鋼筋混凝土組合連續(xù)箱梁橋施工控制技術

白長宇 山東方大工程有限責任公司

1 前言

隨著生產(chǎn)生活場所的不斷改善，對道路交通提出了越來越高的要求。在公路橋梁建設中，先進建筑材料、施工設備和施工技術的不斷開發(fā)和應用，不僅使交通基礎設施取得了長足進步，而且為其可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。目前，鋼筋混凝土組合連續(xù)箱梁施工技術已廣泛應用于橋梁工程中。不僅提高了橋梁的加固性能和承載能力，且大大提高了橋梁的施工水平，充分發(fā)揮了其在橋梁施工中的作用，最大限度地提高和保證了橋梁質(zhì)量。

2 施工中的問題分析

2.1 壓漿堵塞

施工人員的施工經(jīng)歷不夠豐富或?qū)夹g認識欠缺，在預應力混凝土的施工作業(yè)時，出現(xiàn)了野蠻施工，并且未能進行混凝土維護管理工作，可能出現(xiàn)了堵塞預留管線的情形，導致無法順利進行張拉力工作，對鋼筋直徑與張拉施工的實際效果造成了負面影響。在工程實踐拉長數(shù)值與理論測算數(shù)值之間存在著很大的偏差，對橋梁的施工費用與施工工期都帶來了很大的不利影響。

2.2 拉伸長量不足

在橋梁的施工過程中，常會存在預應力鋼筋拉伸量不夠的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的影響因素大致為：由于預應力鋼筋的長度并不順直，從而導致了預應力鋼筋的平均張拉應力，在最大張拉應力沒有改變的情況下，因摩擦力的作用而大大減?。挥捎谠诶碚撛O計中使用的彈性模量數(shù)值與真實的彈性模量數(shù)據(jù)之間存在偏差，實際伸長量也與理論設計中得到的伸長量具有一定偏差[1]。

2.3 現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫問題

2.3.1 日照溫差

混凝土的熱傳導特性差，短時間內(nèi)的高溫導致混凝土表層與里層間形成了溫差，形成高溫變化。當這種變化過程遭受內(nèi)外約束阻礙時會形成溫差應力，而這些由溫差形成的拉應力也不可忽視，有可能比荷載形成的應力還大，導致所有的現(xiàn)澆鋼筋直徑混凝土構件都形成裂紋，給結構的正常安全運營造成嚴重影響。

2.3.2 外力作用導致橋梁開裂

橋梁上因直接受外力作用形成的斷裂，叫作結構性斷裂裂縫。在設計階段，如果工程設計人員對鋼筋混凝土橋的承重測算錯誤，實際橋面承重能力過低，或者橋面長時間超負荷承重，最終會造成橋面發(fā)生斷裂或倒塌。在施工階段，如果不按照圖紙預案進行施工，或任意更改施工順序，或在工藝上出現(xiàn)了很大問題，均會導致大橋發(fā)生結構性破壞，如不進行補強，則裂痕將會長期出現(xiàn)，且愈來愈大，最后會造成大橋結構因無法承載而倒塌。在實際使用階段，由于大型卡車所產(chǎn)生的超負荷承重、交通事故、地震、波浪沖蝕等自然原因，也會造成混凝土產(chǎn)生裂紋[2]。

3 預應力施工技術的應用

3.1 橋梁受彎構件

隨著建筑行業(yè)的日益發(fā)達，許多新型的土木工程方法不斷涌現(xiàn)，而預應力方法在橋梁施工方面具有突出的優(yōu)勢，使橋梁的穩(wěn)定性和工程質(zhì)量得到了很大的提高，目前主要應用于橋梁受彎結構中和路面橋梁的補強等方面。橋梁使用的加固復合材料是一種厚度較大的碳纖維，采用對鋼筋混凝土路面橋梁受彎構件添加活性炭纖維片層的方法，使其極限拉應力和極限強度均有所增加，從而增加路面橋的強度。

3.2 橋梁加固施工

公路橋梁在設計時，增加承載力的方式大多采取了補強結構材料和改善構件特性的方法，可以通過直接增加預應力到該結構上，讓其預先形成拉應力，使其在最大彎矩情況下，結構出現(xiàn)拉應力的可能性大大降低。

3.3 鋼筋混凝土多跨連續(xù)橋梁

多跨度大橋，在結構承載力上主要有負最大彎矩區(qū)和正最大彎矩區(qū)兩大主要受力區(qū)域，跨座中多為正最大彎矩區(qū)，在支座的中心處則通常為負最大彎矩區(qū)，當極限抗剪承載力或者連續(xù)大橋的極限抗折彎承載力無法達到實際的應用條件時，也可運用預應力技術對其進行相應的加固處理。

4 連續(xù)箱梁橋施工措施

4.1 滿堂支架與模板搭建方法

4.1.1 地基施工

因為公路橋梁項目大多位于野外，且地質(zhì)環(huán)境復雜，故地基的承載水平一直很低。為防止在箱梁施工中支架地面發(fā)生下沉現(xiàn)象，需要對支承水平小的地面進行施工，通常采用的辦法為換填法，即清除非適用物料后，使用硅灰土和少許砂漿逐層回填并壓實振搗，分層厚度≤20cm，這樣可以保證對不同層的夯實效果，從而確保地基承載能力達到工程設計和規(guī)范的要求[3]。

4.1.2 模板支架安裝

針對碗扣型的滿堂支架構件，支撐在放置前，首先從起點將中心軸線拿起來，在曲線半徑偏小的地方，再將支撐由中部分成兩個，并且有效重合支撐軸與該段箱梁項目的中心軸線上的起點，然后再對其進行連接，并按照支撐立桿規(guī)劃距離，在垂直中心線的左右兩端各設有混凝土墊塊、底座，使這些分段的支撐縱橫方向都基本處于同一個平面條件下，就可以完成支架裝配工作。

箱梁滿堂支架的安裝間距一般是縱橋向1m，橫橋向1m，支點周圍支架要加密間距為0.4m～0.5m；橫向平衡鋼管以每層門架式安裝一次，在支架底部、頂層裝有掃地桿和收頂桿，在支架上橫向隔離了三排施工剪刀撐一行：檢測放樣、設置托底調(diào)平、底部門架式、橫向水平管道、頂部門架式、施工調(diào)整桿、設置頂托調(diào)平、剪切機支撐和斜支架。

4.1.3 支架預壓

在支架安裝后進行預壓，根本目的是更精確地測量出支撐在地基表面上的硬度與堅固性，從而解決整個支撐過程產(chǎn)生的彈性與非彈性變化，以及地基形狀。預壓環(huán)節(jié)便是精準檢測的過程，可以監(jiān)測梁段在荷載影響下產(chǎn)生的變化現(xiàn)象。針對外部支撐在2m處必須制定相應的防御策略，用來防止遇到雨雪天氣時降雨滲入支架中，從而導致支撐地基的變形或者下沉，預壓完畢后要正確調(diào)節(jié)整個支架，以確保其符合支架的施工技術規(guī)范及要求[4]。

4.2 鋼筋捆綁處理

4.2.1 鋼筋生產(chǎn)與入模

橋梁使用的鋼筋都是由鋼筋工廠制造，然后通過運輸車運送到澆筑現(xiàn)場。鋼筋入模前，首先要檢驗鋼筋的尺寸和材質(zhì)，檢驗合格后才能進行鋼筋入模處理，內(nèi)模一般采取加工廠生產(chǎn)、吊車提升等方式處理。在吊取內(nèi)模后，將整個箱梁由兩端朝中心方向吊裝，整個箱梁再由一段變截面內(nèi)膜、兩個2.44m內(nèi)膜和一節(jié)1.77m內(nèi)膜所組成。梁骨架在澆筑前，首先要處理好底座鋼板安裝問題，再設置橫梁鋼筋骨架，并增設適當墊塊。針對該部分的鋼筋捆扎與施工，則需要先在腹層上準確標記，以確保最精準的捆綁鋼筋直徑。而施工時內(nèi)模也需要先在前者完成后進行檢驗，檢查合格后再進行內(nèi)模處理。

4.2.2 頂板鋼筋捆綁

在進行上述工作之后要捆綁頂板鋼筋直徑線，在這一過程中，首先標注頂板邊條，然后按照施工單位的建筑效果圖逐步預埋，防止在一些部位發(fā)生安裝錯誤的情況。鋼筋在捆綁階段，要及時檢查鋼筋頂部高度；當鋼筋捆綁完成后，開始支撐翼板兩邊混凝土模板，并在距混凝土邊10cm 處釘入口徑3cm 的半圓PVC管，作為滴水溝模型。

4.2.3 混凝土澆筑處理

針對混凝土澆筑施工工作，也要按照一定的工藝加以管理。第一步為澆筑橫梁與腹板，然后為地面，最后是腹板的補料和頂部的混凝土澆筑。所有施工階段都需要進行相應的施工方式，混凝土用罐車輸送、泵車運輸。針對橫梁施工階段，當澆筑至2/3處時，必須對箱梁腹層混凝土進行處理，每次的腹層施工寬度為一跨，腹層混凝土施工過程采用的方式為分段施工，管理好各個樓層混凝土的厚度，即限制在30cm范圍以內(nèi)，并保證兩側混凝土施工標高一致。混凝土放料時，應當在頂板鋼筋兩端設有膠合板，使料從腹板上送入腹層內(nèi)。在腹板單元的混凝土振搗中每側設置兩人，混凝土在振搗時要牢固，每點插進的土壤地層混凝土不能高于5cm，在腹板混凝土的澆筑環(huán)節(jié)中，要有專人對翼子板上和動脈內(nèi)膜頂散落的混凝土及時清理。翻入動脈內(nèi)膜底部位置的混凝土坍落度也要相應增加，以免在橫梁底部因鋼筋直徑太密，與底板混凝土之間形成裂縫，在施工的全過程中要嚴格管理底層混凝土的施工厚度。

4.2.4 預應力筋張拉和設置

鋼絞線采用常見的Φ15.24mm 高性能低松弛外部預應力材質(zhì)。而塑料波紋管則按照要求由廠家提供，波紋管在入場時要仔細檢查，口徑、強度都要達到制孔的規(guī)范，在使用之前進行復檢。波紋管接頭利用套接方法，長度根據(jù)施工需要截制。在安裝內(nèi)側模板前，先從波紋管中穿過縱向鋼束，或與波紋管配合安置，當進行張拉時，對螺旋千斤頂、壓力器、油管壓力泵結構也要按照實際狀況進行相應檢查，以確定張拉與儀表讀數(shù)間的聯(lián)系。對配套檢驗的設施分組編號，且不得混淆，在設置與張拉施工結構前，先檢查錨墊木、孔中與連接器等，且錨口表面必須要與管路垂直，且錨口中線需對準管路中線，孔道口要暢通無雜物，鋼絞線要能在管上隨意滑動，校核完成后，采用千斤頂進行張拉。鋼束張拉工藝按照設計要求的工藝進行。擠混凝土作業(yè)應一次性進行，不得中途停車，如果擠混凝土受阻、停車時間超過40min，則應及時清除混凝土泵上的混凝土漿，重新進行擠混凝土，最后采用與箱墩同級配的混凝土進行封錨。

4.2.5 支架地基的處理

（1）支架地基的處理。這是梁橋滿堂支架施工的一個關鍵環(huán)節(jié)，必須認真細致地進行。對不符合承載力要求的地基（如淤泥、腐殖土、未經(jīng)有效壓實的施工坑洞、松散、軟彈等），都應予以立即清理，并用性能較好的填充物做合理的分層填和壓實處理。一般要求按土方路基93 區(qū)填筑路基要求進行建設，一般填筑或換填為三級以上，每層均厚30cm以內(nèi)，提高了各個層面壓實率，保證強度滿足要求。特殊情況不良地基，尚需加厚或作地基強化處理。（2）支架立桿與地面的對接處理。過去慣用的方式是墊枕木，但這種方式的主要弊端是枕木容易因為下雨浸泡等因素造成下陷。此外，木料現(xiàn)已經(jīng)變成一項短缺資源，因此使用枕木作為支墊成本也相對較大，不如使用相對厚的混凝土硬化層更加經(jīng)濟。硬化層厚度需經(jīng)地基承載能力試驗確認后，兼作合理限制，既不能由于厚度不夠使承載能力減小，又不能因盲目超厚而導致施工成本浪費，通常為厚度10cm 的C15混凝土[5]。當使用碗扣支撐時，由于同一支撐矩陣對地基平面的要求都是同一水平面，應注意平整度的精細化控制，地基存在縱坡時應用臺階處理，支架相應分為兩個相鄰矩陣。（3）較陡斜坡地基的處理。當滿堂支架搭設在斜坡（包括自然原地面斜坡、橋臺錐坡、已有公路邊坡等）上面時，應將斜坡修建成臺階狀，并采取措施使臺階穩(wěn)固。不能將滿堂支架直接搭設在未做臺階處理的斜坡上，否則在支架受力時會形成往下的斜向滑動面，使支架底部滑動，導致支架垮塌。

4.2.6 做好現(xiàn)場溫度控制

考慮到內(nèi)外部溫度變化對現(xiàn)澆鋼筋混凝土裂紋產(chǎn)生的危害，施工單位應進行施工現(xiàn)場溫控工作，使現(xiàn)澆鋼筋混凝土的內(nèi)外部溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，以防止高溫裂紋的發(fā)生。以某橋工程為例，施工單位在澆筑前就按照橋梁工程參數(shù)規(guī)定，明確現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)外部溫度之差應限制在20℃以內(nèi)，并通過以下辦法做好現(xiàn)場控制工作。

第一，內(nèi)部降溫措施。在對現(xiàn)澆鋼筋混凝土澆筑之前，施工單位必須預留內(nèi)部供熱量管，一般選用Φ48mm 的鐵管，共鋪12 層，每層冷卻水管道的水平間距為1.2m。當混凝土施工24h后，經(jīng)由混凝土產(chǎn)生水化熱量增加了現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)溫度后，再向冷卻水管道通進冷水，以減少現(xiàn)澆鋼筋混凝土內(nèi)的高溫。為保證內(nèi)外部溫度相差＜20℃，在冷卻水管道的出入口要設有感應器，可以測量出水的溫度和壓強，并要求出流溫度＜40℃。

第二，保溫保濕養(yǎng)護。為了防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土產(chǎn)生高溫開裂，施工單位必須在現(xiàn)澆鋼筋混凝土表面出現(xiàn)降溫后，及時進行保溫保濕養(yǎng)護。而因為在該橋梁工程中現(xiàn)澆鋼筋混凝土為墩體結構，所以施工單位在主體結構頂部覆蓋了四層結構，并根據(jù)從頂層向外的順序，依次是玻璃層、麻袋、玻璃層、麻袋[6]。貼近頂部的玻璃層用來保濕，中間層的玻璃膜則用來隔絕低溫降雨，以防止雨水影響現(xiàn)澆的鋼筋混凝土硬化，同時，施工單位還采用了塑料薄膜包覆在模板外面，以防止混凝土表面的熱能擴散到空氣中，從而增加了混凝土表面溫度，并減小上下溫差。當混凝土表面強度差達到0.5MPa 后，在墩體頂面處的結構側面再澆筑個圈磚，并留出小孔，以控制排放的空氣冷卻后流動到現(xiàn)澆鋼筋材料混凝土側面，從而增加了表面溫差。經(jīng)以上的保護方法連續(xù)14d，有效防止了現(xiàn)澆鋼筋直徑混凝土發(fā)生的早中期高溫開裂。

5 結束語

綜上所述，造成橋梁現(xiàn)澆鋼筋混凝土斷裂的主要根源，就是混凝土水化熱、內(nèi)部溫度變化、約束條件和鋼筋壓縮變化。經(jīng)過研究，工程建設機構要做好混凝土的控制，并進行現(xiàn)場控制，調(diào)整混凝土施工工藝，完善混凝土施工控制，有效控制各種產(chǎn)生裂紋的原因，改善現(xiàn)澆混凝土的混凝土澆筑效率，從而改善整個現(xiàn)代化工程的品質(zhì)。