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        預(yù)制箱梁病害防治與綠色施工技術(shù)

        2021-04-01 08:31:57彭磊丁群峰
        工程建設(shè)與設(shè)計(jì) 2021年24期
        關(guān)鍵詞:箱梁混凝土施工

        彭磊,丁群峰

        (1.成都市新津區(qū)養(yǎng)路段,成都 611400;2.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司,成都 610000)

        1 引言

        我國(guó)常規(guī)跨徑橋梁多采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁,在施工和運(yùn)營(yíng)中暴露出諸多問(wèn)題,如混凝土孔洞、蜂窩、麻面,預(yù)應(yīng)力定位不準(zhǔn)、張拉力不足、壓漿充盈度不夠、腹板裂縫、頂板開(kāi)裂、鋼筋保護(hù)層不夠、鉸縫處混凝土裂縫、漏水、混凝土剝落、鋼筋銹蝕等,極大地影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。如何提高預(yù)制箱梁的施工質(zhì)量直接關(guān)乎橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)。本文結(jié)合預(yù)制預(yù)應(yīng)力箱梁施工的全過(guò)程,從預(yù)制、安裝、現(xiàn)場(chǎng)混凝土現(xiàn)澆部分施工等環(huán)節(jié)提出了控制措施。

        總體而言,預(yù)制場(chǎng)的設(shè)計(jì)要科學(xué)合理,預(yù)制模板要經(jīng)濟(jì)適用,預(yù)制過(guò)程要高效質(zhì)優(yōu),安裝過(guò)程要精準(zhǔn)牢固,現(xiàn)場(chǎng)施工要質(zhì)量可控,有序組織流水班組等[1],對(duì)施工每個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)管控,提高預(yù)制箱梁的質(zhì)量。

        2 預(yù)制場(chǎng)布置

        預(yù)制箱梁梁場(chǎng)選址要求地勢(shì)平坦、地基承載力高、取水和排水便利、運(yùn)輸順暢等,其占地面積和平面布置要結(jié)合地形地貌、施工周期、預(yù)制梁的數(shù)量、梁板跨徑等進(jìn)行綜合考慮,傳統(tǒng)臺(tái)座采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆底模加焊接鋼面板組成,該臺(tái)座建設(shè)周期長(zhǎng)、建造成本高,且拆除后造成建筑垃圾,不符合綠色發(fā)展理念,現(xiàn)部分工程中采用了新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)臺(tái)座,其采用拆卸方便的框架式型鋼組合件加焊接鋼面板,由于型鋼結(jié)構(gòu)具有輕便、連接牢固、拆除快捷,且綠色環(huán)保、可循環(huán)利用等特點(diǎn),該臺(tái)座體系具有更好的應(yīng)用前景,可進(jìn)一步推廣應(yīng)用。同時(shí),可進(jìn)行永久性智能預(yù)制場(chǎng)建設(shè),推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、裝配化施工。另外,可采用BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制場(chǎng)布置、模板設(shè)計(jì)和箱梁構(gòu)造進(jìn)行建模,解決場(chǎng)區(qū)優(yōu)化布置、材料算量、模板匹配、構(gòu)件碰撞等問(wèn)題。

        3 預(yù)制模板設(shè)計(jì)

        箱梁模板直接關(guān)乎預(yù)制箱梁成型質(zhì)量,配模圖設(shè)計(jì)尤為重要,既要保證模板強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求,還要保證面板光澤、棱角分明、結(jié)合緊密、裝拆快捷等。內(nèi)模板設(shè)計(jì)要遵循分塊合理、脫模方便等原則。進(jìn)行曲線橋預(yù)制梁模板設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮在曲線線形影響下,各主梁由內(nèi)向外梁長(zhǎng)不同,翼緣板寬度也不同,在制作模板時(shí),要為曲線變化留出空間,特別是曲線橋梁端斜交而橫隔板正交的情況下,要精準(zhǔn)計(jì)算,確定配模圖,確保曲線梁的預(yù)制和安裝精度,避免正交橫隔板在安裝時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)位,影響橫向聯(lián)系和橋梁美觀。箱梁內(nèi)模分段分塊設(shè)計(jì)要保證內(nèi)模不發(fā)生變形的基礎(chǔ)上,結(jié)合箱梁高度和操作工人便于操作為原則合理設(shè)計(jì)。在模板選材上可采用全自動(dòng)液壓模板,實(shí)現(xiàn)模板體系自動(dòng)安裝、拆模,同時(shí),模板的面板制作可采用不銹鋼復(fù)合板、不銹鋼、鋁模板等新型材料。

        4 箱梁預(yù)制

        預(yù)制階段是關(guān)系鋼筋混凝土成型質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),因此,必須高度重視,采取有效措施,防止產(chǎn)生混凝土裂縫,加強(qiáng)原材進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn),優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)、提高鋼筋、預(yù)應(yīng)力安裝精度、完善施工方案和工藝控制措施,爭(zhēng)創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。

        4.1 鋼筋工程

        鋼筋工程要重點(diǎn)控制原材料的進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)、鋼筋型號(hào)、加工質(zhì)量、安裝精度和保護(hù)層厚度。鋼筋半成品和成品存放要分類分區(qū),標(biāo)識(shí)清楚,特別是對(duì)于在承托處變截面采用的鋼筋,要精確標(biāo)識(shí)。箱梁鋼筋安裝時(shí),要制作標(biāo)準(zhǔn)化的鋼筋安裝胎架,以對(duì)鋼筋間距、長(zhǎng)度、空間位置、鋼筋保護(hù)層等進(jìn)行精準(zhǔn)控制,且便于快速安放。鋼筋加工采用數(shù)控加工或智能機(jī)器人。近年來(lái),數(shù)控彎箍機(jī)、數(shù)控彎曲機(jī)、鋼筋籠滾焊成型機(jī)、自動(dòng)焊焊彎圓機(jī)、鋼筋骨架焊接機(jī)器人等智能化設(shè)備不斷投入使用,可以確保鋼筋的加工成型和安裝質(zhì)量。普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力鋼束位置發(fā)生沖突時(shí),要遵循避讓原則。鋼筋保護(hù)層要采用專用墊塊,其強(qiáng)度宜與主梁混凝土強(qiáng)度相同或略高于主梁混凝土強(qiáng)度。

        4.2 混凝土工程

        合理的配合比設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的原材料控制和嚴(yán)苛的現(xiàn)場(chǎng)施工是提高混凝土質(zhì)量和耐久性的基礎(chǔ),也是避免腹板開(kāi)裂等病害發(fā)生的關(guān)鍵因素。要嚴(yán)格控制混凝土原材料的質(zhì)量,要精確測(cè)量含水率,優(yōu)化配合比設(shè)計(jì),適當(dāng)降低水泥用量,目前,預(yù)制箱梁混凝土多采用C50高性能混凝土,其具有優(yōu)越的工作性能。施工中要加強(qiáng)質(zhì)量控制,嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)操作人員肆意加水,要加強(qiáng)振搗,避免過(guò)振、漏振或欠振,振搗中可采用智能高頻振搗器,確保振搗時(shí)長(zhǎng)。在澆筑混凝土前,負(fù)彎矩波紋管要內(nèi)襯硬質(zhì)管材,以避免澆筑混凝土?xí)r擠壓、破壞預(yù)應(yīng)力管道,造成漏漿、堵孔等問(wèn)題,同時(shí),負(fù)彎矩處濕接頭混凝土要振搗密實(shí);嚴(yán)格控制拆模時(shí)間,梁體混凝土拆模時(shí)間過(guò)早、強(qiáng)度過(guò)低,拆模外力會(huì)對(duì)凝固中的混凝土造成擾動(dòng)[2],進(jìn)而衍生為裂縫。同時(shí),要加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),采用自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)備或智能噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng),提高養(yǎng)護(hù)用水的循環(huán)利用。

        4.3 預(yù)應(yīng)力工程

        在預(yù)應(yīng)力鋼絞線和錨夾具進(jìn)場(chǎng)前要做好送檢,現(xiàn)場(chǎng)存放應(yīng)采取有效的防雨措施,進(jìn)場(chǎng)數(shù)量要結(jié)合工程進(jìn)度分批采購(gòu);預(yù)應(yīng)力管道要采取有效的固定措施,曲線段以30~50 cm、直線段以80~100 cm間距設(shè)置定位鋼筋箍,確保位置準(zhǔn)確、安裝牢固,避免在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生錯(cuò)位;張拉機(jī)具采用智能張拉設(shè)備,油表和千斤頂要配套校訂和使用,控制應(yīng)力和伸長(zhǎng)量??蓢L試采用智能鋼絞線,以先進(jìn)的光纖技術(shù)植入鋼絞線,在張拉過(guò)程中識(shí)別張拉應(yīng)力狀態(tài),應(yīng)力損失等。

        4.3.1 預(yù)應(yīng)力鋼束安裝與張拉

        為防止單根鋼絞線穿束存在絞纏、錯(cuò)位等問(wèn)題,采用自動(dòng)化整體穿束專用設(shè)備,張拉前要嚴(yán)格編號(hào),對(duì)孔穿束,確保在張拉過(guò)程中逐根對(duì)應(yīng),同步受力,對(duì)稱張拉。張拉時(shí)必須做好防護(hù)設(shè)施,避免人員穿越張拉正前方,以免發(fā)生事故;預(yù)應(yīng)力張拉時(shí),混凝土強(qiáng)度和彈性模量必須滿足設(shè)計(jì)要求。

        4.3.2 孔道壓漿

        孔道壓漿前,應(yīng)對(duì)孔道進(jìn)行清理,壓漿時(shí)采用真空輔助智能壓漿技術(shù),提高壓漿混凝土壓漿質(zhì)量和飽和狀態(tài),摻加膨脹劑、硅灰、偏高嶺土等填充料降低壓漿料收縮率,提高其充盈度。應(yīng)避免孔道壓漿冬季施工,如必須進(jìn)行,則必須對(duì)孔道結(jié)冰進(jìn)行清理,采取送暖風(fēng)預(yù)熱,保溫等有效措施,避免壓漿混凝土受凍破壞。

        5 箱梁運(yùn)輸

        預(yù)制混凝土箱梁自重較大,需采用專用的多輪胎組運(yùn)梁車,降低輪胎接地壓強(qiáng)對(duì)道路造成的破壞,運(yùn)輸前,要充分調(diào)查路況,確定運(yùn)輸路線,特別是過(guò)村、過(guò)街、山區(qū)路段,要充分考慮載梁狀態(tài)下的轉(zhuǎn)彎半徑、地基承載力等。大件運(yùn)輸需辦理相關(guān)許可,運(yùn)輸過(guò)程中安排專人隨行,指揮交通、查看異常情況等,識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)做出調(diào)整,確保梁體運(yùn)輸安全。

        6 箱梁安裝

        簡(jiǎn)支變連續(xù)箱梁橋要設(shè)置臨時(shí)支座,如采用砂筒,需提前采用壓力模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)砂筒填砂后的壓縮變形進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)砂筒預(yù)壓沉降量預(yù)留沉降值,切勿評(píng)經(jīng)驗(yàn)盲目施工。安裝時(shí),要提前由工程技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙復(fù)核預(yù)制箱梁長(zhǎng)度、寬度、平面坐標(biāo)、橫隔板間距等數(shù)據(jù),并對(duì)預(yù)制箱梁成品進(jìn)行出廠檢驗(yàn),逐一核對(duì),測(cè)量組將在蓋梁上用墨線彈出箱梁的梁端線、梁底投影線,以便于快速安裝。場(chǎng)地開(kāi)闊地區(qū)建議有中梁向兩側(cè)安裝,以減少梁體安裝累計(jì)誤差。

        7 支座安裝

        預(yù)制箱梁支座多采用盆式橡膠支座,在蓋梁施工時(shí),要預(yù)留盆式橡膠支座下鋼板地腳螺栓,在連續(xù)端安裝支座上鋼板,在簡(jiǎn)支端箱梁底預(yù)埋與支座上鋼板焊接用鋼板,預(yù)埋鋼板需考慮橋梁縱坡影響。支座安裝高程、偏位、四角高差等要滿足質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求,體系轉(zhuǎn)換完成后,要撤除支座上下鋼板臨時(shí)約束,安裝防塵罩。

        8 現(xiàn)澆濕接縫施工

        濕接縫和濕接頭是現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工的控制重點(diǎn),也是病害極易發(fā)生的部位。該部分采用高性能微膨脹混凝土,要加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)。負(fù)彎矩位置采用后澆微膨脹混凝土,因混凝土收縮變形、負(fù)彎矩作用等多重因素影響,病害較多,建議采用鋼纖維混凝土進(jìn)行濕接頭混凝土澆筑,提高其抗拉抗裂能力。待主梁負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力作用、壓漿混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,拆除臨時(shí)支座,完成體系轉(zhuǎn)換。

        9 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,預(yù)制箱梁在我國(guó)橋梁工程中應(yīng)用廣泛,為了保證施工質(zhì)量,應(yīng)推行精細(xì)化施工、數(shù)字化管理、智能化建造等技術(shù)在預(yù)制箱梁中的應(yīng)用,同時(shí),可開(kāi)展產(chǎn)業(yè)工人培育培訓(xùn),提高施工隊(duì)伍的技術(shù)水平,形成穩(wěn)定的專業(yè)施工隊(duì)伍,從而有效提高預(yù)制箱梁的施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)耐久性,保證橋梁工程的運(yùn)營(yíng)安全。

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