大跨高低墩連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨現(xiàn)澆段施工技術(shù)的優(yōu)化

楊振延

（云南交投公路建設(shè)第六工程有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

橋梁的梁身與墩臺之間形成的剛性結(jié)構(gòu)是剛構(gòu)橋的主要結(jié)構(gòu)[1]。由于墩梁較為穩(wěn)定，橋梁與橋墩的整體受力來自水平推力與豎向壓力，可以保證橋梁的穩(wěn)定性。隨著大跨度橋梁施工技術(shù)的興起，橋梁距離變長，橋墩開始使用高低墩的形式，使結(jié)構(gòu)整體性變強(qiáng)，橋梁抗震性增加。但是，橋梁邊跨現(xiàn)澆段的施工質(zhì)量不夠理想[2]。邊跨現(xiàn)澆段安全施工系數(shù)是評定施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)橋梁邊跨現(xiàn)澆段施工技術(shù)在加載預(yù)壓的過程中，托架與支架的變形情況嚴(yán)重，安全系數(shù)較低，很容易出現(xiàn)施工安全事故。因此，本文針對邊跨現(xiàn)澆段的施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，摒棄傳統(tǒng)施工技術(shù)的缺點(diǎn)，逐層分開澆筑，保證澆筑的平衡均勻；在安裝托架與支架的過程中，采用圓形滑動性水平力分散材料進(jìn)行安裝，并仔細(xì)檢查實(shí)際施工的安全性，從基礎(chǔ)上保證邊跨現(xiàn)澆段的施工質(zhì)量[3]，提高施工安全性。

1 橋梁邊跨現(xiàn)澆段施工技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)高低墩連續(xù)剛構(gòu)的施工流程

為了保證橋梁施工可以有序進(jìn)行，本文設(shè)計(jì)了施工流程如圖1所示。從圖1可知，在施工過程中，首先需要對高低墩墩身進(jìn)行施工并對墩身進(jìn)行分析與檢測[4]。其次，安裝托架、模板等裝置，并按照實(shí)際需求選擇并安裝內(nèi)模、頂板鋼筋等。

圖1 施工流程

對于大跨高低墩連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨現(xiàn)澆段施工技術(shù)而言，施工材料的選取至關(guān)重要。邊跨箱梁的施工材料主要有混凝土、錨具、鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道等[5]。其中，橋梁箱梁施工需要C55的混凝土；現(xiàn)澆段施工需要C50的混凝土，保證橋梁的整體性。此外，水泥、壓漿料，以及施工用的木模板等材料，需要經(jīng)過實(shí)際調(diào)查再進(jìn)行購買，并對施工材料進(jìn)行記錄，保證材料的安全管理效果[6]，最大限度地保證施工材料的安全性。

1.2 進(jìn)行橋邊跨現(xiàn)澆段混凝土澆筑

在現(xiàn)澆段施工過程中，澆筑普遍使用逐層分開進(jìn)行的方式。因此，混凝土澆筑時(shí)，需要保證澆筑的平衡性、均勻性，以及同步性，不僅需要保證現(xiàn)澆段兩端與中間的對稱性，還需要保證澆筑按照順序進(jìn)行，提升現(xiàn)澆段施工的穩(wěn)定性[7]。在現(xiàn)澆段的直線段托架施工同樣需要保證水平，澆筑混凝土后，托架切面如圖2所示。

圖2 直線段托架示意圖

從圖2可知，為了避免在加載預(yù)壓的過程中，托架與支架出現(xiàn)變形，采用圓形滑動性水平力分散的材料進(jìn)行安裝，并仔細(xì)檢查實(shí)際施工的安全性[8]。

對直線段托架現(xiàn)澆段管道進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)混凝土下落很容易出現(xiàn)離析情況，因此，需要間隔一段距離布置串筒，既可以保證混凝土表面水平，又可以提高現(xiàn)澆段施工質(zhì)量[9]。

1.3 計(jì)算高低墩現(xiàn)澆段安全施工系數(shù)

在施工優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，為了施工安全，筆者將計(jì)算高低墩現(xiàn)澆段安全施工系數(shù)作為最終優(yōu)化考查目標(biāo)[10]。本文對施工區(qū)域的安全施工系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

式中：Csafe——安全施工系數(shù)；

Qcon——施工質(zhì)量指標(biāo)；

Cstr——工序控制時(shí)間；

Fscf——安全施工因子。

計(jì)算好安全施工系數(shù)，即可對施工效果進(jìn)行分析，根據(jù)安全系數(shù)和安全標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，保證安全施工。

2 實(shí)例分析

2.1 工程概況

為了驗(yàn)證本文優(yōu)化的施工技術(shù)是否具有實(shí)用價(jià)值，以K47+724麥干河特大橋?yàn)槔?，對上述施工技術(shù)進(jìn)行實(shí)例分析驗(yàn)證。K47+724麥干河特大橋是為了跨越山谷而設(shè)計(jì)，橋面以整體式剛結(jié)構(gòu)為主。2×40+（87+160+87）+3×40m是橋梁跨越直徑，主要樁號為K47+724，起終點(diǎn)樁號為K46+665.96～K47+206.04，橋梁全長為540.08m。橋梁結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 橋梁結(jié)構(gòu)

如圖3所示，主橋的布置形式相同，共2個(gè)現(xiàn)澆T段結(jié)構(gòu)，每個(gè)T段結(jié)構(gòu)共21個(gè)梁段，梁段個(gè)數(shù)與梁段的長度為4m×3.0m、8m×3.5m、8m×4m；邊跨現(xiàn)澆段長度為5.88m。該大橋梁頂寬為12.5m，底寬為6.5m，頂板長約3m，梁高約10m，梁頂設(shè)有2%的橫坡，梁高與梁底厚度變化較大，按照拋物線的標(biāo)準(zhǔn)分為1.8次變化。主橋箱梁以預(yù)應(yīng)力體系為主，豎向結(jié)構(gòu)、橫向結(jié)構(gòu)，以及縱向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)較廣泛。其中，縱向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是橋梁的整體備用結(jié)構(gòu)。K47+724麥干河特大橋有多個(gè)梁段，每個(gè)梁段的長度不同，按照長短分為14m長0號段+3.5×8m+3.0×4m+8×4m。邊跨立面部分結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 邊跨立面部分結(jié)構(gòu)圖

從圖4可知，邊跨現(xiàn)澆段混凝土施工較多，部分施工梁段混凝土需要約113.9m3，邊跨合攏段混凝土需要19.87m3，荷載適用于公路一級，屬于雙向四車道，環(huán)境類別一類，基本滿足橋梁施工環(huán)境[11]。在此條件下，設(shè)計(jì)邊跨現(xiàn)澆段各工序施工控制時(shí)間表如表1所示。

表1 邊跨現(xiàn)澆段各工序控制時(shí)間表

2.2 應(yīng)用結(jié)果

在上述條件下，本文選取施工梁段以1m為界限，標(biāo)號成K47+T-1-10、K47+T-1-20、K47+T-1-30、K47+T-1-40、K47+T-1-50、K47+T-1-60、K47+T-1-70、K47+T-1-80、K47+T-1-90、K47+T-2-10。利用式（1）計(jì)算出施工梁段的安全施工系數(shù)。安全施工系數(shù)高于0.850，為合格標(biāo)準(zhǔn)，可以基本滿足實(shí)際施工需求，仍有較多的不確定性因素需要改進(jìn)；安全施工系數(shù)高于0.900，為良好標(biāo)準(zhǔn)，施工安全性較高，不確定性因素較少；安全施工系數(shù)高于0.950，為優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)，施工安全性更高，施工事故情況大幅度減少；安全施工系數(shù)達(dá)到1.000，為完美標(biāo)準(zhǔn)，可以確保施工的安全性。對比傳統(tǒng)施工方法和本文施工技術(shù)的安全施工系數(shù)，具體應(yīng)用結(jié)果如表2所示。

表2 安全施工系數(shù)對比結(jié)果

如表2所示，傳統(tǒng)施工技術(shù)的安全系數(shù)相對較低，其中，大部分施工梁段超過了0.850的合格標(biāo)準(zhǔn)，編號為K47+T-1-40的梁段安全施工系數(shù)低于0.850，施工安全性隨之下降；編號為K47+T-1-50、K47+T-1-60、K47+T-1-90的梁段，安全施工系數(shù)超過0.900的良好標(biāo)準(zhǔn)；編號為K47+T-2-10的梁段，安全施工系數(shù)超過了0.950的優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。因此，傳統(tǒng)施工技術(shù)的施工安全性難以保證，仍需要進(jìn)一步改進(jìn)。

而本文設(shè)計(jì)的施工技術(shù)的安全施工系數(shù)相對較高，均能保持在0.950以上的標(biāo)準(zhǔn)，施工安全性為優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。甚至編號為K47+T-1-50與K47+T-2-10的施工梁段可以達(dá)到1.000的完美標(biāo)準(zhǔn)，施工安全性更高，實(shí)現(xiàn)了本文的研究目的。

3 結(jié)束語

近年來，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離山谷之間的車輛通行目標(biāo)，大批大跨高低墩連續(xù)剛結(jié)構(gòu)的橋梁開始施工建設(shè)。傳統(tǒng)施工結(jié)構(gòu)簡單，工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，施工安全性與施工質(zhì)量亟待改進(jìn)。這也是本文研究的根本目的。研究中，采用圓形滑動性水平力分散的材料安裝托架，并根據(jù)安全系數(shù)及時(shí)調(diào)整施工技術(shù)。經(jīng)實(shí)例分析認(rèn)為，優(yōu)化后的施工技術(shù)更加具有安全性，為橋梁施工提供了技術(shù)支撐。