南江雙線(xiàn)特大橋主橋連續(xù)剛構(gòu)外觀質(zhì)量通病預(yù)防控制措施分析

吳嵩

摘要：文章通過(guò)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋外觀質(zhì)量通病集中部位和成因進(jìn)行分析，介紹了南江雙線(xiàn)特大橋主橋連續(xù)剛構(gòu)施工中采取的預(yù)防措施和成效，為連續(xù)剛構(gòu)橋外觀質(zhì)量品質(zhì)提升提供參考。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋;質(zhì)量通病;預(yù)防措施

中圖分類(lèi)號(hào)：U448.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/jcnki.wccst.2019.09.032

文章編號(hào)：1673-4874（2019）09-0111-02

0引目

目前在我國(guó)廣西、貴州、云南等中西部地區(qū)的公路及鐵路交通工程建設(shè)中，連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)方案是橋梁工程中最為普遍的選擇橋型之一。這種橋型具有結(jié)構(gòu)整體性好、抗震能力強(qiáng)、抗扭潛力大和施工工藝成熟、工序簡(jiǎn)單安全等優(yōu)點(diǎn)，采用掛籃懸臂澆筑是其主要的施工工藝方式。但在懸臂澆筑施工中，節(jié)段混凝土出現(xiàn)色澤不一、蜂窩麻面、局部堆積廢料、施工錯(cuò)臺(tái)、裂縫等外觀質(zhì)量通病依舊比較普遍，預(yù)防措施效果不顯著。隨著交通工程的發(fā)展，國(guó)家對(duì)工程品質(zhì)目標(biāo)的要求不斷提升。要提升連續(xù)剛構(gòu)橋工程的質(zhì)量品質(zhì)，必須從細(xì)節(jié)和本質(zhì)出發(fā)，采取有效措施，預(yù)防外觀質(zhì)量通病的產(chǎn)生，強(qiáng)化過(guò)程質(zhì)量管控。

南江雙線(xiàn)特大橋是建成的市域鐵路同類(lèi)型橋梁中的最高橋，地處貴陽(yáng)市開(kāi)陽(yáng)縣南江鄉(xiāng)，橫跨南江大峽谷.大橋連續(xù)剛構(gòu)主跨176m，橋梁在230m高空懸灌（見(jiàn)圖1）。主跨連續(xù)剛構(gòu)懸臂澆筑施工前，對(duì)類(lèi)似橋梁結(jié)構(gòu)施工存在的外觀質(zhì)量通病進(jìn)行了總結(jié)和研究分析。

1 外觀質(zhì)量通病分析

1.1漏漿錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生部位和成因分析

在整個(gè)懸臂澆筑過(guò)程，發(fā)生漏漿和錯(cuò)臺(tái)的部位集中在新舊節(jié)段連接處，特別是如圖2所示的箱室頂板下緣、箱內(nèi)上下倒角、腹板內(nèi)側(cè)、底板底側(cè)和翼板底緣等。病害發(fā)生原因主要有箱室內(nèi)模板剛度不足、模板背杠設(shè)置偏少、對(duì)拉螺桿數(shù)量偏少或緊固度不足以及掛籃頂錨、底錨等未設(shè)置預(yù)加應(yīng)力或預(yù)加應(yīng)力不足等。在混凝土澆筑過(guò)程的混凝土自重、側(cè)壓力等荷載作用下，頂、底錨吊（帶）桿及對(duì)拉螺桿發(fā)生軸向應(yīng)變伸長(zhǎng)，新舊節(jié)段連接處模板系統(tǒng)脫離上一節(jié)段混凝土結(jié)合面形成漏漿、錯(cuò)臺(tái)。

1.2 混凝土裂縫產(chǎn)生部位和成因分析

連續(xù)剛構(gòu)橋中箱體產(chǎn)生裂縫的主要部位集中在懸臂澆筑節(jié)段的施工縫附近，靠后澆筑節(jié)段側(cè)。主要有豎向、縱向、斜向三種裂縫，對(duì)工程耐久性有較大影響。經(jīng)分析，裂縫病害發(fā)生原因主要有六個(gè)方面：

（1）由于混凝土材料收縮和徐變的固有時(shí)變特性，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)受力與變形隨著時(shí)間的變化而變化，在持續(xù)荷載作用下，徐變降低了相對(duì)于該荷載而言的梁體剛度。連續(xù)剛構(gòu)也是局部高應(yīng)力區(qū)域集中的結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力錨固等局部承壓大的區(qū)域在混凝土徐變作用下更加容易產(chǎn)生裂縫;同時(shí)連續(xù)剛構(gòu)懸臂澆筑過(guò)程中的不同節(jié)段因混凝土齡期不同，收縮和徐變不同，水泥水化熱變化溫度差異等也是導(dǎo)致形成溫度裂縫和收縮裂縫的重要因素，特別是相鄰節(jié)段連接處養(yǎng)護(hù)時(shí)間和條件差異情況下，此因素影響愈加明顯。

（2）掛籃前吊（帶）桿和底錨預(yù)加應(yīng)力不足，在節(jié)段混凝土澆筑過(guò)程中的初、終凝階段，節(jié)段施工荷載引起的前吊（帶）桿和底錨應(yīng)變量值大干預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變量值，發(fā)生軸向伸長(zhǎng)，且量值差異形成彎剪破壞裂縫?；炷两K凝后強(qiáng)度較低時(shí)，在溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力作用下，裂縫特征愈加明顯。

（3）節(jié)段混凝土初凝時(shí)間短，澆筑時(shí)間控制有誤，即下層混凝土形成初凝失去塑性后，上面混凝土未澆筑完成所形成的施工荷載對(duì)下層混凝土產(chǎn)生的塑性破壞裂縫。

（4）施工過(guò)程中，節(jié)段梁體混凝土強(qiáng)度未達(dá)到張拉標(biāo)準(zhǔn)卻實(shí)施張拉作業(yè)而產(chǎn)生的梁體縱向裂縫及預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)偏差引起的張拉過(guò)程梁體局部應(yīng)力集中而產(chǎn)生的裂縫。

（5）梁體拆模過(guò)早，拆模后混凝土表面溫度急劇下降與混凝土內(nèi)部溫度形成溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度極限時(shí)會(huì)在混凝土表面形成細(xì)微卸載裂縫。

（6）梁體預(yù)應(yīng)力損失造成的梁體裂縫，如梁體豎向預(yù)應(yīng)力施工偏差.一般情況下，連續(xù)剛構(gòu)豎向預(yù)應(yīng)力難以達(dá)到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，一般實(shí)際預(yù)應(yīng)力只能達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的3/4左右，梁體豎向應(yīng)力的不足難以克服縱向主拉應(yīng)力，也可能造成梁體斜截面裂縫等。

總而言之，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋混凝土裂縫發(fā)生的主要原因可以分為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面.外因可理解為掛籃錨固體系中的預(yù)加應(yīng)力不足，使得吊桿（帶）發(fā)生大于預(yù)加應(yīng)力所能承受的應(yīng)變伸長(zhǎng)，致使新舊節(jié)段混凝工間產(chǎn)生卸載裂縫;內(nèi)因可以理解為由于混凝土齡期差異，由混凝土收縮徐變和溫度差所產(chǎn)生的應(yīng)力及原設(shè)計(jì)縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力束應(yīng)力損失，打破梁體內(nèi)部體系三向拉應(yīng)力平衡等造成。

1.3 其他通病產(chǎn)生的部位及成因分析

梁體節(jié)段混凝土色澤不一主要集中在混凝土原材料批次進(jìn)場(chǎng)材料更替的相鄰節(jié)段.主要原因是由于每節(jié)段梁體混凝土原材料（水泥、碎石、外加劑等）批次和質(zhì)量存在差異，試驗(yàn)控制不到位以及脫模機(jī)使用更換存在質(zhì)量偏差等。

局部垃圾堆積主要集中在每節(jié)段梁體箱底靠主墩底標(biāo)高的位置.主要原因是鋼筋安裝后，掛籃底板施工垃圾清理不徹底，在混凝土澆筑過(guò)程發(fā)生推移堆積。

蜂窩麻面主要集中在預(yù)應(yīng)力管道密集和結(jié)構(gòu)鋼筋密集區(qū)及腹板-底板倒角處。主要原因就是施工過(guò)程中混凝土振搗不到位等。

2質(zhì)量通病預(yù)防措施

通過(guò)上述研究分析，針對(duì)南江雙線(xiàn)特大橋主橋（93.1+176+93.1）m連續(xù)剛構(gòu)的懸臂澆筑施工，制定外觀質(zhì)量通病預(yù)防控制措施如下：

2.1施工預(yù)加應(yīng)力及環(huán)境調(diào)整

對(duì)于漏漿錯(cuò)臺(tái)、混凝土裂縫質(zhì)量通病，南江雙線(xiàn)特大橋在施工中采取的措施有：（1）在掛籃頂錨、底錨、后錨、對(duì)拉螺桿部位通過(guò)計(jì)算預(yù)加應(yīng)力，用于抵消在混凝土澆筑后錨固系統(tǒng)因應(yīng)力作用發(fā)生軸向應(yīng)變的伸長(zhǎng)量。具體預(yù)加應(yīng)力值用Midas軟件建立整體模型，計(jì)算每個(gè)懸澆節(jié)段施工過(guò)程的掛籃頂錨、底錨和后錨的理論錨固力，并根據(jù)實(shí)際施工驗(yàn)證，吊桿（帶）位置不準(zhǔn)確等原因可能造成個(gè)別錨固點(diǎn)預(yù)加理論錨固力不足。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后取用計(jì)算錨固應(yīng)力的1.3倍計(jì)算應(yīng)變伸長(zhǎng)量比較恰當(dāng)，按照應(yīng)變伸長(zhǎng)量對(duì)各錨固定進(jìn)行預(yù)加應(yīng)力。（2）嚴(yán)格過(guò)程質(zhì)量管理控制，特別是預(yù)應(yīng)力管道坐標(biāo)位置、錨固端頭等，確保符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求.對(duì)施工誤差大，有效應(yīng)力難以控制的精軋螺紋鋼豎向預(yù)應(yīng)力施工，確保二次張拉到位。（3）嚴(yán)格控制相鄰節(jié)段施工循環(huán)間隔時(shí)間，每節(jié)段施工間隔時(shí)間≤15d，減少混凝土收縮徐變差異.（4）通過(guò)連續(xù)2-3個(gè)節(jié)段同環(huán)境養(yǎng)護(hù)，特別是新澆筑段與相鄰前澆筑段區(qū)域，采用同條件養(yǎng)生。夏季施工采用不間斷噴淋養(yǎng)護(hù)，避免子濕裂縫;冬季施工采用蒸汽等方式養(yǎng)生。（5）嚴(yán)格控制拆模時(shí)間>2d，盡量避免混凝土內(nèi)外溫度差異過(guò)大。（6）合理控制預(yù)應(yīng)力張拉標(biāo)準(zhǔn)（95%混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度且養(yǎng)護(hù)時(shí)間≤5d為準(zhǔn)）和順序（先縱向，再橫向，最后豎向）。

2.2 加強(qiáng)原材料質(zhì)量管控

對(duì)于混凝土色澤不一、蜂窩麻面、板底局部垃圾堆積的外觀質(zhì)量通病，南江雙線(xiàn)特大橋在施工中采取的措施為：（1）嚴(yán)格控制混凝土原材料中水泥、碎石、外加劑質(zhì)量，品牌擇優(yōu)，定期抽檢，并通過(guò)試驗(yàn)選取外加劑型號(hào)與摻量、水泥細(xì)度和適當(dāng)水灰比等。（2）強(qiáng)化過(guò)程工序管控，做好板底清理后檢查工作，在混凝土澆筑前再次進(jìn)行檢查和清理。（3）采用混凝土澆筑值班（輪班）監(jiān)督機(jī)制，注重預(yù)應(yīng)力管道和結(jié)構(gòu)鋼筋密集區(qū)及倒角處的混凝土振搗施工質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述措施的有效落實(shí)，南江雙線(xiàn)特大橋主橋連續(xù)剛構(gòu)梁體的外觀質(zhì)量通病得到有效遏制，預(yù)防效果較為顯著。同時(shí)也總結(jié)出一些相關(guān)經(jīng)驗(yàn)：（1）在連續(xù)剛構(gòu)橋施工中，大部分質(zhì)量通病可通過(guò)加強(qiáng)管理控制措施進(jìn)行預(yù)防消除，而預(yù)加應(yīng)力是容易忽視的一個(gè)重要手段。通常在施工中僅關(guān)注掛籃構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，忽視了能有效利用吊桿（帶）材料的特性預(yù)加應(yīng)力預(yù)防錯(cuò)臺(tái)和裂縫的作用。南江雙線(xiàn)特大橋在施工中取值1.3倍理論錨固力計(jì)算預(yù)加應(yīng)力在實(shí)際施工中效果顯著，基本消除了漏漿、錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題，梁體至今未發(fā)現(xiàn)存在裂縫情況。（2）在施工中必須根據(jù)各地原材料特性、周邊環(huán)境特征和季節(jié)變化等情況，分析梁體裂縫產(chǎn)生的特征和屬性，優(yōu)化混凝土收縮、徐變和老化，溫度和干濕差異等影響因素，同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注由于梁體非設(shè)計(jì)考慮預(yù)應(yīng)力損失所產(chǎn)生的箱體斜裂縫。（3）建議在橋梁設(shè)計(jì)階段使用BIM等信息化手段優(yōu)化梁體鋼筋，控制好截面配筋率等。（4）可以考慮在山區(qū)進(jìn)行連續(xù)剛構(gòu)裝配式的施工應(yīng)用，雖然施工成本有一定增加，但施工安全性、工程品質(zhì)能得到大幅提升。