高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)分析

韋執(zhí)宇

摘要 高墩大跨徑剛構(gòu)橋具有整體性好、跨越能力強(qiáng)、線形美觀、施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁建設(shè)中得到了大規(guī)模應(yīng)用。為有效提升高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工質(zhì)量，保證橋梁建設(shè)及使用安全，文章結(jié)合剛構(gòu)橋基本特征，系統(tǒng)分析了高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了高墩大跨徑剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)存在問題及應(yīng)對策略，并分別從前期準(zhǔn)備階段和施工階段提出了高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工管理措施，具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項(xiàng)目；高墩大跨徑；剛構(gòu)橋；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號 U448.23文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0078-03

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路橋梁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益完善，有效推動了交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。為有效適應(yīng)復(fù)雜地形變化，滿足交通運(yùn)輸需求，高墩大跨徑剛構(gòu)橋應(yīng)運(yùn)而生。該橋梁具有結(jié)構(gòu)簡單、受力均勻、行車平穩(wěn)、舒適等優(yōu)點(diǎn)，得到了業(yè)界人士的高度認(rèn)可。但由于其墩高和跨度大，施工技術(shù)要求較高，質(zhì)量控制難度較大，施工過程中極易產(chǎn)生質(zhì)量和安全隱患，因此，加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵。該文針對高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)展開綜合探究，對提高橋梁施工技術(shù)水平，保證橋梁建設(shè)順利完成具有重要意義。

1 剛構(gòu)橋的基本特點(diǎn)

相較于其他形式的橋梁工程，高墩大跨徑剛構(gòu)橋具有如下特征：

（1）剛構(gòu)橋有效融合了T型剛構(gòu)與連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上部梁體與橋梁墩臺相對固定，顯著提高了橋梁整體穩(wěn)定性，且全橋無伸縮縫和支座，有效提升橋面平整度，保證車輛安全、高效通行，并省去支座安裝和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，降低了工程造價。同時，剛構(gòu)橋施工時無須實(shí)施體系轉(zhuǎn)換，降低了施工難度，提高了施工效率[1]。

（2）橋梁墩身采用柔性設(shè)計(jì)，能有效提升橋梁結(jié)構(gòu)抗變形能力。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)體系受力較為均勻，科學(xué)確定橋墩剛度，能顯著降低主梁彎矩，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)跨越能力。

（4）該橋梁具有較強(qiáng)的抗震能力，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)遭受地震荷載作用時，橋梁墩臺可有效分擔(dān)荷載作用，且無需安裝抗震設(shè)施，顯著降低施工成本。

（5）該橋梁結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，有效降低施工難度，節(jié)約人工成本，同時通過設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力筋，顯著提高橋梁承載性能，減少鋼材使用量，降低材料成本。

2 高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 0#塊和邊跨直線段施工技術(shù)要點(diǎn)

0#塊及邊跨直線段施工時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)置托架、預(yù)埋件、墊梁和底模支架等構(gòu)件，確保結(jié)構(gòu)受力均衡，并根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀況，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有設(shè)備的科學(xué)應(yīng)用，在保證安全性能和使用性能滿足要求的同時，有效降低施工成本，提高項(xiàng)目建設(shè)的綜合效益[2]。

（1）嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)要求在橋墩四周設(shè)置三角形支架，布設(shè)間距為1.4 m，數(shù)量為5片，當(dāng)進(jìn)行墩臺施工時，可借助預(yù)埋件完成橋墩與托架的可靠連接，從而將施工荷載有效傳遞至橋墩。

（2）當(dāng)橋墩結(jié)構(gòu)形式為薄壁墩時，為最大限度地保證預(yù)埋件穩(wěn)定性和可靠性，預(yù)埋件設(shè)置時應(yīng)貫穿橋墩。同時，為提高預(yù)埋件周圍混凝土結(jié)構(gòu)承載性能，可在預(yù)埋件下方0.5 m范圍內(nèi)設(shè)置附加鋼筋網(wǎng)片。

（3）邊跨直線段施工可通過掛籃完成，當(dāng)進(jìn)行末端構(gòu)件澆筑及預(yù)應(yīng)力張拉時，可將掛籃向前移動一定距離，待主桁架與原始桁架結(jié)構(gòu)安裝完成后，即可進(jìn)行掛籃移動[3]。

2.2 主橋合龍段

主橋合龍時，可采用掛籃模板進(jìn)行施工，混凝土澆筑時，應(yīng)采取必要的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差過大，引發(fā)混凝土開裂等質(zhì)量問題，影響橋梁結(jié)構(gòu)整體性能。此外，為最大限度地確保混凝土施工質(zhì)量，可采用微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑?；炷翝仓瓿珊髴?yīng)及時進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，避免混凝土內(nèi)部水分散失過快，引起干縮裂縫。待混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)[4]。

主橋合龍施工主要分為邊跨合龍和中跨合龍兩部分，具體施工方式如下：

（1）主橋合龍施工，應(yīng)按照先邊跨、后中跨的順序進(jìn)行施工，施工時應(yīng)嚴(yán)格控制橋梁線形，確保滿足設(shè)計(jì)要求。合龍段施工時，可采用掛籃模板，其固定方式與常規(guī)方式相同。

（2）待邊跨合龍施工完成后，便可進(jìn)行中跨合龍施工。為避免混凝土收縮、徐變及外界環(huán)境因素影響，應(yīng)通過科學(xué)手段對合龍口間距實(shí)施控制，例如可在合龍部位安裝勁性骨架實(shí)施臨時鎖定，當(dāng)外部環(huán)境條件發(fā)生變化時，勁性骨架可有效控制自由端伸長量，避免合龍部位產(chǎn)生壓力，影響混凝土結(jié)構(gòu)性能[5]。

2.3 懸臂施工

懸臂施工時，應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)撓度實(shí)施科學(xué)把控，防止撓度過大，影響結(jié)構(gòu)安全性能。剛構(gòu)橋施工過程中，撓度變化極為復(fù)雜，主要包括掛籃結(jié)構(gòu)造成的變形、T構(gòu)撓度、施工荷載撓度等。在進(jìn)行撓度計(jì)算時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際施工情況進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，并嚴(yán)格校核，以便后續(xù)模板高程控制。

（1）確定主梁預(yù)拱度時，應(yīng)充分考慮掛籃預(yù)拋高度、預(yù)變位及橋梁徐變等各方面因素影響。為實(shí)現(xiàn)對主梁變形的科學(xué)把控，施工中應(yīng)實(shí)施監(jiān)測主梁變形情況。通過在距離懸臂端及翼緣板邊緣10～20 cm部位設(shè)置沉降監(jiān)測點(diǎn)，完成對主梁變形的監(jiān)測。

（2）懸臂施工時，應(yīng)全面控制預(yù)應(yīng)力張拉前后結(jié)構(gòu)標(biāo)高，并對混凝土澆筑質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，采取必要的溫度控制措施，防止混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

（3）由于橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道數(shù)量較多，鋼筋布設(shè)間距過小，為確保混凝土密實(shí)度，應(yīng)加強(qiáng)混凝土材料質(zhì)量控制，保證具有良好的和易性，全面提高施工效果。橋梁頂板混凝土坍落度以120～140 mm為宜，頂、腹板坍落度則應(yīng)控制在140～160 mm范圍內(nèi)。實(shí)際澆筑時，應(yīng)結(jié)合橋梁力學(xué)特征進(jìn)行科學(xué)施工，對于容易產(chǎn)生變形的位置應(yīng)采取科學(xué)合理的澆筑方案，最大限度地確保混凝土澆筑均勻性和對稱性，控制結(jié)構(gòu)變形[6]。

（4）混凝土澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行混凝土振搗施工。采用高頻低幅方式進(jìn)行振搗，并嚴(yán)格控制振搗時間，防止出現(xiàn)過振、漏振和欠振現(xiàn)象，通常以15～30 s為宜。混凝土澆筑過程中，中途不得停頓，分層澆筑時，應(yīng)嚴(yán)格控制分層厚度，確保不超過30 cm；當(dāng)采用單次澆筑時，混凝土澆筑完成后應(yīng)及時進(jìn)行收面，保證橋面坡度及高程滿足設(shè)計(jì)要求[7]。

2.4 撓度主要影響因素

（1）掛籃變形。懸臂結(jié)構(gòu)施工時，會使橋梁結(jié)構(gòu)撓度產(chǎn)生顯著變化，可通過支架預(yù)壓及具體計(jì)算得到，相比而言，預(yù)壓試驗(yàn)得到的結(jié)果較為精確，因此實(shí)際施工時應(yīng)科學(xué)做好預(yù)壓試驗(yàn)，以充分確保試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，從而對模板高程實(shí)施科學(xué)調(diào)整。

（2）混凝土彈性模量?；炷翉椥阅Ａ繉δ０甯叨染哂兄匾绊憽８鶕?jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在臨時荷載作用下，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件應(yīng)采用085E1，其中E代表混凝土實(shí)際變形量，1代表換算界面慣性矩，彈性模量確定直接決定結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析結(jié)果，但實(shí)際施工中彈性模量難以保持一致。通常狀況下，試驗(yàn)得到的彈性模量相對較大，因此實(shí)際施工時應(yīng)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)與規(guī)范的有效融合，以得到更加準(zhǔn)確的結(jié)論。

（3）梁體尺寸及結(jié)構(gòu)重量。測量放樣及模板安裝過程中，均會產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致梁體結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)值存在一定誤差，從而造成混凝土重量荷載存在偏差。通常狀況下，單獨(dú)某一個誤差并不影響梁體結(jié)構(gòu)撓度，但若不加以管控，導(dǎo)致誤差逐漸累積，將會對梁體結(jié)構(gòu)整體撓度造成嚴(yán)重影響。為此，實(shí)際施工中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對梁體尺寸實(shí)施科學(xué)把控，最大限度地降低對撓度的影響[8]。

（4）預(yù)應(yīng)力筋位置準(zhǔn)確度。懸臂澆筑施工具有獨(dú)特性，施工中應(yīng)保持預(yù)應(yīng)力筋與梁體中心位于同一中心線上，因此在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管線定位時，應(yīng)確保其位置準(zhǔn)確性，以有效降低施工偏差，防止對橋梁結(jié)構(gòu)造成不利影響。

（5）張拉工藝偏差。預(yù)應(yīng)力張拉施工時，通常采用兩端同時張拉方式進(jìn)行施工，而實(shí)際施工時由于技術(shù)、設(shè)備等因素限制，導(dǎo)致兩端同步張拉難度較大，因此，張拉過程中預(yù)應(yīng)力筋位置極易產(chǎn)生變化，影響梁體結(jié)構(gòu)撓度變化，必須對張拉工藝實(shí)施優(yōu)化。

3 高墩大跨徑剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)問題及應(yīng)對措施

3.1 高墩大跨徑剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)分析

高墩大跨徑剛構(gòu)橋極易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題，主要是由于在外部荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞等問題。橋梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)具體包含分支點(diǎn)問題和極值點(diǎn)問題兩種形式。

（1）當(dāng)外部荷載作用超出特定標(biāo)準(zhǔn)時，此時除采用原始方法維持平衡狀態(tài)外，還能采用其他方法維持結(jié)構(gòu)平衡，此類狀況稱為分支點(diǎn)問題。

（2）當(dāng)外部荷載作用超出特定標(biāo)準(zhǔn)時，橋梁結(jié)構(gòu)破壞極為嚴(yán)重，已無法保持原有平衡狀態(tài)，此種狀況稱為極值點(diǎn)問題。實(shí)際施工中造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的因素眾多，如墩臺高度、截面尺寸等。

3.2 結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的控制措施

（1）高墩大跨徑剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)時，應(yīng)采用數(shù)值模型對結(jié)構(gòu)力學(xué)性能實(shí)施模擬分析，特殊狀況下應(yīng)對局部位置實(shí)施分析，確保結(jié)構(gòu)受力合理，從而結(jié)合模擬分析結(jié)果開展橋梁整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

（2）由于梁體跨中部位受力最大，因此必須采取必要的補(bǔ)強(qiáng)措施，如增設(shè)附加鋼筋等。

（3）在梁體跨中部位設(shè)置橫隔板，以有效增強(qiáng)梁體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。

（4）當(dāng)軸向力較大時，應(yīng)在梁體底板位置增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋，以有效控制軸向力局部傳遞。

（5）預(yù)應(yīng)力管道布設(shè)時，應(yīng)保證管道位置合理性，防止出現(xiàn)軸向力集中現(xiàn)象[9]。

4 高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工管理措施

施工管理是提高工程建設(shè)質(zhì)量的重要手段，對保證工程建設(shè)整體質(zhì)量具有重要意義。高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工中應(yīng)采用先進(jìn)的管理方法、理念和技術(shù)，對施工過程的各個環(huán)節(jié)實(shí)施科學(xué)組織、規(guī)劃與監(jiān)督，確保實(shí)現(xiàn)全過程質(zhì)量管理，全面提升高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工質(zhì)量。該文著重針對高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工準(zhǔn)備階段及施工階段施工管控要點(diǎn)進(jìn)行如下闡述。

4.1 前期準(zhǔn)備工作

高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工環(huán)境復(fù)雜、工序繁多，施工難度較大，技術(shù)要求高，施工前應(yīng)科學(xué)做好施工準(zhǔn)備工作，確保工程建設(shè)順利進(jìn)行。

（1）編制施工組織設(shè)計(jì)。高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工前，項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)結(jié)合橋梁基本概況及現(xiàn)場實(shí)際施工環(huán)境狀況，科學(xué)編制施工組織設(shè)計(jì)方案，并報(bào)監(jiān)理單位審批。

（2）施工材料和機(jī)械準(zhǔn)備。工程施工前，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，科學(xué)組織材料和機(jī)械進(jìn)場，并嚴(yán)格控制施工材料和機(jī)械的質(zhì)量，進(jìn)場前對材料進(jìn)行全面檢查，確保質(zhì)量、型號、數(shù)量及相關(guān)性能滿足設(shè)計(jì)要求，同時對施工機(jī)械進(jìn)行全面檢查，確保運(yùn)行狀況良好，以有效防止施工中產(chǎn)生故障，對工程施工造成不良影響。

（3）為有效提升施工組織設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，全面發(fā)揮其指導(dǎo)作用，應(yīng)科學(xué)做好以下工作：①施工組織設(shè)計(jì)編制時應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)化分解，根據(jù)子項(xiàng)目特征進(jìn)行科學(xué)編制；②結(jié)合項(xiàng)目特征及施工難易程度，對施工組織設(shè)計(jì)實(shí)施優(yōu)化；③施工組織設(shè)計(jì)編制完成并經(jīng)批準(zhǔn)后，應(yīng)組織管理人員進(jìn)行全面學(xué)習(xí)，以提高施工質(zhì)量管控水平[10]。

4.2 施工環(huán)節(jié)管理

高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工階段是工程建設(shè)具體實(shí)施階段，其施工質(zhì)量管控水平對項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量具有重要影響。因此，施工階段管理時應(yīng)科學(xué)做好以下4方面的工作。

（1）科學(xué)做好項(xiàng)目總平面布局。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地形、地質(zhì)等環(huán)境條件，合理進(jìn)行項(xiàng)目布置，最大限度地增強(qiáng)布局緊湊性，減少土地浪費(fèi)。

（2）做好技術(shù)管理工作。項(xiàng)目施工前，應(yīng)組織相關(guān)人員進(jìn)行圖紙會審工作，全面了解圖紙內(nèi)容，掌握設(shè)計(jì)意圖，確保施工準(zhǔn)確性和高效性。同時，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行技術(shù)交底，確保施工人員充分掌握施工方法，明確施工標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范施工行為，防止產(chǎn)生失誤，避免質(zhì)量事故。

（3）科學(xué)選擇施工班組。施工人員綜合素質(zhì)是決定工程建設(shè)質(zhì)量的重要因素，因此，為保證高墩大跨徑剛構(gòu)橋施工質(zhì)量，應(yīng)科學(xué)選擇施工班組，并加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，全面增強(qiáng)責(zé)任意識和質(zhì)量意識，從根本上保證施工質(zhì)量。

（4）加強(qiáng)材料和機(jī)械管理。施工材料是保證工程建設(shè)質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，材料進(jìn)場前，應(yīng)全面檢查合格證、檢驗(yàn)報(bào)告等文件，并進(jìn)行抽樣檢查，檢查合格后方可予以進(jìn)場。同時，還應(yīng)建立科學(xué)完善的材料領(lǐng)用制度，嚴(yán)格規(guī)范材料領(lǐng)用流程，防止產(chǎn)生多領(lǐng)現(xiàn)象，避免材料浪費(fèi)。

5 結(jié)語

綜上所述，大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋作為公路橋梁建設(shè)的重要組成部分，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和方便人們交通出行具有重要作用。實(shí)際工程建設(shè)時，應(yīng)結(jié)合工程基本特征及現(xiàn)場實(shí)際情況，制定切實(shí)可行的施工方案，采用科學(xué)有效的關(guān)鍵技術(shù)，以有效提升連續(xù)剛構(gòu)橋施工質(zhì)量與效率。同時，應(yīng)科學(xué)做好前期準(zhǔn)備工作，并加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量管控，從根本上保證工程建設(shè)質(zhì)量。

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