跨鐵路線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂推施工質(zhì)量控制

左　寧,李康明

(1.核工業(yè)華南建設(shè)工程集團公司,廣東 廣州 510800；2.武漢交通職業(yè)學(xué)院,湖北 武漢 430065)

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國交通設(shè)施建設(shè)日益增加，跨鐵路線橋梁工程的數(shù)目也在不斷增加，而預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁由于具有變形小、結(jié)構(gòu)剛度良好、跨徑大等優(yōu)點，在跨鐵路線橋梁施工中得到廣泛應(yīng)用[1]。其中，頂推施工技術(shù)是常用的跨鐵路線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)。基于此，本文對此項技術(shù)進行了相關(guān)介紹。

1　橋梁工程概況

本文以跨度為(34+35) m的某橋梁工程為主要研究對象，其主要材質(zhì)為混凝土。橋梁的起點位于32號橋墩，終點在34號橋墩，主要設(shè)置9條鐵路線路。主橋是以結(jié)構(gòu)為C50混凝土、單箱四室的模式進行構(gòu)建，路程斜度為20.47‰。該工程的滑道數(shù)量為5，澆灌方式是在鐵路外側(cè)搭建支架并以64 m為距離對其整體進行向上推動。在此次推動過程中，共有9個橋墩、60組滑道，橋墩標(biāo)記為33號、L3和L4，200 t的千斤頂12臺，前置引導(dǎo)橋梁為16 m。

2　嚴格管控跨鐵路線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂推施工工程質(zhì)量

我國的箱橋上推模式主要由箱梁預(yù)先設(shè)置、上推操作、成橋操作三個時期組成，其主要工作步驟如圖1所示。通過大量的實際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，建筑混凝土的質(zhì)量、預(yù)設(shè)平臺安裝支架的沉降度、橋梁主體內(nèi)部和外部溫度的改變、上推平臺的表面是否平整、上推過程中軌跡是否穩(wěn)定、外加作用力是否平穩(wěn)的施加等因素，對了解預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)開裂現(xiàn)象都有十分重要的影響[2]。本文主要對上推技術(shù)造成的裂縫情況進行控制，并展開詳細討論。

圖1　上推施工工作步驟

2.1　預(yù)制時期

對于工程施工質(zhì)量而言，預(yù)制時期有效掌控好施工的每一個環(huán)節(jié)，對上推階段的順利開展具有較好的輔助作用，設(shè)置對整個生推施工中箱梁裂縫技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展起到了舉足輕重的作用[3]。因此，優(yōu)化預(yù)制時期各項操作的管理，并配合掌控程度，對有效控制工程項目裂縫能起到關(guān)鍵作用，主要操作重點包括以下幾方面。

2.1.1上推平臺的掌控

作為預(yù)制時期質(zhì)量管理的重中之重，保證箱梁在上推過程中運動軌跡能夠相對平穩(wěn)，最主要的是對上推平面的良好管控，這也是工程項目在上推操作中能否順利開展的決定性因素，上推平面是箱梁預(yù)制支架以及箱梁上推方向的軌道，因此，對平整性和穩(wěn)定性的要求特別高[4]。此次箱橋上推平面的總面積為2 900 m2，有32號、33號、34號3個固定橋墩以及9個臨時橋墩，每一個橋墩都設(shè)置了5個滑道。平面為總面積較大工程，對平面的精準(zhǔn)度要求非常大[5]，因此，應(yīng)強化施工的過程管控，主要從半成品繼續(xù)施工以及安裝管理兩方面展開分析。

2.1.1.1滑道梁的施工過程

第一，在實際施工過程中，將半自動化的鋼板切割技術(shù)運用在其中，能夠最大限度地提升加工鋼材料半成品的精準(zhǔn)性及牢固性。第二，盡量將長距離焊接轉(zhuǎn)變成短距離焊接，在實際焊接中，將負重斷續(xù)焊接運用其中，以空格長度為20 cm、焊接長度為10 cm的標(biāo)準(zhǔn)進行操作[6]，這樣能夠避免小范圍鋼板因焊接產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致變形的情況發(fā)生。針對厚度較大、層數(shù)較多的鋼板進行焊接時，應(yīng)加以外力使其能夠盡量平整，進一步減小鋼板接口處的變形現(xiàn)象發(fā)生[7]。

2.1.1.2臨時墩及滑道梁安裝

第一，以臨時橋墩的標(biāo)準(zhǔn)高度為輔、垂直高度為主，對橋墩進行大致粗略管理，使平面各個受力組成部分之間的規(guī)格能夠與設(shè)計規(guī)定相符，降低未來工作中各個受力組成部分的突發(fā)狀況。第二，以橋墩平面為輔、標(biāo)準(zhǔn)高度為主，對橋墩上的滑道梁進行精確管理，使平面的上下、左右都能夠使上推技術(shù)的開展條件被滿足[8]。第三，兩級管控要獨立進行，互相之間不能產(chǎn)生干擾，將填充層安排在二者的接口處，最大限度地降低由于誤差產(chǎn)生的影響。

在實際工程施工中，有一些滑道梁的位置被安排在箱梁的預(yù)制位置，導(dǎo)致箱梁無法平穩(wěn)降沉，進而使滑道頂端平面的平整度無法達到最小化，最終上推技術(shù)的作用也無法真正發(fā)揮出來[9]。將確定虛擬標(biāo)高的技術(shù)合理運用到項目施工過程中，安裝的具體位置在預(yù)制位置外側(cè)的滑道梁上，這樣不但能解決由于時間上的差異導(dǎo)致滑道梁和滑道無法順利對接的問題，還能使上推平面更加平整，確保箱梁在上推過程中平穩(wěn)運行，具體如圖2所示。

2.1.2前導(dǎo)梁預(yù)埋和管控

2.1.2.1導(dǎo)梁安裝

第一，導(dǎo)梁在出廠前必須經(jīng)過嚴格的組裝和審查，確保每一個零件都符合施工標(biāo)準(zhǔn)，才能繼續(xù)使用。第二，安裝過程中，為使預(yù)埋操作變得更加簡便，大部分工作人員只將預(yù)埋部分進行規(guī)定操作，導(dǎo)致預(yù)埋工程的整體質(zhì)量較低，在整個導(dǎo)梁安裝完畢后，存在較大差異[10]。第三，將支撐架設(shè)置在導(dǎo)梁的全部長度范圍內(nèi)，并與箱梁一起進行設(shè)置、預(yù)壓，全部組裝完畢并通過質(zhì)量檢查后，再進行箱梁的混凝土澆筑操作[11]。

圖2　虛擬標(biāo)高法示意圖

2.1.2.2優(yōu)化導(dǎo)梁根部并增強連接

在導(dǎo)梁的最底部與箱梁的接口處，一般采用的連接方法是運用精軋鋼加預(yù)應(yīng)力的方法，這樣的方法使得應(yīng)力在精軋鋼的預(yù)埋操作中密度過大。針對該點不足，應(yīng)在施工前設(shè)計工程模型，多次實驗后使預(yù)加力降低，應(yīng)加力分散，可避免工程施工中開裂現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.3預(yù)應(yīng)力施工控制

第一，在施工過程中，箱梁想要避免開裂，必須嚴格按照規(guī)定的張力、拉力的數(shù)值和順序展開操作。第二，臨時預(yù)應(yīng)力筋與固定預(yù)應(yīng)力筋的張力、拉力順序是重點注意的問題。要先調(diào)節(jié)固定預(yù)應(yīng)力筋的張力、拉力，保證箱梁的狀態(tài)為受壓，在操作過程中合理調(diào)節(jié)臨時預(yù)應(yīng)力筋。第二，應(yīng)重視設(shè)計人員的建議，將導(dǎo)梁底部的預(yù)應(yīng)力由原來的張力、拉力端轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ǘ耍瑔味藦埩?、拉力完全代替雙端拉力、張力，這樣才能夠杜絕由于導(dǎo)梁下方存在空隙導(dǎo)致應(yīng)力密度過大、從而使箱梁開裂的情況發(fā)生。

2.2　上推階段

上推時期是整個箱梁施工過程中最容易出現(xiàn)裂縫的時期，工程裂縫的具體狀況是由這段時期直接決定，所以，對上推技術(shù)的提升，有著重要意義。

2.2.1反頂試驗

安全系數(shù)以1.5～2.0為標(biāo)準(zhǔn)，在導(dǎo)梁組裝成功后開展反頂測驗，將導(dǎo)梁與箱梁二者的接口處是否會對箱梁造成開裂影響作為重點監(jiān)測目標(biāo)。與此同時，做好各種應(yīng)對措施，以便在箱梁開裂時能夠及時、準(zhǔn)確地對箱梁進行修補[12]。

2.2.2頂推平順性

在箱梁的上推操作過程中，有一部分橋墩是沒有被加以外力的，處于一種脫力狀態(tài)。針對這種情況，運用計算機開展上推施工情況下每一個橋墩的受力情況分析，并進行模擬操作[13]。將不受力的橋墩標(biāo)記出來，并將各種型號的備用滑道設(shè)置在這些滑道頂端，以保證每一個橋墩都能分散箱梁的應(yīng)力，杜絕開裂情況發(fā)生[14]。不同施工情況下墩頂豎向力的計算如表1所示。

表1　不同施工情況下墩頂豎向力計算

續(xù)表1

2.3　成橋階段

成橋階段是箱梁的上升和降落階段，也是整個工程最容易出現(xiàn)裂縫的階段，在這個過程中產(chǎn)生問題的主要原因是每一個箱梁降落的千斤頂無法達到同步進行，從而使箱梁的應(yīng)力過于集中。針對該問題，最有效的控制方法是在箱梁上升或降落過程中，保持速度的均勻、緩慢。同一個油泵只對同一個橋墩頂部的千斤頂進行管控，從千斤頂?shù)接捅玫墓芫€長度、接口個數(shù)、千斤頂規(guī)格和油管規(guī)格必須完全相同，并且在同一個時間必須保證每一個千斤頂中油的壓力相同。與此同時，將輔助作用的千斤頂安置在降落速度比較快的一邊，能夠有效減慢起降落速度，保證兩邊的降落速度一致。最后，將降落的發(fā)射信號進行統(tǒng)一確認，兩個相鄰的千斤頂在一起降落的過程中，每間隔5 mm要停頓一次，能夠有效使相鄰橋墩的降落幅度一致。

2.4　監(jiān)控量測

上推過程的質(zhì)量檢測管理，擁有完整的信息，監(jiān)測的實際結(jié)果能夠科學(xué)呈現(xiàn)出箱梁內(nèi)部所承受的應(yīng)力狀態(tài)。對存在問題或超出規(guī)定范圍的現(xiàn)象發(fā)生時，能夠及時做出警報處理，很好地輔助對裂縫現(xiàn)象的管理和控制[15]。 此次工程有9個斷面在順橋向預(yù)埋，并且每個斷面的檢測元件數(shù)量為11，如圖3和圖4所示，能夠自上推和降落的過程中及時警報，使整個施工過程中箱梁內(nèi)部的受力情況都能夠分散平均，保證沒有裂縫的出現(xiàn)。

圖3　箱梁測點布置縱面( 順橋向)

圖4　箱梁測點布置橫面( 順橋向)

2.5　其他控制

除了以上討論的問題外，還有許多其他方面的問題，如調(diào)整箱梁軸線的時間必須選在橋墩進行上推的過程中，而且不可以橫向進行推進。要重點關(guān)注滑道梁和橋墩接口處的技術(shù)質(zhì)量，使接口處能夠牢固，尤其是在上推距離比較大的位置，更要嚴格管理質(zhì)量。

3　結(jié)　語

綜上所述，頂推施工技術(shù)施工平穩(wěn)、安全可靠，而且對鐵路交通無影響，被廣泛應(yīng)用于跨鐵路線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工中。在進行跨鐵路線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂推施工時，施工管理人員要嚴格把好施工材料的質(zhì)量關(guān)卡，熟悉各個施工工藝

流程，并做好各個施工工序的質(zhì)量控制工作，從而確保橋梁的整體結(jié)構(gòu)性能及施工效益。

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