預(yù)制箱梁病害防治與綠色施工技術(shù)

彭磊，丁群峰

（1.成都市新津區(qū)養(yǎng)路段，成都 611400；2.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司，成都 610000）

1 引言

我國常規(guī)跨徑橋梁多采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁，在施工和運(yùn)營中暴露出諸多問題，如混凝土孔洞、蜂窩、麻面，預(yù)應(yīng)力定位不準(zhǔn)、張拉力不足、壓漿充盈度不夠、腹板裂縫、頂板開裂、鋼筋保護(hù)層不夠、鉸縫處混凝土裂縫、漏水、混凝土剝落、鋼筋銹蝕等，極大地影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。如何提高預(yù)制箱梁的施工質(zhì)量直接關(guān)乎橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營。本文結(jié)合預(yù)制預(yù)應(yīng)力箱梁施工的全過程，從預(yù)制、安裝、現(xiàn)場混凝土現(xiàn)澆部分施工等環(huán)節(jié)提出了控制措施。

總體而言，預(yù)制場的設(shè)計(jì)要科學(xué)合理，預(yù)制模板要經(jīng)濟(jì)適用，預(yù)制過程要高效質(zhì)優(yōu)，安裝過程要精準(zhǔn)牢固，現(xiàn)場施工要質(zhì)量可控，有序組織流水班組等[1]，對施工每個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)管控，提高預(yù)制箱梁的質(zhì)量。

2 預(yù)制場布置

預(yù)制箱梁梁場選址要求地勢平坦、地基承載力高、取水和排水便利、運(yùn)輸順暢等，其占地面積和平面布置要結(jié)合地形地貌、施工周期、預(yù)制梁的數(shù)量、梁板跨徑等進(jìn)行綜合考慮，傳統(tǒng)臺(tái)座采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆底模加焊接鋼面板組成，該臺(tái)座建設(shè)周期長、建造成本高，且拆除后造成建筑垃圾，不符合綠色發(fā)展理念，現(xiàn)部分工程中采用了新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)座，其采用拆卸方便的框架式型鋼組合件加焊接鋼面板，由于型鋼結(jié)構(gòu)具有輕便、連接牢固、拆除快捷，且綠色環(huán)保、可循環(huán)利用等特點(diǎn)，該臺(tái)座體系具有更好的應(yīng)用前景，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。同時(shí)，可進(jìn)行永久性智能預(yù)制場建設(shè)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、裝配化施工。另外，可采用BIM技術(shù)對預(yù)制場布置、模板設(shè)計(jì)和箱梁構(gòu)造進(jìn)行建模，解決場區(qū)優(yōu)化布置、材料算量、模板匹配、構(gòu)件碰撞等問題。

3 預(yù)制模板設(shè)計(jì)

箱梁模板直接關(guān)乎預(yù)制箱梁成型質(zhì)量，配模圖設(shè)計(jì)尤為重要，既要保證模板強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求，還要保證面板光澤、棱角分明、結(jié)合緊密、裝拆快捷等。內(nèi)模板設(shè)計(jì)要遵循分塊合理、脫模方便等原則。進(jìn)行曲線橋預(yù)制梁模板設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮在曲線線形影響下，各主梁由內(nèi)向外梁長不同，翼緣板寬度也不同，在制作模板時(shí)，要為曲線變化留出空間，特別是曲線橋梁端斜交而橫隔板正交的情況下，要精準(zhǔn)計(jì)算，確定配模圖，確保曲線梁的預(yù)制和安裝精度，避免正交橫隔板在安裝時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位，影響橫向聯(lián)系和橋梁美觀。箱梁內(nèi)模分段分塊設(shè)計(jì)要保證內(nèi)模不發(fā)生變形的基礎(chǔ)上，結(jié)合箱梁高度和操作工人便于操作為原則合理設(shè)計(jì)。在模板選材上可采用全自動(dòng)液壓模板，實(shí)現(xiàn)模板體系自動(dòng)安裝、拆模，同時(shí)，模板的面板制作可采用不銹鋼復(fù)合板、不銹鋼、鋁模板等新型材料。

4 箱梁預(yù)制

預(yù)制階段是關(guān)系鋼筋混凝土成型質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，因此，必須高度重視，采取有效措施，防止產(chǎn)生混凝土裂縫，加強(qiáng)原材進(jìn)場質(zhì)量檢驗(yàn)，優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)、提高鋼筋、預(yù)應(yīng)力安裝精度、完善施工方案和工藝控制措施，爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。

4.1 鋼筋工程

鋼筋工程要重點(diǎn)控制原材料的進(jìn)場質(zhì)量檢驗(yàn)、鋼筋型號(hào)、加工質(zhì)量、安裝精度和保護(hù)層厚度。鋼筋半成品和成品存放要分類分區(qū)，標(biāo)識(shí)清楚，特別是對于在承托處變截面采用的鋼筋，要精確標(biāo)識(shí)。箱梁鋼筋安裝時(shí)，要制作標(biāo)準(zhǔn)化的鋼筋安裝胎架，以對鋼筋間距、長度、空間位置、鋼筋保護(hù)層等進(jìn)行精準(zhǔn)控制，且便于快速安放。鋼筋加工采用數(shù)控加工或智能機(jī)器人。近年來，數(shù)控彎箍機(jī)、數(shù)控彎曲機(jī)、鋼筋籠滾焊成型機(jī)、自動(dòng)焊焊彎圓機(jī)、鋼筋骨架焊接機(jī)器人等智能化設(shè)備不斷投入使用，可以確保鋼筋的加工成型和安裝質(zhì)量。普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力鋼束位置發(fā)生沖突時(shí)，要遵循避讓原則。鋼筋保護(hù)層要采用專用墊塊，其強(qiáng)度宜與主梁混凝土強(qiáng)度相同或略高于主梁混凝土強(qiáng)度。

4.2 混凝土工程

合理的配合比設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的原材料控制和嚴(yán)苛的現(xiàn)場施工是提高混凝土質(zhì)量和耐久性的基礎(chǔ)，也是避免腹板開裂等病害發(fā)生的關(guān)鍵因素。要嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量，要精確測量含水率，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，適當(dāng)降低水泥用量，目前，預(yù)制箱梁混凝土多采用C50高性能混凝土，其具有優(yōu)越的工作性能。施工中要加強(qiáng)質(zhì)量控制，嚴(yán)禁現(xiàn)場操作人員肆意加水，要加強(qiáng)振搗，避免過振、漏振或欠振，振搗中可采用智能高頻振搗器，確保振搗時(shí)長。在澆筑混凝土前，負(fù)彎矩波紋管要內(nèi)襯硬質(zhì)管材，以避免澆筑混凝土?xí)r擠壓、破壞預(yù)應(yīng)力管道，造成漏漿、堵孔等問題，同時(shí)，負(fù)彎矩處濕接頭混凝土要振搗密實(shí)；嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，梁體混凝土拆模時(shí)間過早、強(qiáng)度過低，拆模外力會(huì)對凝固中的混凝土造成擾動(dòng)[2]，進(jìn)而衍生為裂縫。同時(shí)，要加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，采用自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)備或智能噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，提高養(yǎng)護(hù)用水的循環(huán)利用。

4.3 預(yù)應(yīng)力工程

在預(yù)應(yīng)力鋼絞線和錨夾具進(jìn)場前要做好送檢，現(xiàn)場存放應(yīng)采取有效的防雨措施，進(jìn)場數(shù)量要結(jié)合工程進(jìn)度分批采購；預(yù)應(yīng)力管道要采取有效的固定措施，曲線段以30～50 cm、直線段以80～100 cm間距設(shè)置定位鋼筋箍，確保位置準(zhǔn)確、安裝牢固，避免在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生錯(cuò)位；張拉機(jī)具采用智能張拉設(shè)備，油表和千斤頂要配套校訂和使用，控制應(yīng)力和伸長量?？蓢L試采用智能鋼絞線，以先進(jìn)的光纖技術(shù)植入鋼絞線，在張拉過程中識(shí)別張拉應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)力損失等。

4.3.1 預(yù)應(yīng)力鋼束安裝與張拉

為防止單根鋼絞線穿束存在絞纏、錯(cuò)位等問題，采用自動(dòng)化整體穿束專用設(shè)備，張拉前要嚴(yán)格編號(hào)，對孔穿束，確保在張拉過程中逐根對應(yīng)，同步受力，對稱張拉。張拉時(shí)必須做好防護(hù)設(shè)施，避免人員穿越張拉正前方，以免發(fā)生事故；預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，混凝土強(qiáng)度和彈性模量必須滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3.2 孔道壓漿

孔道壓漿前，應(yīng)對孔道進(jìn)行清理，壓漿時(shí)采用真空輔助智能壓漿技術(shù)，提高壓漿混凝土壓漿質(zhì)量和飽和狀態(tài)，摻加膨脹劑、硅灰、偏高嶺土等填充料降低壓漿料收縮率，提高其充盈度。應(yīng)避免孔道壓漿冬季施工，如必須進(jìn)行，則必須對孔道結(jié)冰進(jìn)行清理，采取送暖風(fēng)預(yù)熱，保溫等有效措施，避免壓漿混凝土受凍破壞。

5 箱梁運(yùn)輸

預(yù)制混凝土箱梁自重較大，需采用專用的多輪胎組運(yùn)梁車，降低輪胎接地壓強(qiáng)對道路造成的破壞，運(yùn)輸前，要充分調(diào)查路況，確定運(yùn)輸路線，特別是過村、過街、山區(qū)路段，要充分考慮載梁狀態(tài)下的轉(zhuǎn)彎半徑、地基承載力等。大件運(yùn)輸需辦理相關(guān)許可，運(yùn)輸過程中安排專人隨行，指揮交通、查看異常情況等，識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)做出調(diào)整，確保梁體運(yùn)輸安全。

6 箱梁安裝

簡支變連續(xù)箱梁橋要設(shè)置臨時(shí)支座，如采用砂筒，需提前采用壓力模擬實(shí)驗(yàn)對砂筒填砂后的壓縮變形進(jìn)行測量。根據(jù)砂筒預(yù)壓沉降量預(yù)留沉降值，切勿評經(jīng)驗(yàn)盲目施工。安裝時(shí)，要提前由工程技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙復(fù)核預(yù)制箱梁長度、寬度、平面坐標(biāo)、橫隔板間距等數(shù)據(jù)，并對預(yù)制箱梁成品進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，逐一核對，測量組將在蓋梁上用墨線彈出箱梁的梁端線、梁底投影線，以便于快速安裝。場地開闊地區(qū)建議有中梁向兩側(cè)安裝，以減少梁體安裝累計(jì)誤差。

7 支座安裝

預(yù)制箱梁支座多采用盆式橡膠支座，在蓋梁施工時(shí)，要預(yù)留盆式橡膠支座下鋼板地腳螺栓，在連續(xù)端安裝支座上鋼板，在簡支端箱梁底預(yù)埋與支座上鋼板焊接用鋼板，預(yù)埋鋼板需考慮橋梁縱坡影響。支座安裝高程、偏位、四角高差等要滿足質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，體系轉(zhuǎn)換完成后，要撤除支座上下鋼板臨時(shí)約束，安裝防塵罩。

8 現(xiàn)澆濕接縫施工

濕接縫和濕接頭是現(xiàn)場混凝土施工的控制重點(diǎn)，也是病害極易發(fā)生的部位。該部分采用高性能微膨脹混凝土，要加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)。負(fù)彎矩位置采用后澆微膨脹混凝土，因混凝土收縮變形、負(fù)彎矩作用等多重因素影響，病害較多，建議采用鋼纖維混凝土進(jìn)行濕接頭混凝土澆筑，提高其抗拉抗裂能力。待主梁負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力作用、壓漿混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除臨時(shí)支座，完成體系轉(zhuǎn)換。

9 結(jié)語

綜上所述，預(yù)制箱梁在我國橋梁工程中應(yīng)用廣泛，為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)推行精細(xì)化施工、數(shù)字化管理、智能化建造等技術(shù)在預(yù)制箱梁中的應(yīng)用，同時(shí)，可開展產(chǎn)業(yè)工人培育培訓(xùn)，提高施工隊(duì)伍的技術(shù)水平，形成穩(wěn)定的專業(yè)施工隊(duì)伍，從而有效提高預(yù)制箱梁的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)耐久性，保證橋梁工程的運(yùn)營安全。