■楊志軍

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司泉州管理分公司，泉州 362000）

1 短線法施工工藝概述

短線法最早起源于法國，在改革開放之后，我國國民經(jīng)濟(jì)和交通事業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程加快，國外新技術(shù)的引進(jìn)為國內(nèi)預(yù)制節(jié)段橋梁的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著近幾年對施工制約條件多、施工進(jìn)度要求高，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件質(zhì)量要求嚴(yán)格，短線法得到了更多工程的應(yīng)用和推廣。

短線法又叫預(yù)制短節(jié)段拼裝法，是將橋梁結(jié)構(gòu)劃分為若干節(jié)段，在工廠或者工地預(yù)制成型后在現(xiàn)場橋位進(jìn)行拼裝，然后施加預(yù)應(yīng)力使之成為橋梁整體結(jié)構(gòu)的施工方法。短線法分為橫向和縱向兩個(gè)方向，其中預(yù)制T梁、小箱梁、空心板梁等預(yù)制梁橋，均采用橫向短線法施工；縱向短線法因施工較為復(fù)雜，主要適用于長跨徑混凝土連續(xù)箱梁、大跨度懸索橋、斜拉橋、下承式拱橋等橋梁的施工[1]。

短線法施工，相對于現(xiàn)場整體施工，具有：①可實(shí)現(xiàn)工廠化平行流水作業(yè)施工，容易控制施工質(zhì)量；②施工現(xiàn)場受環(huán)境干擾較少；③采用工廠化生產(chǎn)，機(jī)械化程度高，機(jī)械設(shè)備的使用率高；④節(jié)約施工材料、降低工程造價(jià)、減少用工、縮短工期等優(yōu)點(diǎn)。

2 項(xiàng)目概況

泉州灣大橋路線主線全長26.67km。項(xiàng)目主體工程泉州灣跨海大橋，橋長12.45km，分南岸陸地區(qū)引橋、南岸淺水區(qū)引橋（六車道）、蚶江互通主線橋、南岸淺水區(qū)引橋（八車道）、南岸深水區(qū)引橋、通航主橋（70＋130＋400＋130＋70 m）雙塔分幅組合梁斜拉橋、北岸深水區(qū)引橋、北岸淺水區(qū)引橋、秀涂互通主線橋九個(gè)區(qū)段。接線路基長14.22km。全線按高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級。大橋于2012年1月10日開工建設(shè)，2015年5月12日完成交工驗(yàn)收，正式通車運(yùn)營。大橋照片見圖1。

圖1 泉州灣跨海大橋照片

全線橋梁涉及到的主要結(jié)構(gòu)形式包括：預(yù)制拼裝小箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋、雙塔分幅干拼組合梁斜拉橋等。其中采用短線法現(xiàn)場施工工藝的主要橋跨為：南岸深水區(qū)引橋、北岸深水區(qū)引橋。

上部結(jié)構(gòu)箱梁采用單箱單室斜腹板箱梁型式。梁高3.0m，箱梁頂板寬16.3m，底板寬7.4m，翼緣懸臂長3.53m，跨中截面頂板厚0.28m。跨中截面布置型式如圖2所示。

該段橋梁預(yù)制拼裝箱梁均采用C55海工耐久混凝土。體內(nèi)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用按美國ASTM A416-2006標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的低松弛高強(qiáng)度270級鋼絞線，公稱直徑為15.24mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa。體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用無粘結(jié)低松弛環(huán)氧涂層鋼絞線，涂層厚度大于0.4mm。

圖2 懸拼段跨中截面布置型式

箱梁節(jié)段拼裝接縫環(huán)氧樹脂適宜施工溫度范圍為+5℃～+40℃，符合FIP標(biāo)準(zhǔn)和美國AASHTO標(biāo)準(zhǔn)。主要技術(shù)指標(biāo)滿足：①觸變性，厚度最薄為3mm時(shí)無流掛；②抗壓強(qiáng)度，12h≥40MPa，24h≥70MPa，168h≥80MPa；③抗剪強(qiáng)度≥15MPa；④拉伸強(qiáng)度≥12MPa；⑤壓縮彈性模量≥8000MPa。

南、北岸深水區(qū)引橋采用節(jié)段預(yù)制對稱懸臂拼裝施工工法，快件預(yù)制采用連續(xù)澆注，即依次澆注相鄰快件，已澆好的快件為相鄰澆注快件的端模，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于15d，存梁期應(yīng)為3個(gè)月以上。箱梁采用架橋機(jī)懸拼施工，預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長度3.4m，最大節(jié)段重量137.7t[2]?，F(xiàn)場施工見圖 3、圖4。

圖3 預(yù)制節(jié)段現(xiàn)場澆筑圖

圖4 短線法現(xiàn)場拼裝施工圖

3 營運(yùn)期間橋梁病害檢查結(jié)果及成因分析

2016～2017 年，養(yǎng)護(hù)部門對泉州灣跨海大橋開展了交工后的定期檢查。其中對采用短線法施工的南、北岸深水區(qū)引橋的箱梁內(nèi)外均進(jìn)行了詳細(xì)的外觀檢查。本文僅列舉具有代表性的北岸深水區(qū)引橋右幅[3×(5×70)m]定期檢查情況，并對其進(jìn)行成因分析。

3.1 橋梁病害檢查結(jié)果

（1）箱梁內(nèi)部主要存在的病害情況見表1。典型病害照片如圖5～圖8所示。

表1 箱梁內(nèi)部主要病害情況匯總表

相對于交工驗(yàn)收檢查以及2016年檢查結(jié)果，箱內(nèi)病害發(fā)展情況主要有：箱梁內(nèi)頂板，縱向裂縫新增數(shù)量較少，存在多處為修補(bǔ)后開裂延伸；橫隔板橫、豎、斜、縱向裂縫新增的裂縫數(shù)量較多，其中多處為修補(bǔ)后開裂延伸；人孔縱、豎、斜、橫向裂縫，其中多處為修補(bǔ)后開裂延伸；箱內(nèi)滲水修補(bǔ)后大部分未見明顯水漬，部分表現(xiàn)為泛堿，極少數(shù)仍有滲水。

圖5 箱梁內(nèi)部頂板交接縫未填實(shí)

圖6 箱梁內(nèi)部腹板縱向裂縫

圖7 箱梁內(nèi)部頂板混凝土泛堿

圖8 箱梁內(nèi)部橫隔板橫向裂縫

（2）箱梁外表面主要存在的病害情況見表2。典型病害照片如圖9～圖10所示。

表2 箱梁外表面主要病害情況匯總表

相對于交工驗(yàn)收檢查以及2016年檢查結(jié)果，箱內(nèi)病害增長情況主要有：箱外底板縱、斜向裂縫，腹板斜、縱向裂縫新增數(shù)量較少，其中多處為修補(bǔ)后開裂延伸。

圖9 箱梁外表面底板縱向裂縫

圖10 箱梁外表面底板斜向裂縫

3.2 病害成因分析

（1）各類裂縫

①齒塊及橫隔板錨固區(qū)的裂縫

主要是由于錨固區(qū)存在的橫向和豎向拉應(yīng)力較大，應(yīng)力集中，箱梁構(gòu)造鋼筋不足因而產(chǎn)生裂縫。產(chǎn)生形式如圖11所示。

圖11 錨固區(qū)裂縫開展形式

②底板縱向裂縫

縱向預(yù)應(yīng)力引起的底板縱向開裂。底板混凝土在縱向預(yù)應(yīng)力作用下由于泊松比效應(yīng)橫向會(huì)產(chǎn)生膨脹，即產(chǎn)生橫向拉應(yīng)變，當(dāng)此橫向拉應(yīng)變過大就會(huì)產(chǎn)生縱向裂縫。

③頂板縱向裂縫

a.由于頂板橫向彎矩主要受活載影響，在橋梁營運(yùn)期間，超載很容易導(dǎo)致頂板沿縱向開裂；

b.頂板縱向預(yù)應(yīng)力過大，造成橫向拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度，引起頂板沿縱向開裂；

c.合攏段頂、底板縱向裂縫一般沿合攏段頂、底板薄弱部位通長分布，主要是由于溫度及收縮作用或新舊混凝土齡期差引起。

箱梁頂板混凝土縱向裂縫，確為箱梁橫向受力產(chǎn)生的裂縫，則對箱梁的結(jié)構(gòu)使用有較大影響；若縱向裂縫貫穿頂板厚度 （可由縱向裂縫處是否有滲水痕跡判斷），則對混凝土箱梁耐久性有影響。

④腹板斜向裂縫

斜裂縫是受力裂縫，是由主拉應(yīng)力較大，超過混凝土抗拉強(qiáng)度引起；可能是由于箍筋間距布置不均勻，或波紋管定位鋼筋不牢固導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力孔道變形引起的。

（2）混凝土梁體滲水

節(jié)段預(yù)制拼裝梁可能由于吊裝孔及交接縫未封閉導(dǎo)致雨水從鋪裝層滲入吊裝孔及交接縫；或者節(jié)段澆筑施工時(shí)模板拆除后沒有對孔洞進(jìn)行封堵，由于橋面鋪裝混凝土開裂及防水措施不當(dāng)，導(dǎo)致雨水從鋪裝層滲入孔洞。進(jìn)而流淌到混凝土懸臂翼緣及腹板表面，污染混凝土表面。

（3）混凝土破損，剝落掉角，蜂窩麻面，空洞孔洞、露筋等病害

跟施工期間混凝土澆筑質(zhì)量存在很大關(guān)系。如：混凝土未分層下料，振搗不實(shí)，或漏振，或振搗時(shí)間不夠；木模板在澆注砼前未濕潤或濕潤不夠；模板縫隙過大；混凝土振搗不密實(shí)等。

（4）混凝土梁體泛堿

混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的堿性物質(zhì)以氫氧化鈣最容易被水溶解，在混凝土表面與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣結(jié)晶體，即產(chǎn)生泛堿現(xiàn)象。

4 病害對設(shè)計(jì)、施工關(guān)鍵技術(shù)的啟示

根據(jù)泉州灣跨海大橋北岸深水區(qū)引橋近年來的檢查結(jié)果以及病害成因分析，在施工過程中對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行控制可以避免后期營運(yùn)期間病害的產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

（1）錨固區(qū)，由于施工期間預(yù)應(yīng)力張拉力較大，需要設(shè)置合理的結(jié)構(gòu)、配置適量的構(gòu)造鋼筋來控制錨固區(qū)附近的混凝土開裂，以保證錨固結(jié)構(gòu)的安全性。

（2）短線法現(xiàn)場施工，做好線形控制的關(guān)鍵是模板精度的控制、匹配梁段定位控制、節(jié)段預(yù)制誤差控制以及預(yù)拱度的控制。影響安裝引起誤差的因素有箱梁節(jié)段的齡期、預(yù)應(yīng)力控制、環(huán)氧膠厚度、橋面施工荷載等[3]。

（3）在箱型梁段拼裝過程中，現(xiàn)場測量人員應(yīng)及時(shí)采集橋面控制測量控制點(diǎn)的幾何數(shù)據(jù)，并與目標(biāo)幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，監(jiān)控拼裝后的橋面線型，及時(shí)對偏位情況進(jìn)行調(diào)整。

（4）短線法節(jié)段拼裝橋梁須重視預(yù)應(yīng)力筋的防腐，保證接縫處密封良好以及體內(nèi)預(yù)應(yīng)力管道灌漿密實(shí)。體外預(yù)應(yīng)力筋優(yōu)先環(huán)氧鋼絞線，其減震裝置和防腐措施必須安全有效。

（5）注重養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓蟪跄髴?yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)。一般氣溫下采用灑水車保濕養(yǎng)護(hù)。冬期采用保溫棚的自然養(yǎng)護(hù)方案，應(yīng)使保溫棚內(nèi)溫度、濕度等滿足自然養(yǎng)護(hù)條件。同時(shí)為了控制混凝土預(yù)制梁段在拼裝過程中出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力引起的變形，梁段預(yù)制完成后需要在堆場存放一個(gè)月才能出運(yùn)安裝。堆存時(shí)要嚴(yán)格按照堆存規(guī)則進(jìn)行，避免梁段因受力過大而變形。

（6）由于橫隔板裂縫的產(chǎn)生，短線法施工后的橋梁在運(yùn)營期間要注意對體外預(yù)應(yīng)力的有效預(yù)應(yīng)力情況進(jìn)行檢測。

5 結(jié)語

(1)短線法因其工廠化程度高、施工周期短、質(zhì)量易控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該得到更為廣泛的推廣與運(yùn)用；

(2)提高現(xiàn)場節(jié)段預(yù)制工廠化施工要求以及質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)，提高預(yù)制節(jié)段的施工質(zhì)量是提升成橋后橋梁營運(yùn)安全性的關(guān)鍵；

(3)加強(qiáng)短線法工藝橋梁段后期養(yǎng)護(hù)過程中養(yǎng)護(hù)資料的收集、整理和對比，為今后類似橋梁的設(shè)計(jì)、施工提供重要的參考依據(jù)；

(4)建議開展短線法施工工藝橋梁營運(yùn)階段的應(yīng)力監(jiān)控；

(5)對體外預(yù)應(yīng)力后期加強(qiáng)維護(hù)，體外預(yù)應(yīng)力防腐性能研究，對全體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)節(jié)段橋梁耐久性十分重要，必須高度重視；

(6)加強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí)高鹽、高濕等強(qiáng)腐蝕環(huán)境對混凝土耐久性影響的考慮。