計(jì)的考慮重點(diǎn)，掛籃可以增加一些輔助設(shè)計(jì)以滿足不同的施工環(huán)境和施工要求，也為施工人員根據(jù)工程特性選擇掛籃設(shè)備提供清晰的參考。

其次，施工安全是任何施工生產(chǎn)中的第一要素，所以保證掛籃施工安全是掛籃設(shè)備的基本要求。施工掛籃設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)必然要依賴于工廠化的生產(chǎn)方式，由于掛籃的特殊性，在掛籃生產(chǎn)過程中，除了要生產(chǎn)一些輔助的構(gòu)件保證掛籃安全施工外，掛籃的主要受力構(gòu)件和一些特殊受力構(gòu)件必須質(zhì)量過關(guān)，生產(chǎn)掛籃的工廠必須具備相應(yīng)的資質(zhì)和具備生產(chǎn)的能力，不能為了趕制或是節(jié)約成本濫竽充數(shù)。工程選擇掛籃設(shè)備的時(shí)候，必須注意檢測報(bào)告并甄別真?zhèn)危恳粋€(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)，以此保證施工安全。

最后，在強(qiáng)調(diào)掛籃設(shè)備本身質(zhì)量過關(guān)的同時(shí)，掛籃設(shè)備的操作方法也是施工安全的重要因素。很多工程事故并非掛籃設(shè)備問題，而是操作不當(dāng)造成的，這就需要掛籃設(shè)備附帶詳細(xì)的操作說明，施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。掛籃作業(yè)過程中，除了嚴(yán)格遵循相關(guān)的施工規(guī)范外，也要提高施工人員的素質(zhì)，采用施工操作技術(shù)過關(guān)的人員進(jìn)行施工作業(yè)，降低施工安全的風(fēng)險(xiǎn)。

②掛籃設(shè)計(jì)形式的新動向。

在掛籃施工過程中存在這樣的矛盾：掛籃梁上部結(jié)構(gòu)常常會占用施工空間。為了解決這一問題，相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)也在不斷研究，目前構(gòu)想為用預(yù)應(yīng)力鋼筋將掛籃固定在主梁之上，并承受施工梁段的荷載；而在主梁的頂面安裝軌道用于掛籃的移動，當(dāng)掛籃移動完成后，可將軌道后移讓出作業(yè)空間。不過想要實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想，還需要更多的數(shù)據(jù)支持。

2.2 支架現(xiàn)澆法

由于支架現(xiàn)澆施工具備可以實(shí)現(xiàn)一次成型并且施工工期較短等特性，所以在混凝土連續(xù)橋的建設(shè)中得以廣泛的應(yīng)用。碗扣式支架是橋梁支架現(xiàn)澆法施工的常用形式，在跨越道路或是河流的橋梁中也可采用貝雷梁或者型鋼來作為支架來承受來自上上部構(gòu)件的荷載。對比懸臂澆筑施工方法，支架現(xiàn)澆法具有以下特點(diǎn)：

（1）支架現(xiàn)澆施工的主要設(shè)計(jì)重點(diǎn)在支架上，由于支架受力特性，此方法對于地基的處理方式較其他方法有所不同，支架法對于地基的要求高，需要進(jìn)行特殊處理，以保證使地基承載力達(dá)到規(guī)范及施工要求。

（2）支架搭設(shè)是支架施工方法的核心環(huán)節(jié)，因此在施工過程中，必須嚴(yán)格遵循橋梁施工規(guī)范進(jìn)行施工，確保整個(gè)支架的穩(wěn)定性和安全性。

（3）為防止施工過程中支架變形較大，克服方木、頂托以及支架接頭三者相互之間的沉降，還有上部結(jié)構(gòu)荷載太大導(dǎo)致地基沉降等不良現(xiàn)象的發(fā)生，在施工應(yīng)用之前，必須根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對支架進(jìn)行預(yù)先荷載試驗(yàn)。

3 連續(xù)梁橋施工關(guān)鍵技術(shù)——預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用研究

3.1 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的概述

連續(xù)梁橋施工中的預(yù)應(yīng)力技術(shù)是指預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指混凝土構(gòu)件在受到外力荷載的作用之前，利用人為的對其施加壓力所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)來減少或是抵消外荷載多引起的拉應(yīng)力，也可以說，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)是借助于混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足，來達(dá)到推遲受拉區(qū)域混凝土裂縫的目的。采用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，由于主要是以張拉鋼筋從而達(dá)到預(yù)壓應(yīng)力，因此，也可以稱作是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。概括地說，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是針對混凝土抗壓強(qiáng)度高、抗拉強(qiáng)度低的特性，通過對預(yù)期受拉的部位施加預(yù)壓應(yīng)力的方法，從而達(dá)到利用預(yù)壓應(yīng)力來克服混凝土構(gòu)件容易開裂的弱點(diǎn)。

3.2 連續(xù)梁橋施工中預(yù)應(yīng)力的技術(shù)應(yīng)用

結(jié)合筆者在八抱樹特大橋工程施工過程中的經(jīng)驗(yàn)，對其二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)施工進(jìn)行應(yīng)用舉例。

二次張拉低回縮鋼絞線豎向預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)是一種新型的預(yù)應(yīng)力筋錨固體系，該橋的錨具材料經(jīng)比選后采用柳州歐維姆公司生產(chǎn)的符合設(shè)計(jì)要求的低回縮錨具及配件，注漿材料采用漿體由專用壓漿料按規(guī)定比例加水?dāng)嚢杈鶆蚪M成。漿體水膠比控制在0.26～0.28之間，且24 h自由泌水率和3 h鋼絲間泌水率均為0。漿體初凝時(shí)間應(yīng)≥5 h；終凝時(shí)間應(yīng)≤24 h。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，漿體7 d抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥40 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥50 MPa。漿體24 h自由體積膨脹率應(yīng)小于3%。為防止預(yù)應(yīng)力鋼束銹蝕，漿體中還摻入適量阻銹劑。由于豎向預(yù)應(yīng)力體系采用在梁頂單端張拉，固定端需要提前固定并錨固在混凝土內(nèi)，張拉以應(yīng)力控制為主，伸長值校核。因此，豎向預(yù)應(yīng)力體系的施工順序?yàn)椋壕菁y鋼定制→制作豎向預(yù)應(yīng)力體系→編束→安裝預(yù)應(yīng)力體系→澆筑混凝土→張拉→管道壓漿。

4 預(yù)應(yīng)力在橋梁施工過程中的常見問題

4.1 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)砼早期強(qiáng)度問題

近些年來，早強(qiáng)劑普遍存在于建筑工程應(yīng)用之中。很多情況都是通過摻加早強(qiáng)劑來提高砼早期的強(qiáng)度，基本3 d就開始張拉預(yù)應(yīng)力，這種做法是違背施工安全的。因?yàn)轫艔?qiáng)度和彈性模量的增長并非同步，當(dāng)強(qiáng)度增長變快而彈性模量慢，會導(dǎo)致早期砼變形增大；過早張拉預(yù)應(yīng)力會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失變大；這種情況下，當(dāng)橋梁的承載力不足時(shí)，橋梁會出現(xiàn)不同程度的裂縫而影響其使用性能。另外，經(jīng)過現(xiàn)場試塊測得的早期砼強(qiáng)度等級是否和現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的實(shí)際操作下砼強(qiáng)度相同，目前是無法保證的。

4.2 后張預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的預(yù)留孔道質(zhì)量的問題

在實(shí)際操作中會存在預(yù)應(yīng)力達(dá)不到預(yù)期效果的現(xiàn)象，通過實(shí)際案例分析我們不難發(fā)現(xiàn)其原因：后張預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的預(yù)留孔道質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，孔道壁不光滑，漏漿嚴(yán)重，而孔道摩擦阻力和預(yù)應(yīng)力損失成正比，故很大程度上影響了預(yù)應(yīng)力效果。

5 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力在連續(xù)梁橋的施工中的施工工藝是十分復(fù)雜的，想要達(dá)到應(yīng)用效果就需要在各個(gè)環(huán)節(jié)上嚴(yán)格把控，在施工前要嚴(yán)格遵循施工程序，做好各項(xiàng)基礎(chǔ)檢查工作發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正；在施工過程中要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)管，保證施工工作的順利進(jìn)行。雖然目前預(yù)應(yīng)力工藝在實(shí)際施工過程中暴露了諸多問題，但隨著對預(yù)應(yīng)力應(yīng)用的不斷研究探索，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在連續(xù)梁橋施工中的作用將會越來越大，在有限的施工條件下，創(chuàng)造出無限的可能性。

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