懸臂澆筑連續(xù)梁合龍段施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

羅 利, 楊志剛

(中國五冶集團(tuán)有限公司路橋工程分公司, 四川成都 610041)

懸臂澆筑連續(xù)梁合龍段施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

羅 利, 楊志剛

(中國五冶集團(tuán)有限公司路橋工程分公司, 四川成都 610041)

懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁(剛構(gòu))橋合龍段施工是整個(gè)橋梁施工的關(guān)鍵，因此，合龍段施工質(zhì)量控制顯得尤為重要。文章根據(jù)懸臂澆筑合龍段施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析總結(jié)了在合龍段關(guān)鍵工序施工中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并針對此類問題提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制要點(diǎn)，以此提高合龍段施工質(zhì)量。

懸臂澆筑； 合龍段； 施工； 質(zhì)量控制

懸臂澆筑施工法是從連續(xù)梁主橋橋墩0#塊開始，兩側(cè)對稱進(jìn)行現(xiàn)澆梁段施工。懸臂澆筑施工簡便，結(jié)構(gòu)整體性好，施工中可不斷調(diào)整位置，常在跨徑大于100 m的橋梁上選用。但采用懸臂澆筑施工法施工合龍段需解決如下問題：如何保證合龍前兩懸臂端豎向撓度的偏差和主梁軸線的橫向偏移不超過容許范圍；如何保證合龍后的橋面線形良好；如何避免合龍段施工中底板混凝土受力裂縫的出現(xiàn)，如何確保合龍段相鄰節(jié)段不出現(xiàn)錯(cuò)臺；……這些問題若處理不當(dāng)，不僅會(huì)對結(jié)構(gòu)受力不利，而且可能會(huì)使主梁梁底曲線不順暢，形成永久性缺陷而影響外形美觀。為解決好這些問題，就必須對箱梁施工及合龍段施工過程實(shí)施有效的工藝及質(zhì)量控制。

1 合龍段施工工藝流程

合龍段施工工藝流程見圖1。

2 合龍段施工質(zhì)量控制分析

2.1 橋面線性控制分析

合龍段是懸臂澆筑連續(xù)箱梁施工的重點(diǎn)之一，更是線形控制的難點(diǎn)。

主橋采用掛藍(lán)分段懸臂澆筑，施工過程中箱梁平、縱線形受結(jié)構(gòu)體系、施工荷載、施工工藝(預(yù)應(yīng)力張拉)、基礎(chǔ)沉降、主墩彈性壓縮變形、混凝土收縮、徐變、環(huán)境溫度和氣候等諸多因素的影響會(huì)不斷變化。若已施工梁段上出現(xiàn)誤差時(shí)，只能通過張拉預(yù)備預(yù)應(yīng)力束調(diào)整，而這一調(diào)整量非常有限，因此，一旦已澆筑段出現(xiàn)線形誤差，誤差將永遠(yuǎn)存在，只能通過立模標(biāo)高消除已施工梁段的殘余誤差，有時(shí)調(diào)整需經(jīng)過幾個(gè)梁段才能完成。因此在合龍段施工前控制好連續(xù)梁整體線性顯得極為重要。

(1)合龍段相鄰懸臂施工的最后梁段施工前，應(yīng)對相應(yīng)梁跨進(jìn)行聯(lián)測，以確定最后梁段懸臂施工的立模高程，保證合龍精度。

合龍段立模標(biāo)高=設(shè)計(jì)成橋位置+施工中的位移累計(jì)值(反向)。

其中參數(shù)估計(jì)及對計(jì)算模型的修正特別重要，只有與實(shí)際施工過程相吻合的計(jì)算模型計(jì)算出的預(yù)報(bào)標(biāo)高才是可實(shí)現(xiàn)的，施工結(jié)果的誤差才能減小。因此在進(jìn)行施工模擬計(jì)算時(shí)必須充分考慮各種施工因素，特別要正確計(jì)算主梁的軸線坐標(biāo)，同時(shí)計(jì)算中要計(jì)入豎曲線的影響。

(2)合龍段的高程觀測應(yīng)按6種工況進(jìn)行實(shí)測：臨時(shí)支承約束解除后、勁性骨架焊接前、澆筑混凝土前、后，張拉部分的預(yù)應(yīng)力鋼束后，勁性骨架解除后、張拉完所有預(yù)應(yīng)力鋼束后。

(3)在現(xiàn)澆合龍段之前，線形控制小組配合施工單位對最大懸臂長度時(shí)溫度變化及相應(yīng)撓度變化進(jìn)行24 h測量。

為了盡量減少溫度對觀測的影響．觀測時(shí)間安排在早晨太陽出來之前。在施工過程中，對每一節(jié)段需進(jìn)行數(shù)次(至少一次)的觀測，以便觀察各點(diǎn)的撓度及箱梁梁軸曲線的變化歷程，以保證箱檗懸臂端的合龍精度及橋面的線形。

以上測量工況，除對當(dāng)前施工節(jié)段進(jìn)行高程測量外，同時(shí)對已施工的連續(xù)3個(gè)節(jié)段同時(shí)進(jìn)行高程測量，以得到箱梁節(jié)段累計(jì)實(shí)際變形數(shù)據(jù)和線形。

(4)立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)中橋梁建成后的標(biāo)高，總要設(shè)一定的預(yù)拱度，以抵消施工中產(chǎn)生的各種變性(撓度)。其計(jì)算公式如下：

式中：Hlmi為i節(jié)段立模標(biāo)高(節(jié)段上某確定位置)；Hsji為i節(jié)段設(shè)計(jì)標(biāo)高；∑fli為由各梁段自重在l節(jié)段產(chǎn)生的撓度和總和；∑f2i為由張拉各節(jié)段預(yù)應(yīng)力在i節(jié)段產(chǎn)生的撓度和總和；f3i為混凝土收縮、徐變在i節(jié)段引起的撓度；f4i為施工臨時(shí)荷載在i節(jié)段引起的撓度；f5i為使用荷載在j節(jié)段引起的撓度；fgl為掛籃變形值。

綜合以上分析，要保證控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，最根本的就是對立模標(biāo)高作出盡可能準(zhǔn)確的預(yù)測，即主要依靠預(yù)測控制。無論施工過程如何，總是以最終橋梁成型狀態(tài)作為目標(biāo)狀態(tài)，以此來控制合龍段施工塊件的預(yù)拋高值(立模標(biāo)高)。

2.2 合龍段混凝土裂縫分析與控制

合龍段出現(xiàn)的裂縫一般有以下幾種類型。

2.2.1 橫向裂縫

合龍段與懸灌段或邊跨現(xiàn)澆段連接處出現(xiàn)橫斷面方向的裂縫。

(1)原因分析：一是合龍段與懸灌段或邊跨現(xiàn)澆段連接處施工縫未按要求處理好；二是合龍段混凝土收縮；三是臨時(shí)預(yù)應(yīng)力索張拉力不夠?qū)е潞淆埗位炷潦芾?；四是混凝土澆筑過程中未同步進(jìn)行換重。

(2)控制措施：一是與懸灌段或邊跨現(xiàn)澆段連接處施工縫按要求處理好；二是采用膨脹混凝土；三是合理確定臨時(shí)預(yù)應(yīng)力索張拉力并實(shí)施；四是混凝土澆筑過程中同步配重。

2.2.2 縱向裂縫

箱梁頂、底板出現(xiàn)順橋向的裂縫。

(1)原因分析：一是混凝土內(nèi)外溫差過大引起的溫度裂縫；二是合龍段混凝土收縮；三是合龍段預(yù)應(yīng)力束張拉導(dǎo)致合龍段底板混凝土受拉。

(2)控制措施：一是優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)降低其水化熱，并加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)措施；二是采用膨脹混凝土，減小混凝土收縮，加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù)措施；三是合理布置預(yù)應(yīng)力束，加強(qiáng)定位控制。

2.2.3 底板齒塊裂縫

底板齒塊因合龍段預(yù)應(yīng)力束張拉開裂。

2.2.3.1 原因分析

(1)在設(shè)計(jì)時(shí)，一般要求聯(lián)系鋼束在由底板進(jìn)入齒板時(shí)呈一圓滑曲線，以使沿曲線筋對混凝土產(chǎn)生一均布壓力，但實(shí)際上施工中很難做到，因?yàn)槿嵝蕴坠茉谵D(zhuǎn)向處常呈“折角”，使折角處產(chǎn)生一集中力，并導(dǎo)致混凝土局部剝落或“崩出”破損(圖2)。

(2)預(yù)應(yīng)力筋在施工過程中偏離設(shè)計(jì)位置，在張拉過程中產(chǎn)生較大的豎向力，豎向力導(dǎo)致局部應(yīng)力過大，從而使底板混凝土崩裂。

(3)齒塊錨下鋼筋配置間距過大，不滿足張拉時(shí)的抵抗應(yīng)力值。

綜上幾個(gè)原因分析，未認(rèn)真采取抗徑向力措施致使底板混凝土出現(xiàn)較大局部應(yīng)力是導(dǎo)致合龍段底板混凝土崩裂的主要原因。

2.2.3.2 控制措施

(1)對預(yù)應(yīng)力鋼束彎曲處產(chǎn)生的徑向壓力進(jìn)行重新計(jì)算，并復(fù)核錨下混凝土的局部承壓力，最終進(jìn)行齒塊后端抗拉鋼筋的配筋計(jì)算。

(2)嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力筋的安裝定位，彎曲段的定位鋼筋應(yīng)適當(dāng)加密，并運(yùn)用直角坐標(biāo)定位標(biāo)注預(yù)應(yīng)力管道中心點(diǎn)，復(fù)核安裝好的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)位置，并精確到1 cm內(nèi)。

(3)鋼束的彎起角度不宜過大，齒塊錨固端端部也不應(yīng)過大，以滿足張拉千斤頂?shù)墓ぷ骺臻g為宜。

(4)混凝土搗固人員必須經(jīng)培訓(xùn)后上崗，要定人、定位、定責(zé)，分工明確，尤其是鋼筋密布部位、齒塊、拐(死)角及新舊混凝土連接部位指定專人進(jìn)行搗固，每次澆筑前做好交底工作。

2.3 合龍段混凝土強(qiáng)度質(zhì)量控制分析

(1)存在現(xiàn)象：應(yīng)力管道以下部分底板混凝土骨料偏少，強(qiáng)度不足；勁性骨架以下的腹板混凝土經(jīng)常出現(xiàn)過振或振搗不足現(xiàn)象(圖3)。

(2)原因分析：一是由于合龍段底板預(yù)應(yīng)力管道密集，再加上管道安裝位置偏差，混凝土布料間距太大，骨料無法均勻分布；二是在腹板區(qū)域安裝有勁性骨架，在勁性骨架以下的腹板混凝土不好搗固。

(3)控制措施：一是加強(qiáng)管道安裝位置偏差和混凝土布料間距控制，使骨料均勻分布；二是在勁性骨架以下的腹板混凝土安排經(jīng)驗(yàn)豐富的人員負(fù)責(zé)搗固，并注意檢查。

2.4 合龍段節(jié)段錯(cuò)臺

(1)存在現(xiàn)象：合龍段與懸灌段或邊跨現(xiàn)澆段間出現(xiàn)錯(cuò)臺現(xiàn)象。

(2)原因分析：一是合龍段與懸灌段或邊跨現(xiàn)澆段連接處模板及支撐系統(tǒng)未加固好；二是混凝土澆筑過程中未同步進(jìn)行換重。

(3)控制措施：一是認(rèn)真做好與懸灌段或邊跨現(xiàn)澆段連接處模板及支撐系統(tǒng)加固；二是混凝土澆筑過程中同步配重。

2.5 合龍段底板崩裂

存在現(xiàn)象：底板橫向撓曲產(chǎn)生的縱向開裂、上下層之間分離拉裂和鋼束局部剪出破壞。

2.5.1 底板橫向撓曲產(chǎn)生的縱向開裂

這種破壞多見于箱寬較大的情況。底板在徑向力作用下產(chǎn)生橫向撓曲,底板橫向跨中受正彎矩、兩端由于腹板彈性嵌固而承受負(fù)彎矩作用。

箱寬愈大、底板鋼束離腹板距離愈遠(yuǎn),這種效應(yīng)愈顯著。截面拉應(yīng)力超出混凝土抗裂能力,則導(dǎo)致縱向開裂(圖4)。

2.5.2 底板上、下層之間分離拉裂

底板上、下層之間分離,是由于鋼束管道對截面的削弱及不良構(gòu)造引起的,表現(xiàn)為大面積起鼓或大塊脫離(圖5)。

2.5.3 鋼束局部崩出(剪出)

曲線段或折點(diǎn)處鋼束,由于局部徑向力的作用,在外崩方向混凝土保護(hù)層厚度較小、受力鋼筋配置不佳、混凝土質(zhì)量存在缺陷時(shí),易出現(xiàn)崩出破壞(圖6)。

2.5.4 合龍段底板崩裂控制措施

(1)底板崩裂受鋼束管道定位誤差的影響大,定位鋼筋的間距要適當(dāng)加密,鑒于實(shí)際事故橋梁管道定位誤差大的現(xiàn)狀,建議對直線段鋼束,定位鋼筋亦按不大于50 cm 間距設(shè)置。對節(jié)段線附近0. 5～1 m 范圍,防裂、防崩鋼筋宜適當(dāng)加強(qiáng)。

(2)底板防裂、防崩鋼筋是抵抗破壞的關(guān)鍵,要嚴(yán)格按圖施工,絕不能按一般撐筋而忽略其質(zhì)量和數(shù)量。

(3) 施工中管道偏離誤差的控制要求,除應(yīng)嚴(yán)格滿足施工規(guī)范要求外,任何部位管道偏離誤差應(yīng)小于管道內(nèi)徑與鋼束外徑差值的1/ 2 ,要注意混凝土澆注振搗過程中對鋼束管道的保護(hù)。

3 結(jié)束語

合龍段施工是連續(xù)梁體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié)，對保證成橋質(zhì)量至關(guān)重要。由于懸臂澆筑過程中質(zhì)量問題的不可逆轉(zhuǎn)性、工序間質(zhì)量問題的可傳遞性以及橋梁線形與應(yīng)力雙控等特點(diǎn)，所以在合龍段施工之前，需做好充分準(zhǔn)備，從懸臂各節(jié)段線形及預(yù)拱度的控制、預(yù)應(yīng)力管道的精確定位、邊跨及中跨合龍施工中的體系轉(zhuǎn)換、合龍段勁性骨架的鎖定與預(yù)張拉、合龍段混凝土的澆筑及合龍段頂板、底板縱向鋼束的張拉都是施工中質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)合龍段混凝土養(yǎng)護(hù)，避免溫差裂縫。

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羅利(1978～)男，大學(xué)本科, 工學(xué)學(xué)士, 工程師，市政公用工程一級建造師，建筑工程一級建造師，長期從事市政工程及道路橋梁技術(shù)管理工作。

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[定稿日期]2017-04-14