橋梁工程中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)

吳 峰 李 鋼

（信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 信陽 464000）

1 大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的特點(diǎn)

大跨徑連續(xù)橋梁屬于預(yù)應(yīng)力橋梁范疇，其整體構(gòu)造具有連續(xù)性，在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)，它與橋墩是一體的，使大跨徑連續(xù)橋梁的整體受力更均勻、剛度更大，能夠滿足目前道路和軌道交通的需要。近年來，隨著我國(guó)橋梁建設(shè)的不斷增多，大跨徑連續(xù)橋梁技術(shù)已進(jìn)入成熟階段。根據(jù)工程實(shí)踐，目前大跨徑連續(xù)橋梁具有質(zhì)量?jī)?yōu)良、環(huán)境適應(yīng)性好、運(yùn)行維護(hù)要求低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，加之大跨徑連續(xù)橋梁總體采用鋼結(jié)構(gòu)，可有效抑制和消除各種負(fù)彎矩對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，使結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性、耐受性和良好的抗震性能。在實(shí)際橋梁工程中，技術(shù)人員要根據(jù)工程所在區(qū)域的實(shí)際情況科學(xué)地選擇和優(yōu)化施工技術(shù)，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，減少施工帶來的負(fù)面影響，保證橋梁工程整體施工質(zhì)量和使用壽命。

2 大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)難點(diǎn)

2.1 橋梁線形結(jié)構(gòu)問題

在橋梁工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，人們可以利用設(shè)計(jì)來解決大跨度連續(xù)橋梁的線性結(jié)構(gòu)和撓度變化問題。通常情況下，由于橋梁在施工過程中出現(xiàn)的大變形，使其預(yù)應(yīng)力增大，變形隨之增大，從而影響實(shí)際工程施工。另外，由于橋梁結(jié)構(gòu)的變形具有非規(guī)律性，必須不斷提高施工技術(shù)水平，以減輕其影響。

2.2 橋梁施工中的預(yù)應(yīng)力問題

由于大跨徑連續(xù)橋梁在施工過程中存在大量的預(yù)應(yīng)力問題，導(dǎo)致施工難度較大，且在具體施工和安裝過程中無法精確定位，給大跨徑連續(xù)橋梁建設(shè)帶來諸多不利影響。此外，應(yīng)力的控制也非常重要，必須保證整體的受力狀態(tài)符合工程要求，并能充分地控制施工應(yīng)力。通常情況下，設(shè)計(jì)者可把某一特定橋面的控制區(qū)做成真實(shí)的橋面，特別是在預(yù)埋件的應(yīng)力檢測(cè)和試驗(yàn)時(shí)，可對(duì)特定橋面進(jìn)行整體應(yīng)力分析，若應(yīng)力值與計(jì)算情況不符，則需要合理調(diào)整。圖1為體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。

圖1 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

3 大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 工程概況

某大橋工程的右線是一座大跨徑的連續(xù)橋，全長(zhǎng)1.84km。在實(shí)際施工中，為了保證橋梁的整體安全、穩(wěn)定，橋身、段均使用C50級(jí)混凝土，而對(duì)強(qiáng)度要求不高的橋墩，則選用C40級(jí)混凝土，同時(shí)摻加適量微膨脹材料，使橋梁工程全工序限值符合國(guó)家和行業(yè)規(guī)范。此外，實(shí)際建設(shè)時(shí)，由于現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)問題，必須對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，以保證其安全。

3.2 基礎(chǔ)施工

3.2.1 大型沉井

大型沉井是大跨度連續(xù)橋梁工程的一項(xiàng)重要工藝，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到其后續(xù)工程的相關(guān)問題。首先應(yīng)確定結(jié)構(gòu)的總體形式、尺寸大小、位置參數(shù)、各結(jié)構(gòu)間的相對(duì)位置等，以確保參數(shù)科學(xué)合理。大型沉井施工主要由隔墻、底板梁和凹槽組成，且大跨度連續(xù)橋整體尺寸相對(duì)較大，大跨徑的沉井往往會(huì)更深。因此，在實(shí)際工程中，需要對(duì)大型沉井注漿速度、注漿連續(xù)性和工程全過程的質(zhì)量進(jìn)行全面控制。大型沉井的菱形設(shè)計(jì)應(yīng)以鈍角、圓角為主，采用分節(jié)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行整體施工。

3.2.2 深水承臺(tái)

作為大跨徑連續(xù)橋梁的地基，深水承臺(tái)的施工質(zhì)量會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響。從工程實(shí)踐來看，由于深水承臺(tái)是在水壓、水流等因素的作用下安裝的，而承臺(tái)又是大跨徑連續(xù)橋梁的地基，它會(huì)受到橋面的壓力，因此，在施工中要重點(diǎn)控制。深水承臺(tái)施工主要采用鋼吊車施工，即利用橋梁施工機(jī)械將需要的大型鋼吊箱運(yùn)至施工點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行封底。另外，為確保整個(gè)深水承臺(tái)建設(shè)效果，還要做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備，也就是要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求合理地選擇材料、機(jī)械、設(shè)備等。為了確定該施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，優(yōu)化材料配比和位置優(yōu)化，為下一步的大跨度連續(xù)橋施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 上部結(jié)構(gòu)

（1）大跨徑連續(xù)橋梁梁段施工環(huán)節(jié)的各部件結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，且各部件實(shí)際受力面積和受力點(diǎn)較多，且在施工中混凝土澆筑方量大，梁段鋼筋的使用密度較高，縱向預(yù)應(yīng)力管線相對(duì)集中，需要根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求，精確地控制梁段內(nèi)部的關(guān)系和強(qiáng)度，對(duì)施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止或有效控制混凝土因膨脹收縮產(chǎn)生裂縫等問題。

（2）在項(xiàng)目梁段施工中，梁底面的最低點(diǎn)要求有箱內(nèi)排水孔。為了保證箱內(nèi)排水孔安裝合理，應(yīng)充分借鑒業(yè)內(nèi)專家的意見和觀點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)箱梁的安裝、安裝位置進(jìn)行合理調(diào)整，以確保達(dá)到最佳效果的同時(shí)，降低對(duì)整體質(zhì)量的影響。

（3）當(dāng)使用懸臂和澆筑施工時(shí)，施工人員應(yīng)根據(jù)大跨度連續(xù)橋梁各箱梁段的具體情況而定，準(zhǔn)確控制吊具、吊籃的移動(dòng)，并按照“同步、均衡、對(duì)稱”原則，保證梁段的整體質(zhì)量。另外，邊跨澆筑時(shí)必須采取一次澆筑的方式，保證整個(gè)澆筑過程的連續(xù)性，防止重復(fù)施工。

3.4 梁體結(jié)塊

3.4.1 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)

為了保證混凝土的整體質(zhì)量，在澆筑之前必須進(jìn)行試驗(yàn)。具體來說，就是用不同的建筑材料進(jìn)行不同的試驗(yàn)，確定最能滿足工程需要的混合比例。混凝土澆筑過程中必須先下底板，再下腹板和頂板，澆筑結(jié)束后立即振搗混凝土，振搗時(shí)要注意錨桿和預(yù)應(yīng)力套管的作用，防止混凝土產(chǎn)生蜂窩狀結(jié)構(gòu)，影響整體強(qiáng)度。此外，澆筑完成后要及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。蒸汽養(yǎng)護(hù)是目前施工中最常用的養(yǎng)護(hù)方法，它能很好地保證混凝土澆筑后的整體穩(wěn)定性。

3.4.2 模板工程

在本工程中，模板的安裝要求采用方木作支撐，用釘子將15mm厚的竹膠板與方材連接。模板的邊沿和邊模的底板必須用斜拉托架來支撐，以保證底模的緊固，而內(nèi)模為了保證密封性，必須用竹膠板將其密封。大跨度連續(xù)橋梁各構(gòu)件的尺寸和形式都存在差異，因此，實(shí)際工程中必須按照構(gòu)件截面的實(shí)際尺寸設(shè)置模板，然后在混凝土澆筑后進(jìn)行內(nèi)模具安裝。

3.5 監(jiān)控技術(shù)

在大跨徑連續(xù)橋梁施工中，監(jiān)測(cè)工作主要包括應(yīng)力監(jiān)測(cè)和溫度監(jiān)測(cè)。這兩種監(jiān)測(cè)方法都要求項(xiàng)目工作人員在施工之前根據(jù)工程的具體情況，參考類似工程的成功經(jīng)驗(yàn)，合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了大跨徑連續(xù)橋梁施工期應(yīng)力和溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，應(yīng)力監(jiān)測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)使用BIM技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行三維仿真建模，通過仿真結(jié)果和預(yù)設(shè)仿真模型對(duì)比找出二者的區(qū)別。并對(duì)目前施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，合理地優(yōu)化和完善施工方案，保證項(xiàng)目整體應(yīng)力效應(yīng)。利用溫度監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁、箱梁和橋面溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而判斷橋梁的溫度變化是否會(huì)發(fā)生裂縫，如有可能，需要進(jìn)行橋梁改建，以保證整體質(zhì)量。

3.6 支架搭設(shè)

通過對(duì)該橋梁工程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其澆筑方式主要是采用全屋支撐。安裝支架時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)碗扣型腳手架的使用。在工程中，根據(jù)梁體的施工需要，進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和強(qiáng)度分析。在正式安裝之前，要對(duì)支架的實(shí)際承載能力進(jìn)行檢查。一般而言，要將支撐點(diǎn)置于沒有空隙的地方，場(chǎng)地的承載力應(yīng)滿足建筑規(guī)范。在進(jìn)行場(chǎng)地硬化時(shí)，可選用C20級(jí)的混凝土，以提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在加固面兩側(cè)增加排水渠，以改善排水效果，防止排水受阻。支架安裝時(shí)要沿著橋面的方向進(jìn)行，每根支架之間的距離為60cm。在托架的橫向上，每隔3行都要有一個(gè)剪刀支撐。將15cm長(zhǎng)的方材置于支撐桿上方或下方，并可進(jìn)行調(diào)節(jié)。方木頂部鋪竹膠板，竹膠板厚度應(yīng)達(dá)到15mm。

3.7 明確施工控制要點(diǎn)

對(duì)影響工程建設(shè)的線形、安全、應(yīng)力等因素進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)控制。一是線型加工，著重研究橋梁施工過程中的各種可能影響因素，從內(nèi)部、外部?jī)蓚€(gè)角度對(duì)其進(jìn)行分析，探討可能出現(xiàn)的變形問題，通過調(diào)查獲取大量資料并進(jìn)行線形測(cè)量，確保橋梁工程施工更符合規(guī)范。二是對(duì)安全的控制，根據(jù)工程建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，并進(jìn)一步探討標(biāo)準(zhǔn)化控制措施。三是重點(diǎn)控制，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)預(yù)應(yīng)力、應(yīng)力指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，掌握施工過程中的細(xì)節(jié)，并對(duì)其進(jìn)行規(guī)范。這一技術(shù)與其他技術(shù)有很大不同，其復(fù)雜性更大，技術(shù)類型也更多樣化。在運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行橋梁施工時(shí)，必須從整體質(zhì)量的角度來優(yōu)化具體施工工藝、規(guī)范作業(yè)過程、促使技術(shù)人員掌握必要的安全措施，以免出現(xiàn)危險(xiǎn)，提高橋梁的整體穩(wěn)定性。

3.8 主橋橋墩施工處理

施工單位一定要按照主橋橋墩標(biāo)準(zhǔn)完成施工。要對(duì)材料有所規(guī)范，根據(jù)項(xiàng)目的具體需求科學(xué)選擇材料，合理搭配混凝土，使材料的品質(zhì)滿足項(xiàng)目的具體需求。同時(shí)，模型的建造和模型的處理必須對(duì)特定的溫度參數(shù)進(jìn)行規(guī)范。在適當(dāng)?shù)臏囟认?，既可防止開裂等危險(xiǎn)，又可以體現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在施工中，還要組織專業(yè)人員記錄橋墩的施工數(shù)據(jù)，并通過先進(jìn)的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行智能分析，為后續(xù)的施工計(jì)劃提供有力依據(jù)。

3.9 在斜拉橋建設(shè)中的應(yīng)用分析

斜拉橋又稱斜張橋，是一種比較特殊的橋型，它的作用是將主梁上的拉索與主塔連接起來，包括主梁、斜拉索和索塔。由于斜拉橋中斜拉索受到的拉力較大，因此，施工時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)臓坷夹g(shù)，使其能滿足橋梁的承載能力。另外，施工中不能隨意扭動(dòng)鋼索，要保證拉索的長(zhǎng)度，確保工程質(zhì)量。在施工設(shè)計(jì)中，盡量采用梁端牽引機(jī)和整體式橋面起重機(jī)，減少前部懸臂所承受的荷載，使其彎曲半徑達(dá)到規(guī)范要求。另外，對(duì)主梁的偏差要合理控制，如在懸臂時(shí)，要把軸線的偏差控制在-10～10mm之間、線形誤差控制在-40～40mm之間、合龍差控制在-30～30mm之間、偏移差控制在-18～18mm之間。在懸拼時(shí)，軸距偏差為-10～10mm、合龍誤差為-25～25mm、拼接高度偏差為-10～10mm。表1為斜拉橋施工的誤差控制范圍。

表1 斜拉橋施工的誤差控制范圍

4 結(jié)語

總之，為保證橋梁工程施工質(zhì)量，必須對(duì)大跨徑連續(xù)橋梁的施工工藝進(jìn)行全面研究，注重施工要求和施工工序設(shè)計(jì)，合理開展施工，切實(shí)保障橋梁施工質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。