大跨超寬鋼混疊合梁施工及質(zhì)量安全控制

仝海軍，尹吉，沈蘇浙，楊澤陸

（中國建筑股份有限公司，北京 100089）

1 大跨超寬鋼混疊合梁的特點

鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)是一種創(chuàng)新性組合結(jié)構(gòu)，該組合結(jié)構(gòu)集中了混凝土材料的高抗壓能力與鋼材的高抗拉能力，具有強大的結(jié)構(gòu)強度，相對輕盈的自重以及簡單的施工程序，在我國市政橋梁工程中應(yīng)用廣泛。在過去的40 多年中，我國開始在鐵路領(lǐng)域推進鋼-混凝土組合梁的研究，跨度更是擴展至48 m，使用高強螺栓或剛性連接等方式承載較大的剪切力[1]。由于公路橋梁所受荷載作用更大，因此，與鐵路橋梁相比，公路橋梁對主梁的剛性和抗裂性提出了更高的要求，導(dǎo)致在公路工程中，鋼-混凝土疊合梁的使用相對較少。

在疊合梁結(jié)構(gòu)中，特別是支座處，負(fù)彎矩區(qū)的裂縫問題一直備受關(guān)注，也是技術(shù)難題之一。針對這一問題，研究人員通過對支點負(fù)彎矩區(qū)和退縮方法的探討，提出了在支點負(fù)彎矩區(qū)施加預(yù)應(yīng)力的方法，這在實際應(yīng)用中被證實是有效提升負(fù)彎矩區(qū)橋梁承載能力的可行手段。這一策略的成功實施進一步展示了大跨超寬鋼混疊合梁在橋梁工程中的廣泛應(yīng)用前景，也為類似挑戰(zhàn)的解決提供了新思路。

2 大跨超寬鋼混疊合梁施工工藝

某大跨度橋梁作為當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃快速路網(wǎng)“八橫九縱”中的“縱一線”的重要組成部分，與當(dāng)?shù)仄渌方煌ü芫€構(gòu)建了本地最為重要的交通脈絡(luò)，該大橋左線正彎矩區(qū)32.94 m，負(fù)彎矩區(qū)24 m，右段負(fù)彎矩區(qū)24 m，正彎矩區(qū)47.94 m，中間段橋面為40 m 的正彎矩區(qū)。

2.1 鋼梁安裝及頂升關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 鋼梁安裝工藝

由于該橋位于陸地，無法利用水上交通方式，因此，需要根據(jù)交通條件以及起重機械的性能對鋼梁先進行合理的分段，再進行裝運。

該橋的鋼梁總長度為253.5 m，頂部寬度為7.4 m，高度為3.585 m。為了使該橋順利裝運，鋼梁需要被分割成26 個小段，從橫截面看，需要被分割成兩塊[2]。這樣的分段設(shè)計不僅滿足了陸路運輸?shù)某叽缫?，還兼顧了汽車吊裝的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

鋼梁安裝中，臨時支撐需要使用標(biāo)準(zhǔn)支架，并且支架為組裝式。每組支架由4 根φ529 mm×8 mm 鋼管構(gòu)成，立柱之間的水平距離為4.5 m，垂直距離為2.0 m。這些鋼管柱通過φ219 mm×6 mm 的鋼管連接在一起。鋼管上部采用雙拼式I40a 工字鋼作為橫梁，上面加裝I20a 調(diào)節(jié)梁墊塊，并設(shè)置不同厚度的鋼墊，以實現(xiàn)對梁段高度的精確控制。

2.1.2 鋼梁頂升施工關(guān)鍵技術(shù)

為精確控制鋼梁頂推和回撤過程中的反力和位移，施工中采用一種智能液壓千斤頂系統(tǒng)進行單點控制。每個橋墩頂部支點并聯(lián)排列，以實現(xiàn)橋墩同步頂升400 mm。每個油泵都配備獨立的電磁閥，能夠獨自控制提升和降落。借助單向電磁閥的控制，油缸能夠自行鎖止，防止在承受重載時產(chǎn)生倒退現(xiàn)象[3]。位移傳感器和壓力傳感器分別安裝在各液壓缸上，并與自動控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)閉環(huán)反饋。

此外，本項目還計劃研發(fā)一種大噸位抗拔的臨時鎖緊機構(gòu)，以確保主、副支點的抗拔性能可靠，并對鋼梁的各支點進行橫向約束，以確保主梁整體的穩(wěn)定性。該鎖緊機構(gòu)包括鎖緊箱、錨定鋼、四氟乙烯墊片和緊固帶螺母。鎖緊箱采用Q346 鋼制造，上端與鋼梁焊接，下端墊板有長圓孔，頂部覆有聚四氟乙烯基片，操作槽在兩側(cè)立板上。需要鎖緊時，將預(yù)埋的φ50 mm 精軋螺紋鋼插入長圓孔，這個長圓孔在鎖緊箱底部，長圓孔通過槽口安裝，需要螺母提供支撐，從而可以垂直抗拔力。

2.2 混凝土面板施工關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 橋面板施工總體工藝

根據(jù)橋面板的縱向布置，可將施工方式分為現(xiàn)澆法和預(yù)制法，本工程采用現(xiàn)澆法。先拆除臨時支撐，中墩支點處梁體頂升400 mm，安裝混土橋面板的模板，綁扎橋面板鋼筋，澆筑兩邊跨正彎矩區(qū)和中跨正彎矩區(qū)橋面板混凝土，養(yǎng)護至設(shè)計強度的80%方可進行下一步施工（保濕養(yǎng)護不少于7 d），拆除正彎矩橋面板模板，澆筑中間墩頂負(fù)彎矩區(qū)橋面板混凝土，養(yǎng)護至設(shè)計強度（保濕養(yǎng)護不少于7 d），拆除負(fù)彎矩區(qū)模板，中墩支點處梁體回落400 mm，拆除墩頂頂升裝置，清理箱內(nèi)的建筑垃圾，并對箱梁內(nèi)外表面涂裝進行全面檢查，對工地接縫及涂裝破損處進行修補，最后完成面漆的噴涂。

2.2.2 面板鋼筋綁扎

開始綁扎之前，需要檢查鋼筋的質(zhì)量和尺寸，確保其符合設(shè)計要求。鋼筋應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括直徑、強度等參數(shù)。同時，鋼筋的表面應(yīng)光滑，沒有明顯的生銹或腐蝕跡象。如果發(fā)現(xiàn)有問題的鋼筋，應(yīng)立即更換，以確保結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。同時，需要根據(jù)設(shè)計圖和規(guī)范準(zhǔn)確布置鋼筋，包括確定鋼筋的位置、間距和層數(shù)等參數(shù)，布置鋼筋時，必須考慮到橋梁的荷載要求以及鋼筋之間的連接方式，確保每根鋼筋都能承受預(yù)期的荷載。

鋼筋綁扎通常需要使用特定的工具和設(shè)備，以確保綁扎牢固和精確度。常見的綁扎工具包括鋼筋剪刀、鋼筋彎曲機、綁扎機等。這些工具可以提高工作效率，同時確保綁扎質(zhì)量。此工程中選用了機械綁扎法，使用自動綁扎機，以更快速地完成綁扎工作，提高生產(chǎn)效率。此外，在綁扎過程中，應(yīng)隨時檢查綁扎點，以確保鋼筋之間連接緊密，沒有松動或斷裂。如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即采取措施進行修復(fù)。

2.2.3 現(xiàn)澆混凝土面板施工

現(xiàn)澆混凝土面板施工方法被運用在橋墩的兩端。在橋墩截面兩側(cè)的翼緣板上，采用了組合式剛架支撐模板體系。已安裝的鋼梁被用作翼緣模板骨架的支撐，在主墩兩側(cè)，通過支架橫梁將裝配好的鋼梁延伸至橋面翼緣的下方，為翼緣板的施工提供支持。主墩兩側(cè)需要模板骨支撐在橫梁上，從而順利推進翼緣板的施工。吊模體系立面布置圖如圖1 所示。

圖1 吊模體系立面布置圖

現(xiàn)澆混凝土橋面板與鋼梁采用分散式剪力釘連接。需要先把鋼梁頂面的銹除去，然后再用剪力釘對鋼筋進行焊接或綁扎，驗收合格之后才可以完成混凝土的澆筑工作。施工時從橋梁正彎矩區(qū)向負(fù)彎矩區(qū)澆筑，并根據(jù)設(shè)計方案采取強化養(yǎng)護措施，對工地接縫及涂裝破損處進行修補，以防止橋墩表面出現(xiàn)干縮裂縫，確?；炷潦┕さ馁|(zhì)量可靠。

3 大跨超寬鋼混疊合梁的施工質(zhì)量及安全控制

3.1 鋼結(jié)構(gòu)安裝控制

鋼梁的各組件需由工廠進行加工制作，在出廠前，預(yù)拼裝工作需要根據(jù)實際情況進行調(diào)整。同時，拼裝零件需要符合質(zhì)量設(shè)計的要求，安裝好之后才能運輸?shù)浆F(xiàn)場。起重機停在預(yù)定位置后，運輸鋼梁的車輛根據(jù)現(xiàn)場指揮停在起重范圍內(nèi)。一旦起重機懸臂安裝好，在實際使用之前需要關(guān)注起重機是否保持著穩(wěn)定的狀態(tài)。所有工作準(zhǔn)備就緒后，開始吊裝。起重機的旋轉(zhuǎn)速度需要保持緩慢，到達安裝位置之后才能緩慢放下。鋼梁的支座應(yīng)與橋臺和墩身的定位線對齊。對齊之后放下吊鉤，在卸載前，需仔細(xì)觀察臨時支墩和鋼梁是否有變形，確保安全可靠后才可完全卸載。

進行鋼梁吊裝前，對于橋臺、墩身頂標(biāo)高等參數(shù)需要二次測量，確保吊裝在設(shè)計和規(guī)范允許的誤差范圍內(nèi)進行。同時，在橋墩頂部設(shè)置了明確的位置標(biāo)志，以方便支座安裝和鋼梁架設(shè)。當(dāng)鋼梁達到預(yù)設(shè)位置時，應(yīng)及時調(diào)整其位置和標(biāo)高，直到達到預(yù)設(shè)位置后，方可進行焊接和定位。鋼梁在完成焊接之后和整體受力之前，需要在其周圍設(shè)置安全保護措施，使鋼梁底面不與支座接觸，一般需使支撐高出支座頂面約5 mm。全部的焊接工作完成連成一體后，才可拆除橋墩上的防護支撐，拆除時應(yīng)遵循對稱同時作業(yè)的原則。

3.2 現(xiàn)場焊接和涂裝

3.2.1 現(xiàn)場焊接

項目所采用的疊合梁鋼梁主要使用Q345D 鋼材，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)遵循GB/T 714—2015《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》。需要對焊接技術(shù)進行評估衡量并且確定合理的焊接技術(shù)方案。實施焊接前，必須獲得監(jiān)理和業(yè)主的批準(zhǔn)。工程總工程師在工地指導(dǎo)施工技術(shù)，遵守既有技術(shù)資料的要求。焊接時還需要注意相關(guān)的質(zhì)量要求，防止焊接成果不符合要求。對于不符合要求的部分，需要在規(guī)定時間內(nèi)返工，直到達到相關(guān)質(zhì)量要求。

主梁和橫梁的整體焊接應(yīng)在鋼梁安裝完成后，沿縱橋方向，由中央向兩側(cè)對稱進行。對接主梁段之間的環(huán)縫，應(yīng)先焊接腹板，然后對稱同時焊接兩側(cè)腹板，接著焊接底板、頂板，最后是內(nèi)縱筋。施工必須嚴(yán)格遵循順序。同時，要確保中橫梁、端橫梁與縱梁的箱形內(nèi)部分隔成直線。進行焊接前，對于坡口的斜角和鈍邊，需要及時進行檢查并且在焊接過程中要及時處理出現(xiàn)的問題。遇到雨天或不適宜的條件時，應(yīng)立即停止焊接并用雨篷遮蓋焊縫區(qū)域。焊接過程中，待焊接溫度降至室溫后進行目視檢查，并在焊接后24 h 內(nèi)進行鋼件焊縫的超聲波檢測，同時控制好焊縫射線檢測與磁粉頻率檢測。

3.2.2 現(xiàn)場涂裝

本項目施工時采用JT/T 722—2008 《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)進行涂裝。鋼構(gòu)件的預(yù)處理、車間底漆、二次除銹、底漆、封閉漆和中層漆均在鋼構(gòu)件出廠前完成?，F(xiàn)場涂裝包括現(xiàn)場焊接后對構(gòu)件表面噴涂的防腐涂裝。噴砂除銹前，必須對構(gòu)件進行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，包括拋光、修補，然后進行除油、除鹽、除銹和除灰等工序。施工過程中必須嚴(yán)格遵守工藝規(guī)范中規(guī)定的油漆施工環(huán)境，并通過抗拉拔檢測確認(rèn)油漆施工中是否存在異常情況。

3.3 低收縮鋼筋混凝土澆筑

混凝土澆筑之前，要仔細(xì)檢查鋼筋混凝土疊合梁的頂面高程?；诖?，結(jié)合現(xiàn)場實際條件合理選定每個控制點。在操作過程中，要徹底清除鋼混接觸面和接縫中的雜物和污垢，還需清除鋼板上的氧化層。隨后，按照圖紙的要求對鋼筋進行焊接。焊接完成后，需使用高壓水槍沖洗鋼混接觸面，不可存在積水。使用現(xiàn)澆法對橋面板進行施工，必須嚴(yán)格按照施工時序進行操作。在中墩區(qū)段首先對稱澆筑，7 d 后才可進行混凝土橋面板的澆筑?；炷翝仓r要確保充分振搗，杜絕漿料漏失。

4 結(jié)語

綜上所述，大跨超寬鋼混疊合梁的施工涉及多個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，需要全面考慮質(zhì)量和安全因素。在實際施工中，需要根據(jù)具體情況進行調(diào)整和優(yōu)化。同時，質(zhì)量安全控制需要在施工過程中持續(xù)跟蹤和監(jiān)督，以確保所提出的措施能夠達到預(yù)期目標(biāo)。在未來的工程實踐中，可以進一步探索施工技術(shù)和控制方法創(chuàng)新，不斷提高大跨超寬鋼混疊合梁工程的施工質(zhì)量和安全水平。