淺析預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋主梁施工技術(shù)

周輝

（四川省公路院工程監(jiān)理有限公司，四川 成都 610000）

連續(xù)剛構(gòu)橋具有行車平順、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便、造價(jià)低、施工方便及抗震性能良好的特點(diǎn)。連續(xù)剛構(gòu)主梁與墩結(jié)合更為合理，能有效減少主梁內(nèi)的彎矩、抗彎強(qiáng)度和抗扭剛度，能更好地滿足較大跨徑的受力要求。但是，連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)較復(fù)雜，掛籃懸澆施工高空作業(yè)難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)隱患高。0號(hào)塊托架施工、懸澆掛籃設(shè)備、預(yù)壓工作、混凝土強(qiáng)度、鋼筋、預(yù)應(yīng)力等質(zhì)量控制及施工監(jiān)控量測(cè)極為重要，一旦主梁節(jié)段澆筑后發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行糾偏或返工的難度極大，成本高且工期損失大，所以在各施工環(huán)節(jié)中的質(zhì)量控制是橋梁能否順利合龍的保障，更是橋梁工程耐久性的關(guān)鍵。為確保橋梁工程施工安全及功能質(zhì)量滿足要求，本文結(jié)合廣安羅渡渠江大橋的施工監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋主梁施工技術(shù)與質(zhì)量控制注意事項(xiàng)及施工監(jiān)控量測(cè)的重要性等方面進(jìn)行分析總結(jié)，從而為更進(jìn)一步提高連續(xù)剛構(gòu)橋主梁施工而提供技術(shù)借鑒。

1 0號(hào)塊托架施工

0號(hào)塊托架采用銷接式拼裝牛腿支架，因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在橋梁工程臨時(shí)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。特別是大型橋梁現(xiàn)澆0號(hào)塊結(jié)構(gòu)一般自重較大，對(duì)臨時(shí)結(jié)構(gòu)要求較高，三角牛腿結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用。三角牛腿結(jié)構(gòu)為墩柱預(yù)埋鋼板、連接螺桿和爬錐組成的連接結(jié)構(gòu)，牛腿支架與墩柱之間通過(guò)牛腿和連接螺栓與墩柱預(yù)埋件相連，各桿件之間通過(guò)帶耳板的牛腿進(jìn)行連接，連接均采用銷接結(jié)構(gòu)。為確保結(jié)構(gòu)安全，軸銷及牛腿與墩柱之間連接的螺栓均采用40Gr材料，淘汰傳統(tǒng)的焊接工藝，避免因焊縫不合格而造成施工安全風(fēng)險(xiǎn)。然后，在墩身間安裝工字鋼橫梁和縱梁，連接成整體后安裝貝雷梁及分配梁。

托架體系安裝完成并對(duì)各部件檢查合格后進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓的目的是驗(yàn)證托架整體強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，消除非彈性變形。托架預(yù)壓荷載為施工荷載重量的120%，分級(jí)進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓方式可分為堆載預(yù)壓及反力預(yù)壓。最常見(jiàn)的支架預(yù)壓為堆載預(yù)壓，堆載預(yù)壓的缺點(diǎn)是工序繁瑣、成本高、進(jìn)度慢且危險(xiǎn)性較高；反力預(yù)壓的優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作方便、保障安全且節(jié)約工期。因此反力預(yù)壓已被廣泛應(yīng)用，但需提前在承臺(tái)施工中預(yù)埋精扎螺紋鋼，為后期反張拉提供錨固力。通過(guò)在承臺(tái)上預(yù)埋的精扎螺紋鋼為反張拉提供錨固力，在支架上方安裝反張拉設(shè)備，通過(guò)張拉力達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)預(yù)壓的目的。

2 掛籃

掛籃應(yīng)經(jīng)專門設(shè)計(jì)并由專業(yè)的生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工制作。掛籃主要由承重結(jié)構(gòu)、懸吊系統(tǒng)、錨固裝置、行走系統(tǒng)和工作平臺(tái)等組成。在掛籃制作中，要確保掛籃的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求，同時(shí)應(yīng)結(jié)合橋梁自身設(shè)計(jì)參數(shù)及主梁的分段情況等因素進(jìn)行綜合考慮，確保掛籃制作的合理性、經(jīng)濟(jì)性與安全性。一般掛籃與主梁段的重量比不應(yīng)大于0.5，且掛籃的總重量不得大于設(shè)計(jì)要求，掛籃的最大變形不應(yīng)大于20mm。掛籃在澆筑及行走時(shí)抗傾覆安全系數(shù)、錨固安全系數(shù)、水平限位系統(tǒng)安全系數(shù)均應(yīng)大于2。掛籃制作完成后，需對(duì)掛籃進(jìn)行整體性能測(cè)試，確保掛籃的安全性及使用功能滿足要求。

掛籃在荷載作用下將產(chǎn)生非彈性和彈性變形。掛籃的變形包括主桁架受力引起的彈性變形、吊帶受力引起的彈性變形、結(jié)構(gòu)在荷載作用下由于加工精度等原因產(chǎn)生的非彈性變形。掛籃安裝完成并對(duì)各部件檢查合格后，在主梁懸澆施工前必須進(jìn)行預(yù)壓。掛籃預(yù)壓的主要目的是消除掛籃非彈性變形而確定彈性變形，驗(yàn)證掛籃的整體安全性和穩(wěn)定性。預(yù)壓同托架預(yù)壓原理，可采用反力預(yù)壓，預(yù)壓荷載為施工荷載重量的120%，分級(jí)按照20%、60%、100%、120%進(jìn)行反力張拉預(yù)壓，預(yù)壓完成符合要求后方可投入使用。

3 主梁施工

主梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，兩端對(duì)稱逐段澆筑成型。主要包括0號(hào)塊施工、梁體施工、預(yù)應(yīng)力張拉及壓漿、邊跨現(xiàn)澆段及合龍段施工。

3.1 0號(hào)塊澆筑施工

主墩墩頂?shù)牧憾畏Q為0號(hào)塊。大跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋由于0號(hào)塊預(yù)應(yīng)力筋布置復(fù)雜、非預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計(jì)較密，混凝土的澆筑方量較大，為減輕托架負(fù)荷和保證混凝土的澆筑質(zhì)量，豎向可進(jìn)行分層澆筑。分層一般不超過(guò)3層，分層應(yīng)距頂?shù)装宀恍∮?0cm，并對(duì)新舊混凝土的結(jié)合面進(jìn)行處理，確保結(jié)合面質(zhì)量滿足要求，相鄰澆筑的間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)7天，防止混凝土因收縮徐變不一致而產(chǎn)生裂紋。

3.2 懸臂澆筑施工

主梁懸臂澆筑施工梁體兩端應(yīng)對(duì)稱均勻作業(yè)，過(guò)程中必須嚴(yán)格控制產(chǎn)生不平衡彎矩。澆筑時(shí)，懸臂兩端的混凝土數(shù)量累計(jì)偏差不得大于設(shè)計(jì)的限定量，不得超過(guò)梁體重量的1/4，施工中兩個(gè)懸臂端臨時(shí)荷載也應(yīng)保持對(duì)稱。澆筑時(shí)，從前端開(kāi)始逐步向后端進(jìn)行，最后與已澆筑梁端相連接。每個(gè)懸臂澆注梁段全部要求一次性澆注完成。相鄰兩梁段之間的混凝土澆筑應(yīng)嚴(yán)格控制齡期差，梁端舊混凝土面的浮漿應(yīng)清理干凈并對(duì)混凝土面進(jìn)行鑿毛沖洗。嚴(yán)格控制混凝土水灰比，降低骨料溫度，減少混凝土澆筑時(shí)與模板間的摩阻力。澆筑完成后，及時(shí)養(yǎng)護(hù)并嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，避免因混凝土收縮及水化熱對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫的影響。

3.3 邊跨現(xiàn)澆段施工

主橋邊跨現(xiàn)澆段通過(guò)在交界墩上搭設(shè)支架連續(xù)澆注完成，支架也要進(jìn)行預(yù)壓，檢驗(yàn)支架的整體安全及消除非彈性變形，按照測(cè)量的數(shù)據(jù)確定立模標(biāo)高，底模安裝時(shí)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置支座，在澆注混凝土?xí)r，應(yīng)保證梁體的整體穩(wěn)定性且一次性澆筑完成。

3.4 合龍段施工

合龍是控制全橋受力狀態(tài)和線型的關(guān)鍵工序，因此要嚴(yán)格控制合龍順序及施工工藝，合龍順序?yàn)橄冗吙绾笾锌纭?/p>

邊跨合龍：在支架上合龍邊跨，施工順序?yàn)槭┕ぶ翍冶圩詈笠粋€(gè)梁段后，安裝邊跨合龍段勁性骨架，在當(dāng)天低溫狀態(tài)下澆注邊跨合龍段。待混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上，且養(yǎng)護(hù)齡期不小于7天，張拉合龍束、底板束到設(shè)計(jì)拉力值。張拉壓漿完成后拆除邊跨現(xiàn)澆支架，準(zhǔn)備中跨合龍。

中跨合龍：中跨合龍前，應(yīng)對(duì)主梁進(jìn)行頂推，水平頂推力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。首先，在中跨兩懸臂端上安裝吊架，然后在兩懸臂端上設(shè)置水箱作為平衡重，兩懸臂端的水箱容水重量相當(dāng)于合龍段所澆混凝土的總重量。在氣溫不高于18℃時(shí)，焊接合龍骨架，安裝合龍段鋼筋，在當(dāng)天低溫時(shí)段下進(jìn)行混凝土澆筑，邊澆筑邊同步進(jìn)行水箱放水。待混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上，且養(yǎng)護(hù)齡期不小于7天，張拉合龍束，拆除吊架后按順序張拉縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力。

3.5 鋼筋混凝土施工注意事項(xiàng)

主梁鋼筋較密，在布置鋼筋時(shí)，首先，混凝土凈保護(hù)層厚度應(yīng)滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，若凈保護(hù)層厚度與鋼筋尺寸有沖突，必須調(diào)整鋼筋的尺寸。焊接連接焊縫要飽滿、連續(xù)，單面焊焊縫長(zhǎng)10d，雙面焊焊縫長(zhǎng)5d。梁體中閉合箍筋應(yīng)均勻錯(cuò)開(kāi)彎鉤位置，箍筋要保證彎鉤或角部剛好鉤住主筋；尺寸連續(xù)變化的箍筋施工時(shí)，要認(rèn)真計(jì)算每處箍筋的尺寸。主筋機(jī)械接頭接長(zhǎng)同一截面主筋接頭數(shù)量不超過(guò)全部主筋數(shù)量的50%。墩頂0號(hào)塊進(jìn)行鋼筋綁扎時(shí)，其橫隔板與腹板的鋼筋應(yīng)與墩身伸入0號(hào)塊的鋼筋進(jìn)行焊接連接。凡因施工需要鋼筋被割斷，當(dāng)鋼筋再次進(jìn)行連接時(shí)，則必須采取焊接。若部分鋼筋的位置發(fā)生沖突，可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，但混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)滿足要求。

梁體兩端混凝土應(yīng)水平分層澆筑，且連續(xù)澆筑成型，坍落度易控制在200～220mm最佳，初凝時(shí)間應(yīng)大于8h?；炷翝仓r(shí)應(yīng)振搗密實(shí)，盡量避免振搗棒觸碰預(yù)應(yīng)力管道，確保預(yù)應(yīng)力位置準(zhǔn)確及混凝土質(zhì)量?jī)?nèi)實(shí)外美。

3.6 預(yù)應(yīng)力施工注意事項(xiàng)

主梁預(yù)應(yīng)力施工是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵，主梁預(yù)應(yīng)力施加是否到位及孔道壓漿是否飽滿，對(duì)橋梁投入使用后的質(zhì)量、耐久性都有著決定性的作用。錨具與張拉設(shè)備要配套使用，張拉及壓漿設(shè)備等應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定和檢修，不得使用不合格的設(shè)備。預(yù)應(yīng)力筋不允許焊接，多余長(zhǎng)度應(yīng)采用切割機(jī)進(jìn)行切割，嚴(yán)禁氧割及電弧切割。波紋管進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)分批對(duì)內(nèi)外徑、厚度及嚴(yán)密性等進(jìn)行檢驗(yàn)，施工過(guò)程中確保穿束、張拉順利和不漏漿。施工前對(duì)各束預(yù)應(yīng)力坐標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)核驗(yàn)，預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖給定的坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并確保管道曲線平順。錨具安裝時(shí)墊板平面必須與預(yù)應(yīng)力管道垂直，錨孔中心和管道中心對(duì)準(zhǔn)，清理管道和保證錨具夾片及錨頭錐孔清潔，不得有金屬削等雜物。縱向預(yù)應(yīng)力筋更是質(zhì)量控制的重點(diǎn)，兩端必須同步對(duì)稱張拉，由于縱向預(yù)應(yīng)力筋鋼束較長(zhǎng)，且為曲線索，管道摩阻力大，容易造成預(yù)應(yīng)力的損失，所以張拉持續(xù)時(shí)間應(yīng)比一般的預(yù)應(yīng)力筋加長(zhǎng)。所有預(yù)應(yīng)力束在張拉時(shí)均應(yīng)采用應(yīng)力與伸長(zhǎng)量進(jìn)行雙控，對(duì)照施工規(guī)范計(jì)算公式核算伸長(zhǎng)量，對(duì)伸長(zhǎng)量不符合要求的必須查明原因后可采取補(bǔ)張拉，反復(fù)張拉等措施解決。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉到位后，應(yīng)持荷3～5min然后錨固，預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后禁止撞擊錨頭和鋼束，用切割機(jī)切除剩余鋼絞線。

壓漿是預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是最后一個(gè)環(huán)節(jié)。管道壓漿應(yīng)盡量采用真空壓漿工藝，對(duì)長(zhǎng)束預(yù)應(yīng)力管道壓入速度不宜過(guò)快，且持壓的時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，確保管道漿液飽滿，壓漿完成后及時(shí)進(jìn)行封錨。

4 施工監(jiān)控量測(cè)

施工監(jiān)控量測(cè)是橋梁工程施工中非常重要的環(huán)節(jié)，是確保橋梁施工中結(jié)構(gòu)安全、外形和內(nèi)力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵。主要通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控測(cè)量和計(jì)算等手段，施工過(guò)程中對(duì)主梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和偏位狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、分析、計(jì)算和預(yù)測(cè)，為施工過(guò)程提供控制信息，以確保結(jié)構(gòu)施工過(guò)程的安全和最終達(dá)到設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)。

監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容包括線形測(cè)量、應(yīng)力及溫度測(cè)試、預(yù)應(yīng)力度的測(cè)試和監(jiān)控計(jì)算。線形測(cè)量主要對(duì)主梁高程控制點(diǎn)及中線進(jìn)行復(fù)核，對(duì)主梁標(biāo)高及墩頂偏位進(jìn)行測(cè)量。應(yīng)力及溫度測(cè)試為主墩底截面、跨中主梁截面、1/4跨主梁截面、根部截面及邊跨最不利截面等部位進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。溫度測(cè)試包括墩、梁兩部分，墩梁溫度測(cè)試截面及測(cè)點(diǎn)的布置同應(yīng)力測(cè)點(diǎn)相同。

預(yù)應(yīng)力度的測(cè)試是對(duì)鋼束有效預(yù)應(yīng)力的情況進(jìn)行測(cè)試，確保張拉力滿足設(shè)計(jì)的要求。監(jiān)控計(jì)算內(nèi)容包括確定計(jì)算初始狀態(tài)、建立計(jì)算模型、確定計(jì)算控制參數(shù)、確定施工控制參數(shù)、節(jié)段施工前的預(yù)測(cè)計(jì)算和節(jié)段施工后的校核計(jì)算。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋是如今橋梁工程建設(shè)中克服墩高和大跨徑中最常見(jiàn)的橋梁類型，它綜合了連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)。主梁懸澆施工能更好地滿足跨徑大、地形復(fù)雜、場(chǎng)地受限和解決施工難度大的現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境。隨著科學(xué)進(jìn)步的不斷發(fā)展，橋梁工程施工技術(shù)已日益新高，充分掌握懸澆施工的關(guān)鍵技術(shù)，施工過(guò)程中加強(qiáng)質(zhì)量與安全管理，不斷總結(jié)施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化施工技術(shù)方案，為大跨徑橋梁工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。