黃勤勞

(中鐵二十局集團有限公司 陜西西安 710016)

1 引言

連續(xù)剛構(gòu)橋具備受力狀態(tài)良好、效益性高等多重優(yōu)勢，但在跨徑與墩高持續(xù)加大的背景下，會大幅增加施工難度[1]。如何確保高墩大跨橋梁的施工安全是一大挑戰(zhàn)?；诖耍叨沾罂鐝絼倶?gòu)橋梁對工藝要求較高，若要保障各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量，必須合理把控關(guān)鍵技術(shù)。

橋梁施工技術(shù)的發(fā)展對橋梁的跨徑、線形、截面形式等方面的進步起著重要的作用，目前連續(xù)剛構(gòu)橋的施工采用的方法主要有支架法施工、懸臂拼裝法及懸臂澆筑法[2]。其中支架法施工能夠充分發(fā)揮著橋梁的整體性好，施工中無體系轉(zhuǎn)換、經(jīng)濟有效等優(yōu)點，但在實際施工中需消耗大量的支架和模板，多用于橋墩較矮的橋梁、凈空較大的橋梁[3]；懸臂拼裝法的核心是梁的調(diào)運與拼裝，常用于預(yù)制梁體節(jié)段的拼裝，充分利用機械化設(shè)備，大大加快施工進度，達到標準化施工的效果[4]。但是，懸臂拼裝法的技術(shù)要求較高，影響結(jié)構(gòu)的因素較多，施工控制也很嚴格，尤其不適用于小跨度橋梁[5]。懸臂澆注法在施工跨徑較大、橋墩較高、跨越大江大河與跨越繁忙公路等情況的橋梁擁有明顯的優(yōu)勢[6]。

基于上述分析，本文以實際工程為例，結(jié)合工程特性與難點問題，對采用懸灌法施工的連續(xù)剛構(gòu)橋過程的大型模板、澆筑、張拉等關(guān)鍵技術(shù)進行研究，以此確保工程施工安全。

2 工程概況

兩河口水電站庫周交通洛古大橋位于道孚縣、扎拖鄉(xiāng)境內(nèi)，總體走向由南向正北方向布局。洛古大橋起訖里程樁號為K0＋715.00～K1＋123.00。在扎拖溝溝口以內(nèi)約850附近跨越扎拖溝，橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為1×20 m空心板梁＋(78＋140＋78)m預(yù)應(yīng)力混凝土懸澆連續(xù)鋼構(gòu)箱梁橋＋4×20 m空心板梁，下部結(jié)構(gòu)引橋設(shè)計為樁柱式圓柱墩、橋臺設(shè)計為U型橋臺，主墩設(shè)計為空心薄壁墩，全橋最大墩高118 m。

圖1 4、5號主墩現(xiàn)場

兩河口水電站庫周交通洛古大橋采用連續(xù)剛構(gòu)形式，總長度408 m。其中0號塊高度12 m，4、5號主墩均為鋼筋混凝土空心薄壁墩，高度分別為109 m與118 m。如圖1所示。

邊跨現(xiàn)澆段長度7 m，底板寬5 m，頂板寬8 m，梁高3 m，翼緣外側(cè)厚15 cm，根部為80 cm。大橋主橋采用掛籃進行施工。合龍段長度均為2 m，高為3 m，混凝土數(shù)量為45.9 m3。

3 大型掛籃模板拼裝與定位方法

3.1 大型掛籃模板安裝

借鑒現(xiàn)有研究成果[7-8]，由于是大型鋼模板且還需拼接，故將預(yù)埋豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)留孔分別置于掛籃前、后下橫梁與外?；辛荷蟍9]?？紤]到鋼筋綁扎質(zhì)量問題，施工之前需打磨處理再刷涂模板漆。內(nèi)部部分材料為小型鋼模板，經(jīng)拼裝而得，操作中嚴格控制箱梁倒角位置。在安裝環(huán)節(jié)，要求板縫達到嚴密平順狀態(tài)，做好模板漆刷涂作業(yè)后方可綁扎鋼筋。值得注意，箱梁內(nèi)側(cè)斷面較為特殊，其尺寸逐步變大，以0.8～1.0 m為間隔相繼設(shè)置鋼帶以起到加固承托模板效果，要求各鋼帶均置于掛籃內(nèi)模滑行梁上，伴隨掛籃的移動鋼帶將一同發(fā)生位置變化。腹板是影響模板定位質(zhì)量中最關(guān)鍵因素，以串條加固方式為宜，但要合理控制串條位置，不可過于接近腹板波紋管。還需注意的是，腹板混凝土厚度需得到合理控制，相較于設(shè)計值而言，腹板內(nèi)模需在此基礎(chǔ)上外擴5 mm。換言之，腹板遵循負誤差控制原則，此舉是控制脹?，F(xiàn)象的關(guān)鍵所在。關(guān)于掛籃安裝現(xiàn)場，如圖2所示。

圖2 掛籃施工現(xiàn)場

3.2 立模標高控制

懸澆施工過程涉及到結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換操作，同時諸多因素均會改變高程控制效果，較為典型的有結(jié)構(gòu)自重、混凝土收縮徐變等，模板安裝的允許偏差見表1。

表1 模板安裝的允許偏差

基于軟件分析得知，將預(yù)拋高值設(shè)定為15 cm較為可行，能夠大幅度消除橋梁自重而引發(fā)的跨中過度下?lián)蠁栴}?；诖?，本工程將跨中預(yù)拋高度設(shè)置為15 cm，在展開每一節(jié)段施工作業(yè)時以該值為標準來針對性調(diào)整立模標高。

本工程中主橋部分在左偏圓曲線中，圍繞各節(jié)段采取變形量測措施，以分析各點實際撓度與箱梁曲線變動情況。

3.3 鋼筋與管道安裝

(1)鋼筋安裝

主橋0號塊對鋼筋需求量較大，且所需鋼筋種類尤為豐富。結(jié)束節(jié)段鋼筋綁扎作業(yè)后，幾乎有90%都要采取接長措施，且HRB335準12、HRB335準16材料的處理方式較為特殊，均要采取閃光對焊工藝。在施工中應(yīng)保障兩鋼筋達到同心狀態(tài)，控制焊接電流，遵循300點/次原則實行抗拉拔試驗。對鋼筋采取綁扎作業(yè)時需遵循梅花狀方式，處理多余部分，均要按向背對模板。若施工中出現(xiàn)各類鋼筋位置沖突，需要合理調(diào)節(jié)普通鋼筋位置。在整個鋼筋位置調(diào)整過程中，必須遵循偏離量最小的基本原則?？紤]到底板與腹板特殊性，該區(qū)域的鋼束較多且斷面相對脆弱，因此易受到局部應(yīng)力影響而引發(fā)受力裂縫問題，在嚴重時還會引發(fā)底板混凝土崩裂。之所以出現(xiàn)上述問題，與底板壓應(yīng)力過大、曲率效應(yīng)等多方面因素有關(guān)，當產(chǎn)生局部應(yīng)力集中現(xiàn)象后致使底板失穩(wěn)。同時，預(yù)應(yīng)力管道存在徑向力，產(chǎn)生的分力將直接致使梁底崩裂。在底板鋼筋網(wǎng)增設(shè)拉結(jié)筋，同時合理安裝加強筋與鋼筋，可有效解決底板崩裂問題。節(jié)段鋼筋綁扎現(xiàn)場圖如圖3所示。

圖3 節(jié)段鋼筋綁扎現(xiàn)場

(2)預(yù)應(yīng)力管道安裝

工程中豎向預(yù)應(yīng)力波紋管基于鍍鋅鐵皮原材料加工而得，為保障應(yīng)用效果，施工之前需通過試驗分析透水性。任何一根鍍鋅波紋管均要采取開孔處理，向其中接入PVC管，利用填堵材料處理好，以免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。橫向預(yù)應(yīng)力波紋管采用的是扁管形式，工程人員需將其置于橋面頂板內(nèi)，施工中嚴格把控順直度與各材料間距。整個預(yù)應(yīng)力管道施工作業(yè)中，最為核心的環(huán)節(jié)即是縱向預(yù)應(yīng)力波紋管安裝，這點對于腹板縱向管道分布密集區(qū)而言更是如此，需以50 cm為間隔增設(shè)鋼筋網(wǎng)片，以便提升波紋管位置精度，通過焊接的方式將鋼筋網(wǎng)片穩(wěn)固置于腹板上?？紤]到縱向波紋管較長的問題，但澆筑能力有限，單次長度僅為3.75 m，因此要針對波紋管接長部分實行密封措施。

4 混凝土澆筑

全方位檢查模板各工序施工質(zhì)量，包括各部件尺寸、數(shù)量等都要符合工程規(guī)范，在確保無誤后可進入到混凝土澆筑環(huán)節(jié)，通過焊接方式提升穩(wěn)固性[6]。在混凝土澆筑過程中，嚴格將自由傾落高度控制在2.0 m以內(nèi)，此舉是避免離析現(xiàn)象的關(guān)鍵所在。遵循對稱澆筑原則，要求對稱點差量控制在2.0 m3以內(nèi)，并安排專員振搗密實，工程中采用?50 cm插入式振搗器，以設(shè)備作用半徑為基準，要求單次移動距離在該值1.5倍以內(nèi)，且不可接觸側(cè)模。此環(huán)節(jié)施工時，單次插入深度5～10 cm，勻速且緩慢提出設(shè)備，以免對模板、鋼筋等造成不良影響。經(jīng)持續(xù)施工作業(yè)后，若混凝土面不再出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，且表面足夠平坦時即可結(jié)束施工作業(yè)。伴隨澆筑持續(xù)推進，工程人員要密切檢查模板穩(wěn)定情況，一旦出現(xiàn)松動現(xiàn)象需隨即采取加固措施。結(jié)束混凝土振搗作業(yè)后，在第一時間收面，采用覆蓋保濕養(yǎng)護的方法并持續(xù)7 d以上。完成澆筑且經(jīng)過24 h后，卸下?lián)躅^模板并隨即鑿毛?；炷翝仓D如圖4所示。

圖4 混凝土澆筑

5 大體積混凝土預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿方法

5.1 預(yù)應(yīng)力張拉

檢測梁體混凝土性能，在彈性模量與強度均符合工程規(guī)范后，即可實行預(yù)應(yīng)力穿束與張拉處理。應(yīng)當注意，在穿束環(huán)節(jié)不允許周邊區(qū)域出現(xiàn)焊接行為，且在管道足夠潔凈的狀態(tài)下方可展開錨環(huán)安裝作業(yè)，以免后續(xù)張拉鋼絞線時發(fā)生斷束現(xiàn)象。在前期設(shè)計工作中，未考慮到錨口損失以及夾片回縮等問題，因此在實際施工中需給予高度重視，相較于張拉應(yīng)力而言，實際錨口損失量取值以該值2.0%～3.0%為宜。由此進一步得知，實際張拉應(yīng)力值應(yīng)為方案設(shè)計值的103%。關(guān)于豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，實行的是二次張拉技術(shù)，此方式可有效控制錨下螺栓與錨口的變形，進一步緩解應(yīng)力損失[9]。

5.2 管道壓漿

注重壓漿工藝順序，應(yīng)從底板處開始持續(xù)展開，在壓漿之前必須做好管道雜質(zhì)清理工作，通過改善壓漿質(zhì)量的方式進一步提升豎向預(yù)應(yīng)力筋使用效果。不同縱向預(yù)應(yīng)力束管道長度所對應(yīng)的壓漿方法存在差異，若超過25 m則以真空輔助壓漿為宜，施工中真空泵負壓穩(wěn)定在0.03～0.05 MPa區(qū)間內(nèi)，水泥凈漿稠度以14～18 s為宜。持續(xù)施工作業(yè)，待出漿孔漿液符合既定稠度標準后，需給予2 min穩(wěn)壓時間，滿足上述條件即可結(jié)束壓漿作業(yè)。整個壓漿時間(包括水泥漿液拌制)≤45 min，否則需要再次拌制漿液。

從現(xiàn)場施工結(jié)果看，大體積混凝土預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿是可行的，在工藝控制準確、標準清楚、把關(guān)嚴格的條件下，該施工工藝是安全的。

6 結(jié)論

(1)高墩大跨徑剛構(gòu)橋梁對工藝要求較高，必須合理把控關(guān)鍵技術(shù)，并在實際中把握好施工方案與參數(shù)，才能全方位保障橋梁整體質(zhì)量，才能確保整個工程順利完工。

(2)基于對工程地質(zhì)、高墩及其對施工安全影響以及大跨徑及參數(shù)等條件分析的基礎(chǔ)上，確定的懸灌法現(xiàn)澆段施工工藝、大型掛籃模板拼裝與定位方法、混凝土澆筑、大體積混凝土預(yù)應(yīng)力張拉與壓漿等一系列施工方法是科學可行的，能夠保證高墩大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全。