大跨度巨型鋼筋混凝土梁施工技術(shù)

周松

合肥市重點(diǎn)工程建設(shè)管理局 安徽 合肥 230001

引言

大跨度建筑巨型鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工工藝要求相對(duì)較高，優(yōu)勢(shì)是砼澆筑施工難度系數(shù)較大?；诖?，本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)大跨度巨型鋼筋砼梁施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，希望能為未來相似的施工組織提供有效的參考依據(jù)。

1 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工控制技術(shù)

1.1 橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力的控制

為了控制橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的多余應(yīng)力，需要讓工作人員使用千斤頂，張力測(cè)試儀器，壓力表等儀表完成橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力的輔助工作。當(dāng)壓力表的測(cè)試結(jié)果顯示出高于1.5級(jí)時(shí)，可以使用預(yù)應(yīng)力鋼材完成應(yīng)力控制方法測(cè)試內(nèi)容，并根據(jù)其伸長的數(shù)值完成比對(duì)，以便于橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力保持在合理范圍之內(nèi)為接下來的工作做準(zhǔn)備[1]。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的控制

為了保證橋梁的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，除了保證各個(gè)環(huán)節(jié)合乎標(biāo)準(zhǔn)之外，需要判斷整體的效果。利用軸心壓的計(jì)算方式測(cè)算預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，根據(jù)得出的結(jié)果判斷其是否同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)保持一致，能保持穩(wěn)定性安全性。

1.3 橋梁工程模型搭建

橋梁設(shè)計(jì)的基本原理是需要掌握橋體結(jié)構(gòu)的尺寸規(guī)劃，荷載大小，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，鋼筋水泥分配等模型設(shè)計(jì)的搭建。計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)師提供的虛擬數(shù)值進(jìn)行分析，完成建模，演示橋梁施工原理。利用計(jì)算機(jī)軟件完成施工過程的虛擬演練，分析支座沉降，混凝土收縮徐變，預(yù)計(jì)加應(yīng)力，移動(dòng)荷載等橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)接收的外力影響。根據(jù)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，分析施工地點(diǎn)的地層結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行施工挖掘作業(yè)期間，要根據(jù)相應(yīng)的支護(hù)襯砌的設(shè)計(jì)和數(shù)字計(jì)算的方法，在進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。利用現(xiàn)代的非線性分析專業(yè)手法，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境評(píng)估開挖之后的地形力學(xué)環(huán)境，優(yōu)化橋梁的支護(hù)體系設(shè)計(jì)，選擇合適的原理和方法。在進(jìn)行橋梁施工期間，盡可能選擇最新的施工技術(shù)，在主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法上，要根據(jù)橋梁整體的受力特征選擇盾形結(jié)構(gòu)的橋梁，順應(yīng)橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)和潮流走向。要詳細(xì)勘察施工地點(diǎn)的自然環(huán)境氣溫變化，地質(zhì)環(huán)境等因素對(duì)于技術(shù)施工是否存在影響。

2 實(shí)際案例分析

2.1 工程項(xiàng)目

某商場(chǎng)項(xiàng)目在當(dāng)?shù)匾?、二層設(shè)置架空商業(yè)展廳。為滿足大跨度、大空間商業(yè)環(huán)境的要求，設(shè)計(jì)圖紙要求使用巨型預(yù)應(yīng)力大跨度砼混合結(jié)構(gòu)體系開展施工，其中梁構(gòu)件截面尺寸為1200mm×2870mm，凈跨度35.2m，線荷載89.78l（N/m）。巨型預(yù)應(yīng)力大跨鋼筋砼梁的配筋情況。

2.2 大跨度預(yù)應(yīng)力梁（板）應(yīng)用BIM

2.2.1 預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)用BIM技術(shù)主要環(huán)節(jié)。

2.2.1.1 利用BIM信息化三維模型軟件對(duì)預(yù)應(yīng)力梁及梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋、波紋管與鋼柱、牛腿的位置實(shí)施高精度定位，導(dǎo)出鋼柱及鋼筋定位施工圖以確保鋼柱上預(yù)留孔定位精準(zhǔn)，避免在密集的鋼筋中出現(xiàn)梁柱復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位、波紋管與型鋼的碰撞。

2.2.1.2 BIM三維軟件建立預(yù)應(yīng)力梁模型后，利用其可視化的特性，梁截面尺寸600mm×2000mm，大跨度梁內(nèi)部復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的鋼筋、波紋管與型鋼的穿插先后順序進(jìn)行合理排布，并實(shí)施高仿真度大跨度梁的高支模體系搭建模擬和計(jì)算受力點(diǎn)，提出搭建高支模系統(tǒng)的需要注意的重點(diǎn)、難點(diǎn)，并實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)有針對(duì)性的安全技術(shù)交底，提早把現(xiàn)場(chǎng)高支模作業(yè)可能發(fā)生的易發(fā)質(zhì)量安全事故點(diǎn)解決，以降低高支模復(fù)雜結(jié)構(gòu)搭建施工技術(shù)難度和后續(xù)加固措施發(fā)生的人工、材料費(fèi)用，一步到位安裝成功減少工期的拖延。

2.2.1.3 預(yù)應(yīng)力梁的主要受力節(jié)點(diǎn)通過BIM軟件可視化動(dòng)態(tài)模擬功能，逼真地呈現(xiàn)在技術(shù)人員面前，鋼筋工人、澆筑混凝土工人也能很容易地掌握施工順序，綁扎難點(diǎn)、波紋管定位、預(yù)留孔洞位置，直接實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者意圖，施工方案實(shí)施效果好，較好保證施工質(zhì)量[2]。

2.2.1.4 BIM應(yīng)用技術(shù)能精確計(jì)算所需要的鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，極大地減少材料切割造成的浪費(fèi)。

2.2.2 預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)用BIM技術(shù)施工主要流程。

2.2.2.1 建立預(yù)應(yīng)力梁BIM數(shù)據(jù)模型，進(jìn)行施工技術(shù)交底。

2.2.2.2 與普通預(yù)應(yīng)力梁環(huán)節(jié)相同，梁底進(jìn)行高支模施工，綁扎鋼筋，波紋管支撐系統(tǒng)安裝以及預(yù)應(yīng)力筋穿入后準(zhǔn)備張拉前，增加BIM建立的模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝部位進(jìn)行對(duì)照檢查步驟。

2.2.2.3 封好大跨度預(yù)應(yīng)力梁側(cè)方模板，綁扎樓板鋼筋，組織建設(shè)、監(jiān)理進(jìn)行隱蔽驗(yàn)收，檢查合格后現(xiàn)場(chǎng)澆灌混凝土，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉，灌漿、切余筋最后封錨。

2.2.3 預(yù)應(yīng)力梁施工操作要點(diǎn)。

2.2.3.1 非預(yù)應(yīng)力筋綁扎（主要為節(jié)點(diǎn)）。首先要保證普通鋼筋的定位準(zhǔn)確，應(yīng)用BIM技術(shù)建模能確保普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋、波紋管位置滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋綁扎順序可采用BIM進(jìn)行仿真模擬。

2.2.3.2 有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋布筋。有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋布筋在安裝波紋管前，要把支承波紋管的鋼筋支架綁扎并固定好位置，綁扎支架的間距不超過1.5m。波紋管穿入前的位置是有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋自梁、底板端頭進(jìn)入，一邊進(jìn)入一邊使用連接套管，連接套管兩個(gè)端頭部位要專用黏膠帶仔細(xì)纏繞，注意在穿入過程中觀察波紋管是否有損傷或破壞，一旦發(fā)現(xiàn)有破損，立即使用專門黏膠帶反復(fù)纏繞。對(duì)于波紋管到達(dá)指定位置后，依照預(yù)應(yīng)力筋布筋要求把相應(yīng)數(shù)量的鋼絞線依順序打開，而且要把鋼絞線制作成束后，從波紋管的兩端按順序穿越，在穿越波紋管時(shí)，一定要小心進(jìn)行不能將波紋管戳穿，而且兩個(gè)端頭露出的鋼絞線的長度要一致。

2.2.3.3 預(yù)應(yīng)力布筋操作工藝。波紋管接頭處選用直徑大于3～5mm連接件進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接接頭應(yīng)大于200mm，連接完成后使用專用粘膠帶進(jìn)行密封，注漿前檢查接縫處是否嚴(yán)密以防灌漿時(shí)會(huì)漏出。波紋管在孔道的一頭和預(yù)埋墊板喇叭管連接，并設(shè)有泌水排氣孔和灌漿孔在預(yù)應(yīng)力梁布筋中的指定位置，派專人認(rèn)真檢查安裝的波紋管是否有破損。每一個(gè)波峰部位的設(shè)置一個(gè)專門排氣孔。預(yù)應(yīng)力布筋過程中注意對(duì)波紋管安裝操作的規(guī)范性，盡可能控制不能多次重復(fù)彎曲波紋管，避免管壁發(fā)生破裂，使用電焊時(shí)還要注意電焊火花不能燒傷管壁。

2.2.3.4 澆筑砼。鋼筋布置綁扎完成后，施工、建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)相關(guān)人員聯(lián)合隱蔽驗(yàn)收，合格后再澆筑混凝土，澆灌混凝土?xí)r注意對(duì)承壓板、錨板周邊振搗密實(shí)，振動(dòng)棒控制力度注意不能碰到預(yù)應(yīng)力筋波紋管、支撐架以及端部預(yù)埋部件。

2.2.3.5 預(yù)應(yīng)力張拉錨固。預(yù)應(yīng)力張拉錨固時(shí)間要等到混凝土滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后實(shí)施，大跨度梁預(yù)應(yīng)力筋張拉灌漿完畢后梁下方的支撐才能拆除，張拉人員佩戴安全帽、安全帶進(jìn)場(chǎng)作業(yè)。張拉前選擇有黏結(jié)鋼絞線Φs15.24，強(qiáng)度級(jí)別1860MPa，錨具均采用多孔夾片Ⅰ類錨具，250噸千斤頂和油表用前六個(gè)月校驗(yàn)。張拉中通過應(yīng)力控制為主，實(shí)行油表讀數(shù)、伸長值測(cè)量進(jìn)行雙控管理，張拉記錄要精確到毫米，實(shí)際伸長值控制在理論伸長值6%以內(nèi)。張拉時(shí)無法一步到位時(shí)，伸長值讀數(shù)150～200mm時(shí)應(yīng)立即回油再實(shí)施第二次張拉，張拉過程中一旦發(fā)現(xiàn)砼破裂、鋼絞線斷絲斷束時(shí)立即停止張拉，等待研究清楚原因再進(jìn)行，必須控制在200mm范圍以防張拉超出正常值出現(xiàn)安全事故[3]。

2.2.3.6 孔道灌漿封錨。有黏結(jié)鋼絞線張拉后停止留置12小時(shí)，專業(yè)技術(shù)人員查看鋼絞線錨固情況，如無特殊情形則用水灰比0.4-0.45、標(biāo)號(hào)為42.5普通硅酸鹽水泥進(jìn)行灌漿，灌漿前用清水試轉(zhuǎn)正常后再進(jìn)行灌漿，檢查孔道兩端錨具是否正常，發(fā)現(xiàn)異常立即處理，灌漿泵派專人負(fù)責(zé)看管，灌漿要一次性完成，待最后一個(gè)排氣孔冒出連續(xù)的濃漿，直至另一端冒出濃漿為止。灌漿完成24h后使用角磨機(jī)進(jìn)行逐條切除多余預(yù)應(yīng)力筋，再進(jìn)行封錨工作。

2.3 施工過程的質(zhì)量控制

2.3.1 技術(shù)準(zhǔn)備階段。在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力施工之前要確定橋梁工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，實(shí)地考察橋梁施工的真實(shí)地理情況，根據(jù)橋梁的受力等級(jí)劃分，工程結(jié)構(gòu)的施工順序確定施工日程安排。相應(yīng)的需要按需準(zhǔn)備材料，安排施工設(shè)備和施工方式。判斷橋梁預(yù)拱度的真實(shí)需要，為了使其保持在規(guī)定數(shù)值之內(nèi)，要使用應(yīng)用線性控制技術(shù)控制橋梁預(yù)拱度。為了使橋梁的形狀同設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)實(shí)需要保持一致，要慎重選擇橋梁截面的形狀。我國當(dāng)下常使用的槽型和T型橋梁截面在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中的使用頻次較少，為了提升大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的承載作用效果，可以使用變截面型的橋梁截面。

2.3.2 加強(qiáng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。橋梁施工工程對(duì)于專業(yè)知識(shí)的要求尤為嚴(yán)格，設(shè)計(jì)多方面的知識(shí)技能，比如工程機(jī)械、土力學(xué)等等，這就要求施工技術(shù)員和設(shè)計(jì)員應(yīng)該具有扎實(shí)的知識(shí)功底。因此在施工之前不僅要做好充分的考量，不僅要求設(shè)計(jì)有過關(guān)，還應(yīng)該根據(jù)國家出臺(tái)的相關(guān)規(guī)范，制定可行的施工方案。橋梁大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土工程隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步趨于復(fù)雜化發(fā)展，因此應(yīng)該高度重視相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)、引進(jìn)先進(jìn)的橋梁大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土工程設(shè)備，創(chuàng)造專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，使得構(gòu)建過程規(guī)范化，培養(yǎng)能夠應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況的隊(duì)伍，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)以及不合理狀況具有一定的預(yù)測(cè)性及解決能力。將橋梁大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土工作掌控好，以確保橋梁工程的順利開展。

2.3.3 施工工藝的把控。施工工藝有效的運(yùn)用對(duì)于施工質(zhì)量具有關(guān)鍵作用，再加大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土施工方面，工藝的需求是比較高的，假如不強(qiáng)化對(duì)于施工藝把控的力度，極易導(dǎo)致大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土的施工質(zhì)量發(fā)生問題，進(jìn)而對(duì)構(gòu)造穩(wěn)固性造成影響。對(duì)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土的施工方案實(shí)施嚴(yán)格審查，強(qiáng)化相應(yīng)工作人員間的交流以及溝通，進(jìn)而確保施工方案合理性以及精準(zhǔn)性，使施工效率得到提升，保證安全施工。而且，強(qiáng)化對(duì)于施工方案審核，對(duì)于施工方案內(nèi)容的完善具有關(guān)鍵的影響，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)到方案當(dāng)中所存有情況，而且制定出解決手段，避免延時(shí)以及返工等問題發(fā)生。對(duì)于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土所需要施工材料實(shí)施嚴(yán)格檢測(cè)，保證材料的質(zhì)量與現(xiàn)實(shí)施工需要是相符合的。檢測(cè)進(jìn)程當(dāng)中只要發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量狀況，需要及時(shí)對(duì)材料實(shí)施更換工作，從而確保大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土施工的安全以及質(zhì)量。

2.3.4 安全施工。橋梁施工的順利進(jìn)行，離不開施工技術(shù)人員的共同努力，這就要求各個(gè)施工技術(shù)人員遵守相關(guān)規(guī)定合理操作儀器，將完全問題放在首位。施工現(xiàn)場(chǎng)有許多危險(xiǎn)源需要施工前做好安全措施以及安全培訓(xùn)工作。機(jī)器的運(yùn)作離不開電器設(shè)備，在安裝電路時(shí)應(yīng)該聘請(qǐng)專業(yè)人員進(jìn)行安裝，確保電路安全，并在培訓(xùn)將安全注意事項(xiàng)列清楚。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該嚴(yán)格看管，對(duì)于非工作人員禁止入內(nèi)，并且將容易出現(xiàn)安全問題的地方做好護(hù)欄，以免因?yàn)槭韬鲈斐扇藛T傷害。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)格檢查，對(duì)于不遵守相關(guān)規(guī)定的給予一定處分，例如不戴安全帽以及不穿工裝等現(xiàn)象。做好全方位的安全教育工作，確保橋梁大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土施工的順利開展是至關(guān)重要的[4]。

3 結(jié)束語

因?yàn)榱航孛娲?，鋼筋直徑大，?shù)量多，應(yīng)采用明式綁扎、分段綁扎等方法。澆筑砼時(shí)，必須注意砼模具溫度和分層澆筑高度，加強(qiáng)砼測(cè)溫管理，當(dāng)砼內(nèi)外溫差過大時(shí)，應(yīng)使用適當(dāng)措施將砼內(nèi)外溫差減少。