預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋構(gòu)件施工要點及主梁施工質(zhì)量控制

趙永偉

（甘肅公航旅路業(yè)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

近年來，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋由于其跨越能力大，剛度強，成本較低等優(yōu)點，已成為橋梁建設(shè)中較多采用的橋型之一。然而早期修建的公路連續(xù)剛構(gòu)橋梁由于設(shè)計、施工等各方面原因出現(xiàn)了跨中撓度增大、腹板、底板開裂等病害，不僅影響橋梁的正常功能，增加養(yǎng)護(hù)和維修的負(fù)擔(dān)，還大幅縮短了橋梁的使用壽命。為了提高橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，本文對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工工藝及質(zhì)量控制措施進(jìn)行探討。

1 連續(xù)剛構(gòu)橋構(gòu)件施工要點

1.1 支架與托架施工

連續(xù)剛構(gòu)支架包括0 號、1 號塊現(xiàn)澆托架及邊跨現(xiàn)澆段落地支架。如果支架不穩(wěn)、沉降或變形過大，均會造成嚴(yán)重的現(xiàn)澆混凝土質(zhì)量事故，輕者后端混凝土拉開裂，重者支架坍塌造成重大損失。

現(xiàn)場施工時支架設(shè)計驗算須有足夠安全系數(shù)，考慮支架質(zhì)量影響，宜取2～3 的安全系數(shù)，設(shè)計時要充分考慮各種荷載作用力（混凝土、支架模板自重、施工荷載、自然因素等）和地基承載力，嚴(yán)格驗算支架受力和變形能否滿足要求。現(xiàn)場如果墩身高度較小，一般采用落地支架方式，經(jīng)驗算選取合適直徑鋼管與墩身預(yù)埋件組成支架，支架支承在承臺上，地基承載力滿足要求。若墩身高度較高，一般采用托架，在墩身頂部預(yù)埋型鋼，設(shè)計托架與墩身緊固[1]。無論采用落地支架或者托架法，搭設(shè)完成后都要進(jìn)行預(yù)壓，一般采用堆載法或預(yù)應(yīng)力反壓法進(jìn)行預(yù)壓。

1.2 模板施工

連續(xù)剛構(gòu)模板包括現(xiàn)澆段底模、內(nèi)外模板，懸澆段內(nèi)模。為方便裝拆，底模、內(nèi)模采用木膠板，側(cè)模在部分方便拆除的位置采用墩身或掛籃鋼模板，其余采用木膠板，節(jié)段端頭模板采用鋼板。

模板安裝時在平整度、剛度、平面位置方面須滿足規(guī)范要求，且現(xiàn)澆段底模標(biāo)高須根據(jù)支架預(yù)壓數(shù)據(jù)中的彈性變形值設(shè)置相應(yīng)預(yù)拱度。模板加固措施須到位，防止塌模、鼓?，F(xiàn)象發(fā)生。

0號、1號塊現(xiàn)澆段的兩端頭位置外側(cè)模板利用提前拼裝好的掛籃側(cè)模板，安裝該段側(cè)模時整體吊裝就位。待掛籃主桁架安裝就位后即可利用卷揚機將側(cè)模拉出就位，方便快捷。側(cè)模吊裝就位前，可根據(jù)現(xiàn)澆段標(biāo)高及側(cè)模尺寸計算出側(cè)模底部就位時標(biāo)高，在支架上根據(jù)該標(biāo)高提前用型鋼設(shè)置標(biāo)高帶，側(cè)模就位時放置在標(biāo)高帶上調(diào)整好垂直度，并對拉加固即可完成安裝。

1.3 掛籃的選擇和施工

0 號、1 號段施工完畢后，即可在梁頂面進(jìn)行掛籃拼裝，掛籃是連續(xù)剛構(gòu)懸臂澆筑的重要構(gòu)件，其質(zhì)量決定著連續(xù)剛構(gòu)的施工質(zhì)量和安全。掛籃整體剛度不夠，澆筑過程中變形過大將引起兩施工節(jié)段之間產(chǎn)生豎向裂縫，嚴(yán)重的縫寬達(dá)1～2mm，甚至更寬。掛籃的選擇與施工一般從參數(shù)要求、型式選擇、預(yù)壓參數(shù)設(shè)置和施工流程考慮。

1.3.1 參數(shù)要求

（1）承載能力。承載能力即掛籃可承載的最大荷載。掛籃承載能力必須達(dá)到混凝土段的最大荷載要求。在施工階段的各施工段混凝土重量均較為接近，掛籃安全系數(shù)=節(jié)段最大荷載/掛籃承載力，規(guī)范要求安全系數(shù)不小于2。

（2）結(jié)構(gòu)剛度。底模的最大撓度要求不大于15mm；外模撓度必須小于模板長度的1/400；內(nèi)模撓度必須小于模板長度的1/250；主構(gòu)架的最大彈性撓度須小于結(jié)構(gòu)長度的1/400。

（3）穩(wěn)定性。掛籃空載行走時的傾覆系數(shù)須不小于2.0，空載時掛籃重心點位已澆筑于梁段上，灌注混凝土?xí)r傾覆系數(shù)不小于2.0，掛籃后錨點位已澆筑于梁段上。

1.3.2 型式選擇

目前國內(nèi)公路鐵路懸臂梁施工采用的掛籃模式一般就是2 種，分別為三角掛籃和菱形掛籃。從受力分析來看，2 種形式都是由2 個直角三角形組成，但是也有一定差別：菱形是三角形的直角邊一條在上方一條在下方，而三角形的2 條直角邊都在下方。除中間立柱外其余桿件受力相同（受拉和受壓不同），但是中間立柱三角掛籃受力是菱形掛籃的2 倍，從受力方面菱形掛籃優(yōu)于三角掛籃?？臻g方面來講菱形掛籃吊點比三角掛籃要高，雖然從空間穩(wěn)定性方面來講三角掛籃優(yōu)于菱形掛籃，但是掛籃設(shè)計是以變形控制為主，在保證強度和穩(wěn)定性條件下盡可能方便施工，目前現(xiàn)場施工時一般采用菱形掛籃[2]。

1.3.3 預(yù)壓

為評價掛籃強度、剛度和穩(wěn)定性，驗證掛籃的安全性，并得到荷載作用下掛籃的變形數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，需對掛籃進(jìn)行預(yù)壓試驗。一般情況下都是按照掛籃懸澆梁段的最大重量施工節(jié)段作為預(yù)壓參數(shù)設(shè)置。

掛籃加載系數(shù)一般取1.2，按荷載分布情況計算各加載點加載力，兩側(cè)的預(yù)壓點進(jìn)行對稱加載，以預(yù)壓荷載的20%、50%、80%、90%、95%、100%分級進(jìn)行加載，卸載時按照80%、50%、0 進(jìn)行卸載。加載過程中對應(yīng)變和撓度數(shù)據(jù)進(jìn)行及時觀測記錄。各級工況均需維持10～20min，最大荷載須持載1h。

通過預(yù)壓可以得知，在最大塊段荷載下掛籃的彈性變形值、非彈性變形值均滿足設(shè)計要求的情況，掛籃可以通過驗收并投入使用。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁主梁施工質(zhì)量問題及原因分析

2.1 鋼筋施工常見質(zhì)量病害及病因分析

按布置位置的不同，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的鋼筋主要包括頂?shù)装邃摻詈透拱邃摻頪3]。這些鋼筋主要為構(gòu)造鋼筋，起增強預(yù)應(yīng)力混凝土抗拉裂、抗剪切作用。其施工中常見的質(zhì)量問題如下：

（1）底板混凝土保護(hù)層劈裂破壞。分析原因為：未按圖紙布置拉鉤筋將上、下層橫向鋼筋連成整體，合龍時縱向預(yù)應(yīng)力筋以曲線形式布置，張拉過程中會產(chǎn)生徑向分力，若底板未布置足夠數(shù)量用于抵抗徑向分力的鋼筋時，很有可能會發(fā)生劈裂，造成重大事故。

（2）底板縱向裂縫。分析原因為：底板橫向鋼筋偏小偏稀、縱向預(yù)應(yīng)力管道安裝太靠下使下方混凝土厚度不足，將使底板順縱向預(yù)應(yīng)力筋（管道位置）開裂。

（3）錨墊板周圍混凝土開裂，錨墊板內(nèi)凹。分析原因為：錨下鋼筋配置不足，未進(jìn)行局部加強，將可能出現(xiàn)此事故。

（4）齒板及其附近的裂縫。分析原因為：齒板尾部未配置足夠的抗沖切力和拉力的鋼筋，混凝土將會在張拉時被沖壞。

2.2 梁體混凝土施工常見質(zhì)量病害及病因分析

（1）腹板斜裂縫。通常發(fā)生在箱梁腹板上，經(jīng)常首先在剪應(yīng)力最大的支座附近產(chǎn)生，一般與梁軸線呈25°～50°。

（2）縱向裂縫。經(jīng)常發(fā)生在頂?shù)装迳希貥蛳虻挠行┝芽p會連續(xù)貫通，有些則是較短的不連續(xù)裂縫?？v向裂縫產(chǎn)生部位：部分預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后跨中的底板；部分懸臂翼緣板較長的根部；寬箱梁跨中的頂板。

（3）墩頂0號塊裂縫。箱梁0號塊是箱梁和主墩的連接部位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且是全橋的受力主體，與此同時，頂板的縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋均通過0 號塊。不論是施工階段還是運營階段，箱梁的0號塊均十分容易開裂。

（4）底板混凝土的壓潰和劈裂。大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁一般為變截面箱梁，箱梁底板沿橋向為曲線形式，底板中的預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時會產(chǎn)生徑向向下的壓力，若底板預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度較小，也未對徑向力采取措施進(jìn)行抵抗，底板就十分容易產(chǎn)生劈裂[4]。故設(shè)計時會按照此徑向荷載布設(shè)平衡箍筋，以平衡箍筋將其傳遞到上層鋼筋，將此力分配到全底板。

2.3 預(yù)應(yīng)力施工常見質(zhì)量病害及病因分析

（1）實測伸長值與理論伸長值誤差較大。分析原因：施工過程中所采用的波紋管存在銹蝕砂眼，易增大摩擦阻力，最終出現(xiàn)伸長值測量誤差；波紋管定位不準(zhǔn)確導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)變；摩擦系數(shù)計算錯誤。

（2）明顯的鋼絞線劃痕，存在滑絲斷裂風(fēng)險。分析原因：限位板制作存在誤差；鋼絞線存在嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象。

（3）錨固后夾片外力長度參差不齊，促使錨固力集中，易造成滑絲、斷絲等質(zhì)量問題。分析原因：夾片安裝位置不正確；工作錨具、千斤頂?shù)任刺幱谕凰捷S線上，易造成偏向受力問題，最終導(dǎo)致夾片兩端錨固長度存在差異。

（4）滑絲。原因分析：鋼絞線浮銹、污染物未清除干凈，導(dǎo)致張拉過程中夾片與鋼絞線無法完全咬合；鋼絞線編束過程中扭結(jié)受力不均勻。

（5）斷絲。原因分析：夾片硬度過大；鋼絞線本身存在殘缺或損傷；編束過程中扭結(jié)受力不均勻；張拉作業(yè)前千斤頂、限位板、錨座之間未緊密貼合，張拉過程中鋼絞線受力不均勻；鋼絞線存在較深劃痕，橫截面損失過多被拉斷；夾片安裝時鋼套筒用力過猛，導(dǎo)致鋼絞線劃傷。

（6）鋼絞線兩端伸長值存在較大偏差。在預(yù)應(yīng)力施工中，若兩端伸長值偏差過大，則會產(chǎn)生集中預(yù)應(yīng)力或促使預(yù)應(yīng)力劇增，進(jìn)而引發(fā)滑絲、斷絲等質(zhì)量問題，究其原因為：操作人員未遵循技術(shù)交底要求；波紋管兩端定位并不完全對稱，摩擦阻力損失存在一定差異；波紋管兩端任意一段存在漏漿問題，大幅增加張拉摩擦阻力。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁主梁施工質(zhì)量控制措施

3.1 鋼筋施工質(zhì)量控制措施

（1）嚴(yán)格按照圖紙數(shù)量和位置施工，不得偷工減料；

（2）設(shè)置足夠拉鉤筋將上下兩層鋼筋連成整體；

（3）在錨頭位置及錨下鋼筋除按圖設(shè)置外須根據(jù)實際情況進(jìn)行局部加強布置，提高錨頭附近混凝土抗裂能力；

（4）安裝鋼筋時，有保證各部位混凝土保護(hù)層厚度，加強控制搭接接頭的焊接質(zhì)量。

3.2 梁體混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.2.1 混凝土質(zhì)量控制。

（1）優(yōu)化配合比設(shè)計。配合比要保證強度和彈性模量要求，提高耐久性及和易性，降低水化熱。

（2）加強原材料檢驗。禁用含泥量或石粉量過大的砂石料、溫度過高的水泥或粉煤灰，因為會大大降低混凝土強度及和易性、加快混凝土坍落度損失。

（3）加強混凝土攪拌監(jiān)控?；炷潦┕r，試驗人員須從出料到現(xiàn)場泵送澆筑全程跟蹤，并根據(jù)砂石料含水率等情況進(jìn)行及時調(diào)整參數(shù)，保證混凝土性能指標(biāo)滿足要求。

3.2.2 施工現(xiàn)場澆筑管理

（1）0 號塊兩次澆筑時，需盡量減小兩次澆筑的間隔，宜在3d內(nèi)完成第二次澆筑。

（2）掛籃施工時須以正確的順序澆筑混凝土，即最先澆筑前端，從前至后逐步澆筑，當(dāng)整個節(jié)段的混凝土快澆筑完成時，再對節(jié)段節(jié)縫處的混凝土進(jìn)行澆筑。

（3）腹板、錨下及齒塊混凝土振搗時要加強檢查指導(dǎo)，確保混凝土密實。

3.2.3 成品養(yǎng)護(hù)

混凝土在澆筑完成后需及時進(jìn)行覆蓋并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，特別是梁體底部、端頭要設(shè)法養(yǎng)護(hù)，大體積的0號塊宜采用冷卻水管控制水化熱溫度。須用同條件養(yǎng)護(hù)試件檢驗混凝土強度，強度、齡期不足時不得進(jìn)行張拉。

3.3 預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制措施

（1）預(yù)應(yīng)力管道安裝。預(yù)應(yīng)力孔道定位鋼筋、防崩鋼筋施工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計文件執(zhí)行。預(yù)應(yīng)力孔道梁高方向偏差應(yīng)控制在10mm 以內(nèi)，梁段鋼筋綁扎過程中，在預(yù)應(yīng)力管道與普通鋼筋發(fā)生位置沖突時，可對普通鋼筋位置進(jìn)行調(diào)整。

（2）預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時主梁混凝土的彈性模量和強度應(yīng)滿足設(shè)計要求，若設(shè)計無要求時，張拉鋼束時混凝土強度不得小于設(shè)計值的90%，彈性模量不得小于設(shè)計值的80%，且齡期不得少于5d。預(yù)應(yīng)力的張拉宜采用智能張拉設(shè)備，以張拉力控制為主，用伸長量校核，實現(xiàn)張拉力與伸長量雙控。

（3）管道壓漿及封錨?？v向預(yù)應(yīng)力鋼束管道壓漿宜采用大循環(huán)智能壓漿法，壓漿材料宜選用專用預(yù)應(yīng)力孔道灌漿料；壓漿后應(yīng)及時封錨，封錨宜采用封錨混凝土。

4 結(jié)束語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程比較復(fù)雜，各工序施工聯(lián)系緊密，質(zhì)量控制環(huán)節(jié)較多，這就要求現(xiàn)場管理人員及施工人員綜合素質(zhì)較高，同時借助信息化技術(shù)等手段，從施工方案選擇開始，就必須加強對整體施工質(zhì)量的控制，在施工過程采取相應(yīng)措施，防止產(chǎn)生箱梁開裂和跨中下?lián)系荣|(zhì)量問題。另外，設(shè)計、監(jiān)理單位均應(yīng)按照擬定的施工方案進(jìn)行施工計算及校核，并按照計算結(jié)果對工程方案提出修正和完善意見，確保每一座剛構(gòu)橋達(dá)到質(zhì)量要求。