大跨度變截面連續(xù)梁橋施工控制

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

1 大跨度變截面連續(xù)梁施工技術概述

在我國橋梁建設技術的進步和發(fā)展過程中，變截面預應力連續(xù)箱梁橋憑借其簡捷的橋形和投資資金的低需求取得了十分快速的發(fā)展，但是大跨度變截面連續(xù)梁橋的施工過程中涉及到了眾多難度較大的施工技術，對于混凝土澆筑的水平和橋梁主梁線形的控制提出了更為嚴格的建設標準，除此之外，在工程當中的合攏段的施工對于工程最終建成之后的質量和橋梁的穩(wěn)定性均有著十分密切的關系，并且由于工程施工本身具有較強的不確定性，所以在施工過程中難免會出現與設計的方案存在出入的問題，為此，加強大跨度變截面連續(xù)梁橋的施工環(huán)節(jié)的控制對于工程建設施工的順利進行和工程的如期高標準完成具有十分重要和意義。

2 大跨度變截面連續(xù)梁施工控制現狀

由于大跨度變截面連續(xù)梁橋的建設對于技術的需求較高，而實際的橋梁建設方案設計和施工的過程中，普遍存在著設計人員對勘察工作以及橋梁布置的重視程度不足的問題，導致在設計過程中對于橋梁橫截面積的控制與選擇不合理，不僅不利于后期仿真模擬的分析，在橋梁建設施工中也容易降低工程的完成質量，出現梁體開裂等工程施工問題。除此之外，在施工過程中混凝土的質量與多種因素有關，并且由于大跨度變截面連續(xù)梁橋的施工對于混凝土結構的穩(wěn)定性和可靠性具有更高的要求，所以在施工過程中必須對每個施工環(huán)節(jié)進行嚴格的把控，而實際的橋梁建設過程中，施工團隊卻由于自身安全意識和管理意識的欠缺，對于施工過程的規(guī)范管理力度不足，也使得工程的質量不符合預期標準，這些問題制約了大跨度變截面連續(xù)梁橋在我國的建設和普及，在施工過程中應當重點關注并加以解決。

3 大跨度變截面連續(xù)梁施工流程分析

3.1 案例工程概述

本文以巴河特大橋主橋的施工控制為例對大跨度變截面連續(xù)梁橋的施工控制方法進行研究和分析，分析巴河特大橋的地理位置可以得出如下結論，工程的建設跨越了巴河，在建設地點的地勢相對平坦，并且地形的類型以農田和水塘居多，通過進一步精確度測量和勘察得出在巴河兩側均有土質河堤，小里程側堤頂寬約6.5m，堤頂標高28.64m。大里程側河堤頂寬約5m，底寬約19.5m，堤高約4m。在設計方案擬定的過程中需要對施工地點的施工環(huán)境和地質條件進行綜合分析，在滿足設計要求的同時盡可能降低施工難度，加快施工進度，確保工程能夠早日投入使用。對工程的施工建設示意圖如下所示：

圖1 橋梁工程孔洞設計示意圖

3.2 工程有限元模型研究

在橋梁有限元模型的研究和發(fā)展過程中已經有了比較成熟的有限元模型建立軟件，本文采用先進的橋梁有限元模型繪制軟件“橋梁博士”對本文中的巴河特大橋主橋模型進行設計和分析，在理論分析的過程中力求在軟件中模擬的單元劃分情況和實際的橋梁節(jié)段單元保持較高的一致性，使得建立的模型能夠更為準確的反映橋梁的受力情況，對施工方案的合理性進行客觀科學的分析和研究。

3.3 主梁線形控制

為了能夠有效控制主梁的線形，在實際的施工過程開始之前需要設計臨時支墩用于工程施工過程中的結構固定，本文所設計的支墩結構如下圖所示：

圖2 臨時支墩結構示意圖

由于連續(xù)梁較長，通常采用懸臂澆筑施工，而懸臂澆筑施工的重要工具是掛籃，因此掛籃在施工中起著一定的作用。掛籃已被廣泛用作大跨連續(xù)梁的常用設備，在連續(xù)梁的施工中，設計掛籃是一個重要的施工過程，吊床是懸臂式施工中最重要的設備之一，然而，大多數施工單位使用掛籃的過程中僅僅是調節(jié)掛籃的寬度和梁寬不同，對掛籃的某些構件只做一點小小的調整，往往會影響工作效率，造成這種現象的原因不僅僅是由于吊床在施工過程中的延誤產品開發(fā)，同時也是掛籃在特定建筑單元中的使用，此外，掛籃的設計還應考慮預緊力的連續(xù)性和一些確保天氣條件的裝置，以便施工單位根據需要安裝適當類型的掛籃。掛籃的受力狀態(tài)有助于懸臂施工的穩(wěn)定發(fā)展，施工中掛籃的實際應力與所能承受的荷載非常接近，也就是說，同時，在施工過程中無需支撐就可以保證建筑物的狀態(tài)。掛籃結構由支撐結構、錨具、行走系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和工作平臺組成，支撐結構是掛籃的主要支撐部分，另外，掛籃的傳動系統(tǒng)可以采用滑板或鋼軌【1】。

3.4 應力控制方法

在合攏段固結施工時，必須保證梁的形狀和應力滿足要求，在懸臂現澆過程中，連續(xù)梁橋跨寬的增加也增加了梁截面的變形，隨著連續(xù)梁經歷一個系統(tǒng)轉換的過程，梁的豎向變形也隨之增加出水口高度過高，易造成合攏段兩側合攏前高度差，另一方面，隨著橋梁跨徑的增大，施工階段長距離梁截面的壓力荷載越來越大，在橋梁施工過程中，為保證橋梁在施工過程中不斷裂，預張拉鋼筋束往往放在夾緊底板的中間，它會造成底板壓力過大的問題出現，預壓槽的空鼓會削弱長梁截面，使混凝土在底板內破碎，從而影響施工過程、施工順序和施工質量在懸臂澆筑過程中，合攏是非常重要的一步【2】。合攏區(qū)的臨時加固也可以稱為臨時鎖定，其任務是支撐或替換混凝土，以支撐彎矩、壓力、張力、剪力和扭矩，同時它也可以在橋梁關閉時被稱為臨時鎖。當外界溫差變化時，散熱器將不能自由膨脹，如果沒有臨時的剛性固結，當外界溫度下降時，箱型結構在澆筑完之后混凝土后會收縮，混凝土是一種特殊的材料，其強度隨齡期的增加而增加，在短齡期和低強度狀態(tài)下，當溫度反復波動時，混凝土在封閉部分開裂或壓碎。

實際施工中為了減少跨中和懸挑端的彎矩和變形，混凝土澆注從橫隔板開始往懸挑端面進行澆注。這樣懸臂端產生的彎矩會抵消跨中一部分彎矩，從而增加了托架的安全性。在該過程結束之后將混凝土采用輸送泵送入模，由于橋梁的梁段高度較大，腹板內鋼筋及預應力管道相對密集，混凝土泵到梁頂直接泵入底板和腹板下部時無法保證灌注和搗固質量，因而在灌注混凝土時將泵管先伸入底板澆注。在具體的混凝土灌注過程中需要按照前后對稱分段、左右同位對稱、上下水平分層的原則對混凝土結構進行灌注以提升結構的穩(wěn)定性，施工過程中首先澆注底板和橫隔板砼，在這個過程中需要注意維持橋梁兩側的腹板澆注保持良好的對稱性，對于梁的腹板應進行分層振搗。此外，在澆筑的過程中還需要水澆筑的厚度進行有效的控制，應當控制其分層澆筑的厚度小于30cm，在振搗過程中產生的厚度變化范圍不超過十厘米，并且在實際的振搗過程中還需要對時間進行管理和掌控，振搗點的密度也需要控制在相對合理的范圍之內，在進行澆筑的過程中需要保證振搗棒與預應力管道保持一定的距離，防止產生管道的變形問題影響工程的質量。在完成第一次的混凝土澆筑過程之后，需要進行二次的澆筑防止混凝土面產生裂縫，具體的操作過程是當第一次澆筑混凝土強度達到10Mpa后，進行鑿毛；內側采用多頭鑿毛機進行鑿毛，并用水將結合面清洗干凈，鑿毛面積不得低于總接茬面積的75%，且露出新鮮混凝土。澆筑前用水將第一次澆筑混凝土面潤濕，使之新舊混凝土連接良好。測量確定梁頂混凝土面標高，在頂板鋼筋上焊接短鋼筋頭作出標記。在混凝土入模之前所有的預應力管道必須穿外徑80mm的硬質塑料襯管，混凝土初凝后立即將襯管抽出。第二次澆筑同樣采用汽車泵輸送混凝土至墩頂，澆筑順序：先分層澆筑腹板和橫隔板，然后澆筑頂板，混凝土澆筑質量要求同第一次澆筑。澆筑過程中現場按照中心試驗室的要求留置混凝土試件，與梁體同條件養(yǎng)護【3】。

4 工程施工監(jiān)控注意事項

4.1 施工混凝土質量控制措施

在施工過程中混凝土的質量和配比與工程最后的完成情況有著十分密切的關系，在實際的工程建設過程中由于混凝土的質量對于季節(jié)和環(huán)境的變化較為敏感，所以對于混凝土澆筑過程中的溫度變化需要進行及時的測量和控制，確保其入模過程中的溫度高于5℃，對于難以滿足入模溫度的混凝土材料應當予以廢棄，不能繼續(xù)用于工程的建設，否則回味工程的穩(wěn)定性和牢固性帶來威脅?；炷寥肽囟茸兓皶r反饋到拌和站，及時對出廠溫度進行調整。當環(huán)境溫度穩(wěn)定2小時監(jiān)測一次，當環(huán)境溫度變化時每車進行監(jiān)測。并且澆筑的時間最好控制在溫度較高的情況之下，盡可能避免在溫度較低的環(huán)境下進行混凝土的澆筑，并且在混凝土入模之前對混凝土材料的溫度和含氣量等參數進行分析和數據的采集，符合要求的混凝土才能夠用于后期的澆筑過程。根據天氣情況不同，當氣溫小于30℃時，不用采取任何措施進行混凝土的施工。當氣溫大于等于30℃而小于35℃時，混凝土拌制前需對骨料溫度進行降溫處理，通常做法是灑冷卻水降低骨料溫度至30℃以下，再進行混凝土的拌制。當氣溫大于等于35℃時，需采取灑冷卻水降低骨料溫度和加碎冰降低拌合水的溫度雙控措施來達到降溫效果【4】。

4.2 靈活采用信息化技術提升工程建設效率

本文的工程進展過程中采用了智能化的設備實現了工程建設標準化和信息化建設的高度融合，企業(yè)通過建立統(tǒng)一的信息化網絡平臺對企業(yè)施工團隊的施工進度和管理狀況進行統(tǒng)籌和領導，通過信息化平臺能夠實現施工過程中的辦公管理、質量管理以及施工質量監(jiān)測等方面的工作系統(tǒng)數據的收集和整合，基于分析和統(tǒng)計技術能夠實現大跨度變截面連續(xù)梁橋施工過程中的建設管理、現場施工、安全質量、環(huán)保水保，到工程驗收、考核評價等全過程進行信息化管理。這樣的管理模式提升了企業(yè)的管理效率，并且極大程度地避免了在管理過程中受到人為主觀因素的影響而導致管理工作的落實程度下降，切實提高管理質量和效率，進而能夠推動企業(yè)實現標準化管理創(chuàng)新的目的。

例如工程中智能張拉壓漿系統(tǒng)的使用，系統(tǒng)的設計思路是將傳統(tǒng)的張拉設備進行集成和改造，之后將傳感器和控制端的電腦進行融合之后寫入進行分析和控制的軟件程序，在程序的設計與編寫的過程中需要預先錄入各項預應力束的設計參數，然后由電腦控制張拉程序，最終能夠實現伸長數值的自動測量，預應力張拉的自動化水平得到了顯著的提升和改進。在設計的智能張拉系統(tǒng)當中主要的部件有千斤頂、液壓站和廁距傳感器，這些關鍵的部件與控制器和主機共同構成了完整的智能張拉系統(tǒng)，能夠有效降低傳統(tǒng)張拉工藝對于勞動力的需要，并且能夠實現工作時長的大幅度縮減，實現了傳統(tǒng)張拉環(huán)節(jié)不可能實現的同步張拉施工，為工程施工質量和施工效率提供了設備上的支持和保障。系統(tǒng)示意圖如下圖所示：

圖3 智能張拉系統(tǒng)示意圖

而智能壓漿系統(tǒng)原理為將傳統(tǒng)的壓漿設備進行集成和改造，同樣通過在軟件系統(tǒng)設計的過程中預先錄入各項孔道壓漿配合比參數，之后實現設備的自動拌漿、壓漿、保壓，最終提升管道壓漿的自動化程度。在智能壓漿系統(tǒng)的工作過程中主要是利用持續(xù)循環(huán)壓力排盡孔道空氣，能夠有效提升壓漿的緊實程度，以確保在施工過程中能夠避免或明顯減少鋼絞線銹蝕，達到提高橋梁結構耐久性的最終施工目的。

5 結束語

綜上所述，隨著我國鐵路建設的穩(wěn)步推進，大跨度變截面連續(xù)梁橋的建設技術正在進一步推廣，但由于特大型鐵路橋梁的連續(xù)梁施工內容較多，工程較為復雜，為了確保建筑技術的作用，建筑單位必須對其建筑技術進行分析和研究，以便能夠最大限度地利用它，掌握其核心技術要點，在此基礎上實現公路特大橋工程的順利竣工。懸臂施工技術由于其效率高、投資少、控制方便等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應用，并且可以兼顧橋梁的荷載分布，為各自的連續(xù)梁施工提供一定的參考框架，促進相應施工企業(yè)的后續(xù)發(fā)展。此外，在施工過程中采用智能化施工技術對于傳統(tǒng)的質量管理模式進行改進與優(yōu)化實現了管理工作的一鍵操作，操作流程易于接受，極大的方便了工程管理人員的管理工作，并且能夠實現遠程監(jiān)控，全過程系統(tǒng)自動運作，施工規(guī)范，系統(tǒng)自動打印數據表，無法篡改，實現“智能控制、遠程跟蹤、及時糾錯”，便于實行動態(tài)管理和歷史溯源，使得工程建設的規(guī)范化程度和標準化程度都得到了顯著的提升。