大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)

吳雨前

（中交路橋華南工程有限公司，廣東 中山 528403）

0 引言

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工設(shè)計(jì)方案是根據(jù)施工條件及區(qū)域經(jīng)濟(jì)等多方面因素研究的結(jié)果，選取可行性較強(qiáng)的橋梁工程施工方案，力求在兼顧工程質(zhì)量的同時(shí)達(dá)到既能節(jié)省工程造價(jià)成本又能保護(hù)施工場(chǎng)地周邊環(huán)境的目的，最大限度地保證大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工質(zhì)量可靠，且竣工后工程項(xiàng)目的后期養(yǎng)護(hù)達(dá)標(biāo)，使周邊環(huán)境能與橋梁構(gòu)架融為一體。本文重點(diǎn)分析了大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)的具體應(yīng)用，可供參考。

1 影響大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的關(guān)鍵因素

1.1 裂縫

在橋梁工程施工過(guò)程中橋梁裂縫屢見不鮮，因?yàn)殇摻罨炷潦菢蛄菏┕さ闹饕ú模坏╀摻罨炷量估芰Σ粡?qiáng)就會(huì)在相關(guān)應(yīng)力作用下出現(xiàn)裂縫。若不能及時(shí)修補(bǔ)橋梁裂縫，則會(huì)導(dǎo)致橋梁裂縫在外界因素的干擾下持續(xù)擴(kuò)大，致使鋼筋混凝土被腐蝕，鋼筋混凝土的相關(guān)性能被破壞，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性被弱化，以至于橋梁無(wú)法充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1.2 鋼筋混凝土銹蝕

通常情況下，橋梁施工建材直接影響橋梁使用壽命，尤其是鋼筋混凝土的質(zhì)量直接決定著橋梁施工的整體效果，而橋梁鋼筋混凝土的因素多種多樣，既包含鋼筋混凝土的自身質(zhì)量問(wèn)題也包含施工過(guò)程管理不善等方面問(wèn)題。一旦鋼筋存在自身質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致其在施工過(guò)程中發(fā)生銹蝕，弱化橋梁整體性能。在橋梁工程施工環(huán)節(jié)無(wú)論是環(huán)境方面因素，還是現(xiàn)場(chǎng)管理不善等情況，都會(huì)引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致施工質(zhì)量欠佳。

1.3 鋼筋混凝土連續(xù)箱方面的因素

在灌注橋梁工程混凝土?xí)r，若周邊環(huán)境溫度過(guò)高或存在風(fēng)干等，則會(huì)嚴(yán)重影響到鋼筋混凝土連續(xù)箱梁底板的密度，一旦連續(xù)箱梁底板密度不足，就會(huì)使得腹板混凝土存在冷縫、分層等情況。尤其是高溫環(huán)境下，橋梁鋼筋混凝土的溫差較大，極易導(dǎo)致新攪拌的混凝土嚴(yán)重坍落，而且混凝土表面收縮及凝結(jié)速度較快，極易發(fā)生裂縫等狀況。

2 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工過(guò)程中存在的相關(guān)問(wèn)題

2.1 安裝方面的問(wèn)題

由于混凝土在罐裝過(guò)程中，其凝固過(guò)程是復(fù)雜而又多變的，而且混凝土的水溫與混凝土自身在收縮過(guò)程中發(fā)生的體積變化，需要經(jīng)過(guò)測(cè)量之后對(duì)比前后發(fā)生的相關(guān)變化，取中間值作為中間測(cè)量的初始值?；炷翗蛄菏┕た刂萍夹g(shù)中存在一定問(wèn)題，是很正常的，而且該類問(wèn)題不僅影響施工材料自身質(zhì)量，也會(huì)影響整體施工質(zhì)量，甚至導(dǎo)致橋梁荷載發(fā)生變化。因此，在施工過(guò)程中應(yīng)做好橋梁施工試驗(yàn)工作，了解相關(guān)變化產(chǎn)生的原因、狀態(tài)等并做好詳實(shí)記錄。施工人員通過(guò)總結(jié)相關(guān)記錄并有效檢查其中經(jīng)常出現(xiàn)的變化，分析出各種變化的不同點(diǎn)，若試驗(yàn)點(diǎn)附近有停車場(chǎng)或大型施工設(shè)備等，則相關(guān)檢測(cè)結(jié)果會(huì)受到一定影響。

2.2 誤差

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行集中試驗(yàn)，并確保其試驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)計(jì)合理，避免檢測(cè)時(shí)，一些外在因素破壞檢測(cè)出來(lái)的相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)混凝土特性，在施工過(guò)程中可針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)，在保證混凝土性能不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，確保所得出的關(guān)鍵數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，為混凝土施工過(guò)程中的誤差提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

2.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)問(wèn)題

在施工檢測(cè)過(guò)程中，存在的問(wèn)題關(guān)鍵在于施工技術(shù)、設(shè)計(jì)方案中的應(yīng)力數(shù)據(jù)、施工模板、機(jī)械設(shè)備以及人員安排等，該類導(dǎo)致應(yīng)力變化的原因應(yīng)仔細(xì)檢查。在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)時(shí)，有些問(wèn)題是無(wú)法通過(guò)常規(guī)方案進(jìn)行解決的，因此必須高度重視并嚴(yán)格落實(shí)橋梁應(yīng)力檢測(cè)工作。大力發(fā)展大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土工程的應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)，且在職人員應(yīng)在實(shí)際工作中持續(xù)探索工程施工涉及的各類問(wèn)題，在探究中持續(xù)改善自身工作模式，力求取得更大的進(jìn)步，確保每個(gè)工作流程都能精準(zhǔn)無(wú)誤。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 施工控制前期準(zhǔn)備

一般來(lái)說(shuō)，增強(qiáng)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁橫截面的荷載能力，可采用T型橋梁而且該設(shè)計(jì)方式能使橋身重量較輕。在控制橋梁施工過(guò)程中，應(yīng)注重關(guān)鍵參數(shù)的控制（如橋梁預(yù)拱度及橋梁主跨、邊跨度等），合理選擇橋梁形狀。由于橋梁斷面形狀的選取受橋跨彎矩以及不均勻分布等方面因素的影響，所以箱形截面是當(dāng)下橋梁截面形狀的絕佳選擇。

該工程是省道S232項(xiàng)目（起訖樁號(hào)為K0+000～K5+212，全長(zhǎng)5.212km），采用集散功能為一級(jí)公路及城市主干路的修建標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)時(shí)速為65km/h。其中，雙向六車道的外環(huán)大橋設(shè)計(jì)，其路基標(biāo)準(zhǔn)斷面的設(shè)計(jì)寬度高達(dá)36.0m，其他路段均以雙向八車道的規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)，路基標(biāo)準(zhǔn)斷面的設(shè)計(jì)寬度為50.0m，且韓江東岸填方段的路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的寬度為54.0m（外環(huán)大橋的橋梁全長(zhǎng)1017m，寬2×16.75m）。采用預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁+預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁+預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)+預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁為橋梁的上部結(jié)構(gòu)，采用柱式墩、薄壁墩以及花瓶墩等結(jié)構(gòu)模式設(shè)計(jì)肋式橋臺(tái)，以鉆孔灌注樁的工藝模式進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

3.2 施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制

由于橋梁工程在建設(shè)過(guò)程中，難免會(huì)發(fā)生各類安全事故，究其原因主要是橋梁施工期間使用了質(zhì)量不合格的混凝土材料。因此，施工過(guò)程中首先應(yīng)按照工藝流程嚴(yán)格篩選施工材料，然后嚴(yán)格按設(shè)計(jì)方案和規(guī)范化的施工工序執(zhí)行，避免施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何疏漏。相關(guān)管理人員應(yīng)杜絕一切不合理的施工操作，為了工程施工質(zhì)量不受影響，督促工作人員不得將橋梁工程的標(biāo)準(zhǔn)拉力隨意更改，致使鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力因此受到不利影響，破壞橋梁的安全性能。通過(guò)完善的人事管理制度明確規(guī)定施工環(huán)節(jié)各項(xiàng)指標(biāo)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化施工人員的獎(jiǎng)懲機(jī)制，確保橋梁施工人員能夠認(rèn)真對(duì)待本職工作，合理進(jìn)行相關(guān)人員的崗位分配，使其明確自身職責(zé)權(quán)限，以便出現(xiàn)施工質(zhì)量問(wèn)題能夠問(wèn)責(zé)明確。此外，還應(yīng)對(duì)在職人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，保證其施工技術(shù)合格且能遵守職業(yè)道德、進(jìn)行文明施工。

比如，該工程的外環(huán)大橋主橋采用85m+150m+85m三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的分幅設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的單幅橋?qū)?6.75m。主橋平面保持在直線上，其箱梁頂面橫坡控制在-2%而且整個(gè)橋箱梁的底板都處于水平狀態(tài)（見圖1）。單箱單室截面的主梁高（通過(guò)2次拋物線進(jìn)行確定）為9.0m，相關(guān)跨度為3.5m；箱梁頂板設(shè)計(jì)寬度為16.75m，厚度為30cm，底板寬8.75m厚度為32～200cm，從1梁段到合龍段箱梁的腹板厚度分別控制在90cm、70cm、50cm。主橋的最大懸臂長(zhǎng)為74m，其中1～19的工程施工節(jié)段均采用掛籃對(duì)稱懸臂澆筑。在實(shí)際施工過(guò)程中，相關(guān)施工人員必須充分了解該方面的施工工藝，并在實(shí)操過(guò)程中嚴(yán)格做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。

圖1 連續(xù)梁掛籃施工

為了確保橋梁工程質(zhì)量過(guò)硬，應(yīng)在施工過(guò)程中強(qiáng)化橋梁鋼筋的防銹工作，全程使用高性能的鋼筋，并在其表層添加防腐、防銹類的相關(guān)涂層，使其達(dá)到隔離腐蝕或污染等目的。若發(fā)現(xiàn)橋梁鋼筋生銹、腐蝕，施工人員應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施，確保鋼筋生銹部位橋梁鋼筋混凝土的整體質(zhì)量不受影響。此外，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程在施工期間應(yīng)系統(tǒng)地將橋梁鋼筋分成若干等級(jí)，并根據(jù)工程需要選用防腐性能較強(qiáng)的建筑材料。

在橋梁工程的施工現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)高度重視鋼筋混凝土的灌注工作，合理分配鋼筋混凝土灌注的執(zhí)行人員。使工程施工符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，建立工程施工的管理小組，以“一人一崗”的制度模式實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)管理，小組成員至少應(yīng)包括試驗(yàn)人員、項(xiàng)目部經(jīng)理、質(zhì)檢技術(shù)人員等，使其各司其職且權(quán)責(zé)明確，確保出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不會(huì)發(fā)生推卸責(zé)任等不良現(xiàn)象，導(dǎo)致相關(guān)問(wèn)題未經(jīng)妥善處理就不了了之。橋梁鋼筋混凝土灌注應(yīng)在橋梁工程施工之前，實(shí)施相應(yīng)的檢查工作。比如檢查工程施工所需的所有支架，避免任何一個(gè)細(xì)節(jié)出現(xiàn)紕漏；檢查支架上的連接點(diǎn)，避免工程支架的所有連接點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)、不牢靠等情況。檢查模板尺寸及接縫處的密實(shí)性是否符合該橋梁工程施工的相關(guān)要求，并確保底板的清潔程度及模板的穩(wěn)定性，使橋梁鋼筋混凝土的整體質(zhì)量得到有效保證。此外，還應(yīng)做好橋梁施工中的鋼筋及波紋管位等的檢查工作。

步入橋梁鋪裝層的施工環(huán)節(jié)，首先應(yīng)使橋梁鋪裝層的厚度符合設(shè)計(jì)要求，然后選擇彎曲性能較好的建筑材料完成鋪設(shè)任務(wù)，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量缺陷。同時(shí)，還應(yīng)積極關(guān)注橋梁鋪裝層的防水能力，最大限度地避免滲漏水帶來(lái)的各項(xiàng)損失，延長(zhǎng)橋梁使用壽命的同時(shí)節(jié)約資源。此外，還應(yīng)根據(jù)施工場(chǎng)地的自然環(huán)境等，對(duì)橋梁鋪裝層進(jìn)行必要的維護(hù)，選擇可行性較強(qiáng)的施工方式提升橋梁鋪裝層使用年限，全面提升橋梁鋪裝層的使用性能及工程質(zhì)量，力求橋梁在使用過(guò)程中有效避免車輛行駛困難（見圖2）。

圖2 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁鋪裝層施工效果圖

3.3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的相關(guān)參數(shù)控制

橋梁施工控制技術(shù)以結(jié)構(gòu)參數(shù)為模擬分析的核心內(nèi)容，因?yàn)檫@直接決定了分析結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度。由于橋梁截面尺寸常會(huì)影響截面特性的相關(guān)計(jì)算以及相關(guān)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化等方面內(nèi)容。所以橋梁施工控制應(yīng)在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，修正結(jié)構(gòu)尺寸的取值動(dòng)態(tài)并做好相應(yīng)的誤差分析。使結(jié)構(gòu)材料的彈性模量、材料容重及其熱膨脹系數(shù)等指標(biāo)數(shù)據(jù)得到嚴(yán)格控制，最重要的是對(duì)混凝土材料的控制。在實(shí)際施工中應(yīng)做好橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)的相關(guān)調(diào)研工作，并根據(jù)同類橋梁經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工應(yīng)力監(jiān)測(cè)或變形監(jiān)測(cè)等方面誤差的類比分析，最大限度地提高測(cè)量精準(zhǔn)度。全方位管控大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況合理建立相關(guān)的計(jì)算結(jié)構(gòu)模型，并選擇可行度高的分析方法，結(jié)合該模型的研究實(shí)驗(yàn)，不使誤差為橋梁施工帶來(lái)各種不良影響。

與此同時(shí)，還應(yīng)在施工過(guò)程中有效避免溫度變化引起橋梁結(jié)構(gòu)的變形等情況。畢竟不同時(shí)間的測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)，得到的測(cè)量結(jié)果存在一定的偏差，尤其是溫度變化較大的施工區(qū)域（當(dāng)?shù)氐募竟?jié)性溫差、日照以及驟變溫差等都會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際測(cè)量結(jié)果），雖然，控制溫度變化的難度極大，但在實(shí)操過(guò)程中可將施工控制狀態(tài)設(shè)置為某一理想狀態(tài)的特定溫度，力求排除溫變帶來(lái)的各種不利影響。此外，橋梁建筑材料根據(jù)自身性能，在一定條件下也會(huì)存在收縮與徐變等情況，這對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)也頗有影響，尤其是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工的不同階段混凝土加載齡期差異較大，以至于橋梁徐變參數(shù)發(fā)生改變。因此，在施工技術(shù)控制中必須細(xì)致分析該類影響因素，合理選用實(shí)用性較強(qiáng)的計(jì)算模型及相應(yīng)的徐變參數(shù)，精準(zhǔn)橋梁施工各環(huán)節(jié)的管理工作。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程在施工過(guò)程中，難免會(huì)受到各種因素的困擾，橋梁工程的施工工藝流程與相關(guān)技術(shù)指標(biāo)會(huì)隨著施工現(xiàn)場(chǎng)的各種因素變化做出合理性的調(diào)整。而且大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在落成之際，其工程施工技術(shù)指標(biāo)與橋梁使用性能也存在一定的差異。因此，對(duì)于工程施工人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)根據(jù)橋梁施工設(shè)計(jì)方案持續(xù)引進(jìn)高端施工技術(shù)，確保橋梁工程施工有序進(jìn)行。高度重視一切影響工程質(zhì)量的影響因素，高效選擇可行性較強(qiáng)的解決方案，避免一切漏洞，規(guī)避因?yàn)闃蛄嘿|(zhì)量帶來(lái)各種安全隱患，力求促進(jìn)橋梁事業(yè)的永續(xù)發(fā)展。