橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應用

收稿日期：2024-03-25

作者簡介：王忠培（1984—），男，本科，工程師，從事路橋管理工作。

摘要 大跨徑連續(xù)橋梁是橋梁建設中應用較多的結(jié)構(gòu)形式之一，施工技術(shù)是影響此類橋梁結(jié)構(gòu)安全、建設進度和工程質(zhì)量等的重要影響因素，文章對大跨徑橋梁分類及特點進行了探討?；诖?，圍繞施工準備、預應力分析、深水承臺建設、溫度控制和孔道壓漿作業(yè)等重要施工內(nèi)容，詳細闡述了大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應用要點。最后，提出了針對大跨徑連續(xù)橋梁施工過程的質(zhì)量管控策略，為類似結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)及應用提供參考。

關鍵詞 橋梁工程；大跨徑連續(xù)橋梁；施工技術(shù)；應用要點

中圖分類號 U445.4文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0055-04

0 引言

近年來，我國城市規(guī)劃體系逐步趨于完善，基建技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。隨著越來越多的道路橋梁工程投入建設，如何提升工程美觀性、實用性、安全性與穩(wěn)定性，已成為業(yè)界內(nèi)的重要研究方向。目前，大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)已得到了廣泛應用，其具有結(jié)構(gòu)變性小、剛度大、穩(wěn)定性強等優(yōu)勢，能夠更好地適用于當前的橋梁工程建設要求。該文通過總結(jié)類似結(jié)構(gòu)經(jīng)驗，對大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應用進行詳細分析，以期能夠為相關工程的規(guī)劃建設提供一定參考。

1 研究概述

近年來，我國交通運輸事業(yè)獲得了良好發(fā)展，越來越多的橋梁工程投入到施工建設中。其中，大跨徑連續(xù)橋梁因其所具有的強穩(wěn)定性、強承重性而獲得了廣泛的推廣應用。這種橋梁工程以混凝土材料為主要建材，通過連續(xù)型梁體增大橋梁上下部載重能力，并降低墩頂處負彎矩，優(yōu)化施工效益。柔性墩施工技術(shù)的引入，使得大跨徑連續(xù)橋梁呈現(xiàn)出良好的抗震性、安全性和可靠性，屬于典型的多次超靜定結(jié)構(gòu)。

但在實際施工建設期間，常因預應力變化等因素造成不均勻沉降現(xiàn)象，導致橋梁工程穩(wěn)定性下降，難以保障最終建設質(zhì)量。在施工建設期間，由于大跨徑連續(xù)橋梁施工的復雜性強、難度大，因而對相關人員的專業(yè)素養(yǎng)提出了更高要求。另外，當氣候、地理因素發(fā)生變化時，工程建設效率與質(zhì)量將受到一定影響，實用性下降，且施工過程中的機械設備使用也遭到一定限制。在項目工程施工建設中，存在諸多安全隱患，高空作業(yè)階段安全事故頻發(fā)。諸如此類問題的存在，給大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應用造成了諸多限制。為此，各參建單位需要樹立起科學的發(fā)展觀念，明確常見大跨徑橋梁的分類與特點，把握好技術(shù)應用要點，并通過適當?shù)墓芾泶胧┣袑嵄Ｕ鲜┕み^程得以順利推進。

2 大跨徑橋梁的分類與特點

2.1 拱式橋

在現(xiàn)代橋梁工程中，拱式橋比較常見。因其造價低且工程技術(shù)相對成熟，在各中小城市獲得了廣泛的推廣與應用。拱式橋的建設需要運用到鋼筋混凝土、鋼管混凝土等主要建設材料，整體施工難度適中，有利于在短時間內(nèi)快速掌握施工工藝。拱式橋在強度、耐高溫等方面有著明顯的優(yōu)勢，且建設經(jīng)濟性高，被廣泛應用于各地城市的交通網(wǎng)絡建設。

2.2 梁式橋

預應力混凝土連續(xù)箱型梁橋是最為常見的大跨徑梁式橋，在各地城市交通網(wǎng)絡建設中的普及率較高。這種橋梁工程的剛度大且接縫少，整體施工建設的穩(wěn)定性強、養(yǎng)護難度低，具有顯著的應用優(yōu)勢。此外，我國梁式橋建設技術(shù)相對成熟，且相較于預應力混凝土連續(xù)橋梁而言，大跨徑梁式橋的結(jié)構(gòu)具有更為優(yōu)良的抗扭剛度，徐變性更小，更適用于現(xiàn)代橋梁工程建設。但同時受其自身重量影響，橋梁跨度具有一定局限性，在實際施工建設期間需要做好質(zhì)量、安全和風險管控，優(yōu)化工藝技術(shù)[1]。

2.3 懸索橋

在特大跨徑橋梁中，懸索橋是一種常見的形式，其整體建設結(jié)構(gòu)包含索塔、主纜、吊索、主梁和錨碇等，建設規(guī)模宏大，且外形美觀性強。近年來，隨著越來越多新型建材運用于懸索橋建設中，其整體抗拉強度明顯提升，在橋梁跨徑500 m以上的工程中獲得了廣泛應用。

2.4 斜拉橋

斜拉橋具有良好的抗風性，梁體尺寸較小、自重較低，且跨越能力十分優(yōu)異。其構(gòu)件包含索塔、主梁、斜拉索等，建設優(yōu)勢顯著。然而，由于其工藝復雜性強、技術(shù)含量高，所以對相關人員綜合素養(yǎng)的要求更高。工程建設期間涉及大量的高空作業(yè)任務，安全隱患較大。為此，施工期間需要切實保障現(xiàn)場作業(yè)安全性?，F(xiàn)階段，斜拉橋已成為跨徑800 m范圍內(nèi)的最優(yōu)選擇，其良好的工程造價能力與力學性能得到了充分體現(xiàn)[2]。

3 大跨徑連續(xù)橋梁技術(shù)的應用要點

3.1 施工前的準備工作

考慮大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)具有一定復雜性，在施工時需要規(guī)范落實前期準備工作，合理選擇施工建材，規(guī)范施工工序，以切實保障后續(xù)施工進程能夠得以順利推進。以某互通C匝道橋梁項目為例，在X720位置上建造Ф1 000 mm×10 mm的鋼管樁結(jié)構(gòu)，選擇以14a槽鋼進行連接。在明確工程建設要求后，應落實好材料選擇、初步處理工作，以保障后續(xù)施工作業(yè)的規(guī)范性，提升質(zhì)量監(jiān)督水準，為項目工程的順利建設筑牢根基。

施工單位可以選擇以2I45a工字鋼、2I40a工字鋼為頂部主梁的建設材料，選擇以對稱布置的方式落實初步焊接處理，從而構(gòu)成工字鋼處理模式。基于項目工程實際建造要求，在兩側(cè)翼板位置可選擇I20a工字鋼材料，檢驗產(chǎn)品合格資質(zhì)，并在施工時將相鄰工字鋼間距控制在0.5 m。隨后，還需要對鋼管結(jié)構(gòu)末端切口進行檢查，落實好初步處理工作，從而有效降低施工期間產(chǎn)生銹蝕、變形、裂紋等問題的概率，提升作業(yè)安全系數(shù)[3]。

3.2 預應力分析

預應力是影響大跨徑連續(xù)橋梁施工質(zhì)量的關鍵因素，是提升工程建設質(zhì)量的根本要求。基于此，相關人員在施工前需要落實好預應力分析工作，結(jié)合所獲得的數(shù)據(jù)實施科學、合理的預應力處理策略，確保項目工程建設質(zhì)量能夠滿足前期規(guī)劃要求。在實際建設期間，相關人員可以選擇以預應力構(gòu)件、模型演練的方式對預應力處理環(huán)節(jié)實施科學的預測與評估，以確保能夠全面增強工程設計和施工的成效，提升預應力處理質(zhì)量。同時，選擇預應力構(gòu)件施工亦能夠增強構(gòu)件搭接作業(yè)的合理性，為后續(xù)施工做好鋪墊，并達成大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)應用效果的最大化，順利完成構(gòu)件管理目標。

當采用體外預應力時，預應力筋的安裝應精確，錨墊板位置準確，孔道通暢，避免在安裝過程中受到機械損傷。外套管（如高密度聚乙烯管或鍍鋅鋼管）的性能和質(zhì)量也需符合相應標準，確保其防水性、耐久性和與預應力筋的兼容性。防腐蝕材料應與體外束所處環(huán)境和使用年限相匹配，并在加工、運輸、安裝及張拉過程中保持穩(wěn)定性和柔性。在進行應力控制措施分析時，應全面把控溫度應力、收縮應力與施工荷載應力等，確保大跨徑連續(xù)橋梁施工符合規(guī)范。

3.3 深水承臺建設

目前，大部分大跨徑連續(xù)橋梁都需要跨河流修建，因而產(chǎn)生了諸多水中施工單元。而在此過程中，水流沖刷、侵蝕等將給工程施工造成不利影響。為此，需要通過修建深水承臺盡可能規(guī)避此類不良影響，維持施工效能，保障后續(xù)施工作業(yè)的順暢性，如圖1所示：

圖1 大跨徑連續(xù)橋梁工程深水承臺示意圖

深水承臺施工主要包括圍堰選擇與設置、基坑開挖和承臺施工等三個步驟。圍堰施工時，根據(jù)水深、水流和地質(zhì)條件選擇合適的圍堰類型，確保圍堰的穩(wěn)定性和密封性。定期對圍堰進行檢查和維護，確保其在使用過程中始終保持穩(wěn)定和安全。在基坑開挖過程中，應嚴格控制開挖深度和邊坡坡度，防止基坑坍塌。應設置有效的排水系統(tǒng)，防止基坑積水對施工質(zhì)量造成影響。在基坑周圍設置防護設施，防止人員和設備墜落。承臺施工時，應嚴格控制鋼筋、混凝土等原材料的質(zhì)量，確保符合設計要求。對承臺進行必要的養(yǎng)護和檢測，確保其達到設計所要求的強度和穩(wěn)定性。此外，應制定嚴格的安全管理制度和操作規(guī)程，確保施工人員嚴格遵守。在施工現(xiàn)場設置明顯的安全警示標志，確保人員和設備的安全。

3.4 溫度控制

大跨徑橋梁工程施工期間，對于溫度的要求較高，常因施工溫度超范圍而對工程施工建設造成明顯干擾?；诖耍枰ㄟ^優(yōu)化溫度控制策略創(chuàng)造出良好的施工條件，將溫度干擾降到最低。在工程建設過程中，梁體頂部長時間接受陽光照射，因而會導致其與底部產(chǎn)生明顯溫差，對主梁結(jié)構(gòu)的擾度分析造成一定影響[4]。此類問題若未得到有效解決，則極易誘發(fā)橋墩位移問題，導致工程整體建設質(zhì)量下降。為此，相關人員需要重視對施工溫度的監(jiān)測分析，結(jié)合所得監(jiān)測數(shù)據(jù)合理規(guī)劃施工進程和時間安排，降低溫度對工程施工造成的影響。

在橋梁結(jié)構(gòu)的易受溫度影響部位，如伸縮縫、支座等，應采取相應的保護措施，防止溫度變化引起的變形或損壞。在低溫環(huán)境下，應采取保溫措施，防止混凝土受凍。在施工過程中，應盡量保持施工現(xiàn)場的通風良好，避免高溫高濕環(huán)境對混凝土質(zhì)量的影響。對于特殊施工環(huán)境，如山區(qū)、河谷等，應充分考慮環(huán)境溫度的變化對橋梁結(jié)構(gòu)的影響，并采取相應的應對措施。另外，當進行精細化施工質(zhì)量控制時，應設置溫度測控系統(tǒng)，實時監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的溫度變化，并根據(jù)溫度變化及時調(diào)整施工措施。當溫度超過預設的閾值時，應啟動預警機制，及時采取措施防止溫度變化對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

3.5 孔道壓漿作業(yè)

孔道布置、張拉控制是大跨徑連續(xù)橋梁施工建設的關鍵工序，是孔道壓漿作業(yè)期間必須落實的作業(yè)任務。為進一步提升大跨徑連續(xù)橋梁施工效果，提高作業(yè)水平，應當靈活配置相應定量的膨脹劑，以取得最優(yōu)的施工成效。在施工前，施工人員需要先清除完畢現(xiàn)場雜物，將鋼筋結(jié)構(gòu)銹蝕部分清除干凈。隨后在封端處理階段，應切實增強橋體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與嚴密性，降低梁體漏水的可能性，保障工程建設質(zhì)量。

孔道壓漿首先應嚴格篩選和檢驗原材料，確保材料質(zhì)量達標，水泥漿中的水灰比、添加劑等應符合施工要求。在壓漿前，孔道應沖洗干凈，確?？變?nèi)無積水、雜物和油污。采用密封罩或水泥漿等對錨具夾片空隙和其他可能漏漿處進行封堵，防止壓漿時漿體泄漏。其次是壓漿設備與工藝方面，優(yōu)先選用真空輔助壓漿工藝，以提高壓漿的密實度和質(zhì)量。壓漿管路長度應適當控制，過長時應提高壓力以補償壓力損失。壓漿時應開啟壓漿泵，排除管路中的空氣、水和稀漿，確保漿體流動度與攪拌罐中一致。壓漿順序應遵循由低到高的原則，確保漿體能夠順利填充孔道。控制好壓漿壓力大小和速度，避免壓力過大或過小影響壓漿質(zhì)量。每個孔道的壓漿作業(yè)應一次性完成，不得中途停止。如因故障中斷且時間超過規(guī)定，應重新清洗孔道后再進行壓漿。壓漿完成后，應立即清洗梁體表面、錨墊板及錨具上的水泥漿，保持梁體清潔。做好壓漿記錄，包括壓漿時間、壓力、漿體配比等信息，以便后續(xù)的質(zhì)量控制和追溯。

4 強化施工質(zhì)量管控的策略

4.1 優(yōu)化施工技術(shù)和工藝

相較于中小跨徑橋梁而言，大跨徑橋梁的力學性能更為敏感，對施工技術(shù)和工藝要求較高。懸臂澆筑施工是大跨徑連續(xù)橋梁常用的施工方法。懸臂澆筑的主要臨時受力構(gòu)件為掛籃，通過掛籃由墩頂向跨中方向依次懸臂澆筑施工，具有易加工制造、安裝簡便、承載能力高、適應性強和經(jīng)濟性好等優(yōu)點。托架和掛籃現(xiàn)場拼裝施工是控制工期的重要環(huán)節(jié)，墩頂0#塊施工托架和懸臂段施工掛籃可以采用預制形式，以減少現(xiàn)場拼裝時間，懸臂澆筑主要施工步驟如圖2所示。

懸臂澆筑工藝施工的質(zhì)量控制因素包括掛籃設備和材料兩個方面，掛籃設備安裝和拆除必須滿足規(guī)范要求。設計時應充分考慮施工過程中的臨時荷載和環(huán)境因素，掛籃安裝完畢后，必須進行預壓處理，消除后期施工時的非彈性變形，因此掛籃材料的強度至關重要。

4.2 加強應力控制質(zhì)量

大跨徑連續(xù)型橋梁工程在施工期間受溫度應力、徐變應力、荷載力和結(jié)構(gòu)應力等諸多因素影響，這將導致其穩(wěn)定性下降。為此，應在設計階段明確橋梁工程施工的受力點，明確應力分布狀況，通過有效的控制策略增強工程結(jié)構(gòu)的荷載力與抗拉伸效果。應注重對工程結(jié)構(gòu)截面位置的分析，運用專業(yè)測試儀器展開精準預測。針對實際應力與理論預估值間差值過大的現(xiàn)象，需要及時檢查施工結(jié)構(gòu)，準確定位問題發(fā)生區(qū)域及誘因，并采取相應措施降低預期應力和實際應力間的偏差值。

加強應力控制的主要手段包括精確監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析、合理控制施工工藝、優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設計、采取體外預應力措施和加強施工監(jiān)測與反饋。在施工過程中，應對橋梁的應力狀態(tài)進行實時監(jiān)測，這包括使用先進的應力監(jiān)測設備和技術(shù)，如應變計、應力傳感器等，以獲取準確的應力數(shù)據(jù)。在設計階段，應充分考慮各種應力因素對橋梁結(jié)構(gòu)的影響，合理確定橋梁的截面尺寸、材料選擇等參數(shù)；可以通過施加體外預應力改善結(jié)構(gòu)的承載能力，減少后期結(jié)構(gòu)下?lián)喜『Φ陌l(fā)生，從而改善橋梁的應力狀態(tài)。

圖2 大跨徑連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工步驟示意圖

4.3 控制橋梁線形

對于橋梁撓曲、變形等問題，需要明確其誘因，并及時予以處理。在施工期間，受諸多因素影響，橋梁結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生路徑變化現(xiàn)象，并使得其偏離于預定設計位置，造成橋梁無法正常收攏的問題，難以滿足工程規(guī)劃設計要求?；诖?，在工程施工建設期間，需要加強對線性建設階段的管理與控制，從而降低橋梁變形問題的發(fā)生率[5]。

對于大跨徑連續(xù)梁橋而言，懸臂澆筑施工過程中由于結(jié)構(gòu)自重和臨時荷載作用，不可避免地出現(xiàn)梁體的下?lián)献冃?，為使梁體線形滿足設計目標，在施工過程中通常將梁體預先上抬，通過設置立模預拱度方式實現(xiàn)線形控制。由于結(jié)構(gòu)非彈性變形可通過掛籃預壓得以基本消除，施工控制的關鍵是得到不同施工階段的彈性變形。目前，橋梁博士、Midas/Civil等有限元軟件能夠準確地得到不同荷載組合下、不同受力狀態(tài)下的彈性變形，因此借助有限元軟件能夠完成大跨度連續(xù)梁橋的施工過程控制。在實際施工過程中，應嚴格控制原材料質(zhì)量，規(guī)范施工工藝和技術(shù)，使有限元軟件的數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)更接近于實際狀態(tài)。

4.4 施工安全環(huán)保問題

大跨徑橋梁工程的建設周期長、施工環(huán)境復雜且技術(shù)要求高，施工期間常產(chǎn)生各種安全風險，給相關人員的人身安全造成了嚴重威脅。為此，在優(yōu)化施工工藝、提升建設質(zhì)量的同時，還需要加強安全管控，嚴格遵循相關法律法規(guī)及工程建設要求，對各施工工序進行嚴密管控。各建設單位需要設置專門的安全管理部門，增強對大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的了解，使其能夠規(guī)范指導施工人員作業(yè)。應健全任務分配、責任追究和績效管理制度，加大對違規(guī)作業(yè)、不佩戴安全防護裝備等行為的懲罰力度，并加強對施工人員的安全教育，切實規(guī)范其作業(yè)行為。

大跨徑連續(xù)梁橋在跨越河道施工時，應盡量減少對周圍水體的污染，采取必要的環(huán)保措施；應對施工區(qū)域進行定期的環(huán)境監(jiān)測，確保施工活動對環(huán)境的影響在可控范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

在建設橋梁工程時，應用大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)能夠有效提升橋梁承載力，為來往車輛提供安全、穩(wěn)定的通行環(huán)境。施工單位應基于工程建設需求，強化技術(shù)整合，提升施工工藝管理效果，保障將大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)的應用優(yōu)勢發(fā)揮到實處。該文主要就大跨徑橋梁的分類和特點進行了分析，并對大跨徑橋梁施工技術(shù)的具體應用展開探討，以期為相關橋梁施工提供一定參考。

參考文獻

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