徐興建
(上海振華重工(集團)股份有限公司,上海 200000)
文萊TELISAI-LUMUT 高速公路工程全長18.635km,穿越原始森林,沿線共有600m 橋梁1 座,360m 橋梁1座,30m 長橋梁4 座。其中600m 和360m 長的橋梁均設計40m 長的T 梁,共計326 根,結構截面尺寸為梁高2.085m,梁的翼緣寬度為1.95m,翼緣板的邊緣厚度為65mm,梁的馬蹄腳寬度為660mm,馬蹄腳的高度為460mm,腹板的厚度為220mm,腹板高度為1428mm。30m 長T 梁為64 榀,結構截面尺寸為梁高1.623m,梁的翼緣寬度為1.51m,翼緣板的邊緣厚度為65mm,梁的馬蹄腳寬度為610mm,馬蹄腳的高度為460mm,腹板的厚度為200mm,腹板高度為1044mm。
預制40m 長T 梁為文萊國當前設計長度最長的T 梁,在工程所在國無歷史施工經(jīng)驗可以借鑒,項目部對預制T 梁制作、安裝等環(huán)節(jié)及可能出現(xiàn)的問題進行分析,針對本項目T 梁施工特點和難點,采取相應的應對措施.
該工程600m 長橋梁位于沼澤區(qū)內,淤泥深度為12~15m,360m 長橋梁跨越山谷,其余4 座30m 長T梁均跨越河道,但因公路沿線比較長,線路穿低山丘陵區(qū),地形起伏大,預制梁場位置的選擇對項目的施工組織影響較大。
應對措施:通過方案分析、經(jīng)濟比較,將600m 和360m 長的橋梁將梁場選擇在橋頭進行預制,4 座30m長橋梁的梁場選擇在所跨越的河道上搭設鋼平臺,在鋼平臺上原位制梁。
該項目混凝土強度等級為C60,市場上供應水泥絕大部分為文萊國當?shù)厣a(chǎn)地波特蘭62.5 級水泥,其他進口復合水泥市場數(shù)量很少,且當?shù)貨]有粉煤灰供應,砂的粒徑也非常小,細度模數(shù)約為1.3,石子采用英標單級配20mm 碎石,骨料的含泥量也偏高。如按照中國相關混凝土施工技術規(guī)程,文萊當?shù)氐幕炷猎牧细緹o法滿足技術規(guī)范要求,原材料的缺陷會給預制T 梁制作質量帶來很大隱患,如T 梁的開裂、外觀質量通病等。
應對措施:通過對周邊國家的材料質量進行調查,在鄰近馬拉西亞、印尼等國家有滿足中國規(guī)范要求的材料供應,如全部采用進口混凝土原材料制作T 梁,工程成本將會大幅度的提升。項目部技術人員同時鉆研國內、外混凝土技術規(guī)程,按照英標混凝土配合比理論,利用文萊當?shù)卦牧线M行多次配合比試驗,通過控制水灰比、水泥用量、降低砂率、控制骨料級配和含泥量等技術手段,混凝土技術性能能夠滿足設計和施工要求。配合比如表1 所示。
表1 混凝土材料配比表 單位:kg
根據(jù)汶萊氣象部門提供的歷年雨水統(tǒng)計資料顯示,年平均下雨天數(shù)超過200d,炎熱多雨的氣候給預制T 梁混凝土施工帶來困難,主要表現(xiàn)在混凝土入模溫度過高、塌落度損失過快、溫差引起薄壁結構的開裂。
應對措施:關注氣象變化情況,避開雨期澆筑混凝土;選擇在每天15 點后澆筑混凝土,合理避開每天最高溫時間澆筑混凝土;對攪拌站的原材料堆場搭設防曬棚、混凝土攪拌用水中加入冰塊等手段,降低混凝土的入模溫度;澆筑完混凝土及時覆蓋和澆水養(yǎng)護。
40mT 梁單榀重量為100t,30mT 梁的單榀重量為70t,根據(jù)市場調研和詢價,在文萊國僅有一臺30m 梁長架橋機,在當?shù)?00t 以上吊車僅有少量幾臺,均在在油田上使用,臺班價格達到2~5 萬人民幣/臺班。
應對措施:結合成本和工期進行分析,對360m 和600m 長的40mT 梁選擇從國內進口架橋機進行架設,對30m 長的預制T 梁直接在河道上搭設平臺支架上進行預制,通過千斤頂進行落梁安裝。
文萊國對中國勞工配額管控非常嚴格,該項目所獲批中國籍勞工配額遠不能滿足施工勞動力的需求,需大量引進外勞,外國勞工的技術水平普遍偏低,很多作業(yè)人員均無工地現(xiàn)場作業(yè)經(jīng)驗。
應對措施:大力開展外勞專業(yè)技能培訓教育工作,提升外勞的安全和質量意識,對外勞進行薪資進行定期考核;根據(jù)不同工種,合理控制外勞的配比,關鍵工種必須為中國籍有經(jīng)驗師傅負責,如混凝土振搗工、看模工、張拉作業(yè)人員;加強技術交底和全過程監(jiān)控工作。
本項目預制T 梁設計圖紙與國內目前的T 梁設計有較大差異,主要體現(xiàn)在T 梁的鋼筋配筋率也比國內設計低,梁端底部鋼筋設計也比較單薄,且未設計預埋鋼板,容易造成張拉過程中T 梁端部開裂。
應對措施:通過與咨詢當?shù)卦O計公司,弄清設計意圖,并聘請國內設計院對本項目的預制T 梁設計圖紙進行結構受力及抗裂縫復核計算,國內設計院回復意見本項目的設計圖紙能夠滿足英標標準,項目部嚴格按照設計圖紙進行施工。
600m 長橋梁為本項目施工的第一座橋梁,預制T梁橋梁在施工初期生產(chǎn)了9 榀梁,有4 根T 梁腹部產(chǎn)生了裂縫現(xiàn)象。裂縫位于預制梁中部,每榀梁的裂縫數(shù)量1~3 根,裂縫間距4~8m,裂縫長度約1.5m,上部至翼緣根部,下部至馬蹄腳頂部,且裂縫貫穿腹板,有個別梁在拆模時未發(fā)現(xiàn)裂縫,拆模后6~8h 后出現(xiàn)裂縫。另外預制T 梁在張拉過程中,梁端底部出現(xiàn)了開裂。項目部多次召開預制T 梁裂縫成因分析會,主要從以下幾方面進行分析和尋找解決對策:
(1)臺座沉降。600m 長橋梁的梁場位于挖方路基上,預制場地施工時未破壞到原狀土,臺座砼及配筋設計也很保守,現(xiàn)場實測臺面及察看臺座周邊無沉陷跡象。每根梁拆模后測量胎膜沉降均在3mm 之內,認為臺座沉降不是產(chǎn)生裂縫的原因。
(2)施工原材料、配合比?;炷猎牧线x用波特蘭水泥,且未加入粉煤灰等材料,水化熱較大,骨料的級配和砂的細度模數(shù)的影響,混凝土在初期抗拉能力薄弱,材料的缺陷可能是裂縫成因的因素之一。針對文萊當?shù)卦牧系那闆r,項目部采購了高效減水劑,通過降低水灰比的方式,減少水泥用量,降低水化熱,但高效減少劑對原材料的非常敏感,多次試驗未能解決混凝土的泌水問題,通過分析,如需優(yōu)化配合比,需要采用進口原材料,考慮到初期其他5 榀梁均未出現(xiàn)裂縫,大家認為配合比不是造成裂縫的主要因素。
(3)施工工藝。在混凝土澆筑過程嚴格控制下料順序,振搗質量,拆模后預制T 梁的外觀質量較好,沒有出現(xiàn)麻面、爛根、露筋等外觀質量通病。期初在澆筑完T 梁混凝土后,立即在鋼膜外側澆水養(yǎng)護,同時T 梁的拆模時間安排在次日上午,拆模后立即進行澆水養(yǎng)護。經(jīng)過測溫試驗分析,T 梁的腹部中心的最高溫度在澆筑后20~24h,T 梁澆筑完后立即澆水、晝夜的溫差、拆模時間過早會造成T 梁混凝土表面散熱過快,都加劇了混凝土產(chǎn)生的內外溫差,造成預制T 梁產(chǎn)生裂縫。為有效控制T 梁長度方向的溫度應力,澆筑完混凝土后,利用土工布對T 梁進行全覆蓋,拆模時間調整到第3 天的上午,采取上述措施后,所有生產(chǎn)的T 梁未出現(xiàn)裂縫。
(4)梁端裂縫。期初T 梁在張拉過程中,梁的自重將全部轉移到端部,T 梁端頭底部混凝土產(chǎn)生了開裂。項目部認為T 梁設計端部鋼筋過于薄弱,提出在預制梁端頭增加配筋和預埋鋼板,但當?shù)卦O計人員認為本項目的設計完全滿足規(guī)范和施工要求,通過了解當?shù)仄渌⌒土簣龅氖┕で闆r,當?shù)仡A制T 梁臺座全部選擇木模板制作,在張拉過程中,梁端臺座可以產(chǎn)生一定的變形,則不會造成T 梁在端部產(chǎn)生開裂現(xiàn)象,項目部采取將臺座兩端的混凝土臺座鑿除,選用50mm×100mm 木方作為底胎膜,在后續(xù)的張拉過程中,未出現(xiàn)梁端裂縫現(xiàn)象。
在360m 長橋梁施工時,充分吸取之前的施工經(jīng)驗和教訓,在養(yǎng)護工藝和拆模時間上嚴格控制,但在制梁初期同樣出現(xiàn)了4 根裂縫,裂縫出現(xiàn)位置和產(chǎn)生時間與600m 長橋梁類似。通過分析,360m 長的梁場位于填方路基上,路基施工在雨季進行,填方高度約6m,路基的沉降是造成T 梁混凝土開裂的主因,通過在混凝土中加入適量纖維的方式,增加混凝土的抗裂性能,采取該措施后,該橋梁再未出現(xiàn)T 梁開裂現(xiàn)象。
4 座30m 橋梁同時施工,施工過程中T 梁未出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象,采取在河道上搭設平臺上進行預制,T 梁安裝未使用大型設備,較好地控制了成本。
(1)預制梁場的選擇要充分考慮橋梁所在位置、地形分布情況、施工機械設備能力、施工順序等。本項目選擇各座橋梁分別設置梁場雖增加了預制梁場的資金投入,但該項目所處地形起伏較大,可以大幅度減少對運梁便道的投入和運梁風險,同時30m 橋梁采用在原位預制T 梁,解決當?shù)卮笮褪┕ぴO備緊缺問題,并節(jié)省了吊裝費用。
(2)預制混凝土T 梁的裂縫防治是一個普遍存在的問題,主要由原材料、混凝土配合比、施工工藝等因素引起的。該項目根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和實際施工條件,系統(tǒng)分析T 梁裂縫的成因,采取切實有效措施,預制梁的裂縫得到有效控制。
(3)海外項目技術質量管理過程中,需深入學習國外技術規(guī)范,并有效地和國內技術規(guī)范相結合。按照英標要求,該項目利用文萊當?shù)鼗炷猎牧线M行設計混凝土配合比取得成功,節(jié)約預制T 梁的制作成本。
(4)有效地開展境外屬地項目管理,降低經(jīng)營管理成本,有利于工程正常運轉和實現(xiàn)企業(yè)與當?shù)貒鐣膮f(xié)調發(fā)展。該項目在預制T 梁施工過程中,積極探索中國工人帶班為主,合理分配中國工人和外勞的比例,開展屬地化的員工培訓和教育,預制T 梁的施工質量得到有效保障。