劉亭玉，謝永康，鐘 鳴

（武漢地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司，湖北 武漢 430033）

1 大跨度橋梁抗震特點(diǎn)

1.1 大跨度橋梁抗震需求分析

大跨度橋梁在我國(guó)的建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，占到了全部橋梁的60%以上。由于其跨度大，且橋體部分缺乏足夠的基礎(chǔ)支撐，因此大跨度橋梁在穩(wěn)定性和強(qiáng)度方面有著很大的需求，這也是提高其抗震性能的主要手段之一。為了將大跨度橋梁成功建成并投入使用，同時(shí)還要確保使用過(guò)程中的安全性，達(dá)到預(yù)期的使用壽命，需要采取一定的橋梁加固技術(shù)，來(lái)提升橋梁的穩(wěn)定性和承載能力，同時(shí)也達(dá)到提升抗震水平的目的，即使面臨地震災(zāi)害，也能夠維持橋梁不坍塌。因此，在大跨度橋梁設(shè)計(jì)施工時(shí)，必須將其抗震需求納入考慮范圍，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的橋梁加固技術(shù)并有效落實(shí)，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)大跨度橋梁的價(jià)值有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 大跨度橋梁的抗震特點(diǎn)分析

我國(guó)有不少地區(qū)處于地震多發(fā)的地帶，而地震災(zāi)害對(duì)于基礎(chǔ)建筑尤其是對(duì)道路、橋梁等交通網(wǎng)絡(luò)有著很大的破壞力。為了提升大跨度橋梁的抗震性能，需要對(duì)其抗震特點(diǎn)進(jìn)行研究，然后有針對(duì)性地開(kāi)展大跨度橋梁的抗震設(shè)計(jì)和施工。大跨度橋梁的抗震特點(diǎn)主要有以下幾方面。

（1）概念設(shè)計(jì)對(duì)大跨度橋梁的抗震性能的影響較大。在進(jìn)行大跨度橋梁的施工前，需要做好方案設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)規(guī)劃是其中的一個(gè)重要方面，在做好抗震規(guī)劃后，才能有方向性的確定具體需要應(yīng)用的橋梁施工技術(shù)。在進(jìn)行抗震規(guī)劃時(shí)，概念設(shè)計(jì)對(duì)于大跨度橋梁的抗震性能有著重要的影響，其合理度對(duì)于橋梁的抗震等級(jí)有著決定性的影響。概念設(shè)計(jì)需要深入分析大跨度橋梁各組成部分之間的力學(xué)支撐關(guān)系，為后期提出合理的抗震設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)框架并指明方向。通過(guò)概念設(shè)計(jì)還能夠?qū)蛄旱目拐鹉芰M(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行靈活的變更，使設(shè)計(jì)的抗震方案能夠更加符合具體工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，更具有可行性。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)的延性特點(diǎn)。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的延展性是大跨度橋梁的抗震特性之一，這一特性能夠有效地緩解地震破壞力對(duì)橋梁造成的沖擊。其原理就是在地震發(fā)生時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延展性會(huì)發(fā)生作用，使構(gòu)件發(fā)生塑形的變化，將結(jié)構(gòu)的破壞控制在橋梁能夠承受的范圍內(nèi)，并且避免關(guān)鍵部位被破壞，保證橋梁結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定不坍塌，從而保障大跨度橋梁在地震中的安全性。

（3）橋梁自身的減震隔震特點(diǎn)。大跨度橋梁的支座通常使用鉛芯橡膠材質(zhì)或者高阻力橡膠材質(zhì)，這種支座能夠起到較好的減震作用，在發(fā)生地震時(shí)，橋梁在接收到地震的能量后會(huì)進(jìn)入塑形期，在此期間支座對(duì)于地震能量能夠進(jìn)行有效的阻擋和消耗，進(jìn)而減輕地震對(duì)于橋梁的破壞力。另外，大跨度橋梁配備的隔震裝置會(huì)將地震能量轉(zhuǎn)移出去，進(jìn)而減輕橋梁結(jié)構(gòu)所受到的地震破壞能量，具有較好的抗震效果。

2 大跨度橋梁施工技術(shù)分析

大跨度橋梁施工中的一些具有加固效果，能夠提升橋梁整體強(qiáng)度的技術(shù)，也能夠有效的提升橋梁的抗震性能，具體分析如下。

2.1 施工技術(shù)注意要點(diǎn)

（1）控制橋梁結(jié)構(gòu)變形。在大跨度橋梁施工的過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)橋梁變形的控制，可以從以下兩方面著手。第一，要控制填料受外力壓縮而產(chǎn)生的變形。填料是大跨度橋梁施工中的重要原材料，填料的性能對(duì)于橋梁的質(zhì)量有著重要影響。因?yàn)樘盍显谑艿酵饬笕菀妆粔嚎s變形，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的變形，影響穩(wěn)定性。為此在施工中需要結(jié)合填料的性質(zhì)選擇恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，減少填料之間的空隙，縮小其沉降差，降低變形的可能性；同時(shí)可以選擇具有高強(qiáng)度的填料，保障大跨度橋梁的施工質(zhì)量。第二，合理利用施工控制網(wǎng)。通過(guò)構(gòu)建穩(wěn)定的施工控制網(wǎng)，能夠有效地監(jiān)測(cè)并控制橋梁結(jié)構(gòu)變形。橋梁施工中的控制網(wǎng)主要分兩種，即高程控制網(wǎng)和平面控制網(wǎng)。兩種類(lèi)型的控制網(wǎng)都屬于點(diǎn)位控制管理，其中高程控制網(wǎng)的精度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)等級(jí)較高的橋梁工程的變形控制。而平面控制網(wǎng)具有較強(qiáng)的特殊性，在布置形式上有特殊要求，需要按照雙大地四邊形進(jìn)行布置，借此提高點(diǎn)位的精度，并且在施工中要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理。

（2）合理選擇工作基點(diǎn)。通過(guò)合理的選擇工作基點(diǎn)，能夠有效地提高大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)有效的橋梁基礎(chǔ)施工控制。當(dāng)前的大跨度橋梁施工時(shí)應(yīng)用較多的是掛籃懸臂施工，為了確保施工質(zhì)量，需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，并實(shí)行掛籃澆筑塊的差異化管理，這就需要借助平面基點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。平面基點(diǎn)設(shè)計(jì)在橋墩頂部的箱梁內(nèi)、頂板的位置，通過(guò)對(duì)工作基點(diǎn)的合理布局，來(lái)實(shí)現(xiàn)掛籃澆筑施工控制。

（3）優(yōu)化處理橋梁軟土地基。橋臺(tái)以及過(guò)渡段的地基如果是軟土性質(zhì)的，則必須進(jìn)行硬化處理，以提高其承載能力，保障橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一般情況下，橋臺(tái)的軟土地基對(duì)于鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用較多，應(yīng)用該技術(shù)后，能夠有效提升橋臺(tái)地基的承載力和穩(wěn)定性；過(guò)渡段的軟土地基較為常用的處理技術(shù)有換填法、排水固結(jié)法等。根據(jù)具體的大跨度橋梁工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，需要選擇合適的軟土地基處理技術(shù)，減少過(guò)渡段出現(xiàn)裂縫、跳臺(tái)等問(wèn)題的可能性。

2.2 大跨度橋梁施工技術(shù)

2.2.1 橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)

大跨度橋梁的基礎(chǔ)施工技術(shù)主要包括以下幾種，具體分析如下。

（1）大型深水群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用流程主要有：第一，鉆孔平臺(tái)搭設(shè)。近年來(lái)在大型深水樁基礎(chǔ)施工中新開(kāi)發(fā)了鉆孔平臺(tái)搭設(shè)的技術(shù)和工藝，應(yīng)用較多的有鋼護(hù)筒平臺(tái)和鋼吊箱平臺(tái)。鋼護(hù)筒平臺(tái)是使用打樁機(jī)或打樁船，將鋼護(hù)筒垂直打入較深處的土層中，然后在鋼護(hù)筒的頂部安裝平臺(tái)板作為樁基礎(chǔ)施工的平臺(tái)，其主要的支撐結(jié)構(gòu)就是豎向打入土層的鋼護(hù)筒。而鋼吊箱平臺(tái)則是通過(guò)在合適的位置上設(shè)置鋼吊箱，并加裝鋼護(hù)筒，形成樁基礎(chǔ)作業(yè)的平臺(tái)；該技術(shù)一般適用于承臺(tái)地面和河床基層較高的情況，在承臺(tái)高程之下的土質(zhì)比較松軟時(shí)，也可以使用該種技術(shù)。第二，鉆孔灌樁施工。大跨度橋梁的深水群樁基礎(chǔ)的樁徑大、入土深且數(shù)量多，對(duì)于施工質(zhì)量的要求很高，因此在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)務(wù)必要做好質(zhì)量的控制，具體可以從泥漿合理配比、把控好樁基的垂直度、控制水下混凝土澆筑等環(huán)節(jié)著手，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量的有效控制。第三，大型鋼吊箱施工。當(dāng)前在該工序施工過(guò)程中應(yīng)用較多，效果較好的有整體吊裝工藝和整體同步下放兩種工藝。整體吊裝工藝，主要工藝流程是：在岸邊將整體鋼吊箱使用滑道、水上浮運(yùn)等方式運(yùn)送到海面或江面的樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)，到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，按照施工工序進(jìn)行吊裝、定位、水下封孔等作業(yè)。該工藝技術(shù)具有許多的優(yōu)勢(shì)，比如施工快速簡(jiǎn)便、精度高、安全性好，能夠取得較好的基礎(chǔ)施工效果，因此得到了較多的應(yīng)用。整體同步下放工藝，該工藝是指在鋼吊箱施工過(guò)程中，以已完工的樁基礎(chǔ)為支撐，在橋墩處將鋼吊箱整體加裝完畢，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)的控制，使用規(guī)格較大的千斤頂來(lái)將鋼吊箱整體同步下放至預(yù)定位置。這種工藝技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)鋼吊箱下放過(guò)程中所受到的鋼吊箱重量、規(guī)模、體積等的限制，尤其是在大跨度橋梁基礎(chǔ)施工中能夠起到較好的效果，因此應(yīng)用和發(fā)展前景十分廣闊。

（2）地下連續(xù)墻施工技術(shù)。地下連續(xù)墻施工技術(shù)具有各方面的優(yōu)勢(shì)，如能夠很好地適用于各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)地層結(jié)構(gòu)破壞性較小，能夠增強(qiáng)地基的強(qiáng)度和防滲性能，產(chǎn)生的噪音污染較小等，因此在大跨度橋梁基礎(chǔ)施工中也較為常用。該技術(shù)的主要應(yīng)用流程包括施工準(zhǔn)備、基層清理、鉆孔、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)等。

2.2.2 索塔施工技術(shù)

（1）混凝土索塔施工。鋼筋混凝土索塔是大跨度橋梁索塔施工的最常見(jiàn)的形式?；炷了魉闹饕┕ち鞒淌牵蚬S提供索塔的設(shè)計(jì)圖，由工廠預(yù)制加工；在加工完成后，將索塔分節(jié)運(yùn)送至大跨度橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)，然后使用塔吊等設(shè)備對(duì)索塔進(jìn)行吊裝、按節(jié)進(jìn)行垂直連接。吊裝完成后，對(duì)橫梁的尺寸進(jìn)行測(cè)量，然后按照測(cè)量結(jié)果分塊澆筑橫梁，最后進(jìn)行張拉后即完成混凝土索塔的施工。

（2）索塔抗傾斜措施。混凝土索塔的塔柱在長(zhǎng)期受外界應(yīng)力以及自身重力的作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的張力，進(jìn)而增加底部出現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題的概率；而一旦發(fā)生裂縫并持續(xù)擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致塔柱的穩(wěn)定性降低進(jìn)而引發(fā)傾斜，因此在施工中必須采取合理的措施預(yù)防這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。主要措施有，在施工時(shí)進(jìn)行分段設(shè)置主動(dòng)支撐，在水平方向上提供支撐力，這樣能夠有效減少?gòu)埩?duì)塔柱的影響；在完成索塔柱的施工后，就可以拆除主動(dòng)支撐。

2.2.3 超長(zhǎng)斜拉索施工技術(shù)

在進(jìn)行大跨度橋梁的斜拉索施工時(shí)，需要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，比如斜拉索的長(zhǎng)度、牽引張拉的方式等，來(lái)確定具體的施工方案。具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)索塔柱附近長(zhǎng)度較短的斜拉索，當(dāng)拉索使用塔吊提升至塔端后，可以使用手拉葫蘆的牽引方式將斜拉索拉至兩端錨頭部位，最后在塔端進(jìn)行張拉。而對(duì)于具有一定長(zhǎng)度的斜拉索，則需要使用吊索車(chē)將索盤(pán)吊起，然后使用塔吊將其掛到塔端與展索上，之后應(yīng)當(dāng)借助于卷?yè)P(yáng)機(jī)和連續(xù)千斤頂?shù)姆绞絹?lái)進(jìn)行斜拉索的牽引，并將其引至錨頭處進(jìn)行固定，最后在塔端進(jìn)行相應(yīng)張拉。一般情況下，張拉的位置會(huì)設(shè)置在塔端的部位，因?yàn)樵谶@一部位進(jìn)行施工操作能夠減輕橋面的荷載。

2.2.4 高性能混凝土施工技術(shù)

該技術(shù)應(yīng)用于大跨度橋梁的施工中，能夠有效地提升大跨度橋梁的穩(wěn)定性與強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較好的抵御地震及其他外力破壞的效果。具體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)在大跨度橋梁施工中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要考慮以下方面的內(nèi)容，以確保能夠起到預(yù)期的效果。

（1）合理選擇混凝土原材料。第一是骨料的選擇。在進(jìn)行混凝土級(jí)配時(shí)，集料的選擇應(yīng)當(dāng)注意以下內(nèi)容。首先是細(xì)骨料的選材，細(xì)骨料一般選用粗砂，在具體的選材過(guò)程中，要控制細(xì)骨料的細(xì)度模量，太粗的細(xì)骨料會(huì)造成混合后的混凝土密實(shí)度不夠，一般控制在2.3~3較為合適；要控制細(xì)骨料粒徑，一般在0.315~5 mm之間的粒徑可選，高于或低于此標(biāo)準(zhǔn)的骨料含沙量會(huì)較高，影響混凝土級(jí)配的效果；另外還要控制細(xì)集料中的有害物質(zhì)的含量，例如淤泥、云母、硫化物、硫酸鹽等，盡量避免這些有害物質(zhì)的出現(xiàn)或含量超出標(biāo)準(zhǔn)。其次是粗骨料的選擇。選擇粗骨料時(shí)應(yīng)當(dāng)按照硬度高、干凈、表面較粗糙的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。粗骨料選材時(shí)，要進(jìn)行巖石抗壓強(qiáng)度的測(cè)試，來(lái)檢測(cè)其強(qiáng)度是否符合要求，并進(jìn)行堿活性檢測(cè)，確認(rèn)使用過(guò)程中是否會(huì)帶來(lái)質(zhì)量危害。同時(shí)對(duì)于粗骨料中的有害物質(zhì)含量也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制；另外其中的片狀顆粒或針狀顆粒的含量不應(yīng)超出8%，否則會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度。

第二是水泥的選擇。首先要確定水泥的強(qiáng)度等級(jí)，一般以設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.2倍的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。其次，大跨度橋梁施工用的混凝土，選擇的水泥應(yīng)當(dāng)與配套的減水劑能夠較好地相溶。最后，應(yīng)當(dāng)避免使用立窖水泥和早強(qiáng)型水泥，以有效控制混凝土體積的穩(wěn)定性。

第三是礦物摻合料的選擇。在大跨度橋梁的混凝土施工中，可以加入適量的礦物摻合料，能夠減少水泥用量，減少水化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，避免溫差造成的混凝土裂縫，還能夠提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能以及密實(shí)度。在實(shí)際施工中，應(yīng)用較多的礦物摻合料有粉煤灰、硅粉、沸石粉等，具體的用量和種類(lèi)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體工程項(xiàng)目的需求來(lái)選擇。

第四是外加劑的選擇。在選用混凝土外加劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)以外加劑是否能與水泥、礦物摻合料具有良好的相溶性為標(biāo)準(zhǔn)，具體的用量一般不超過(guò)水泥含量的5%。同時(shí)，添加的外加劑不能產(chǎn)生對(duì)人或環(huán)境有毒有害的物質(zhì)，因此應(yīng)當(dāng)避免使用氯鹽外加劑，一般較為常用的外加劑有減水劑、引氣劑、緩凝劑等。

（2）施工過(guò)程控制。首先是混凝土的配比攪拌環(huán)節(jié)。選擇混凝土拌合站時(shí)要考慮到運(yùn)輸距離，一般選擇距施工現(xiàn)場(chǎng)較近的拌合站，拌合站的各種拌合設(shè)備、計(jì)量必須符合精度要求；嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的各種原材料配比進(jìn)行攪拌，需要注意的是水的添加量，必須要扣除骨料和外加劑中的含水量；攪拌的時(shí)間通常在3~5 min，要確保拌合的充分、均勻、沒(méi)有離析等現(xiàn)象。其次是混凝土的澆筑環(huán)節(jié)。澆筑時(shí)要避免傾倒的高度過(guò)高，否則容易出現(xiàn)混凝土離析、水分揮發(fā)等問(wèn)題；如果現(xiàn)場(chǎng)不具備條件的，可以借助滑槽、溜管等設(shè)施來(lái)進(jìn)行澆筑。對(duì)于塔柱、橋墩這些體積較大或長(zhǎng)度較長(zhǎng)的構(gòu)件，澆筑時(shí)應(yīng)當(dāng)采用分層連續(xù)澆筑的方式，確保澆筑的效果。最后是混凝土的養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了確保大跨度橋梁的施工質(zhì)量，提升其穩(wěn)定性和強(qiáng)度，增強(qiáng)其抗震性能，避免在地震中遭受?chē)?yán)重破壞，需要結(jié)合其抗震特點(diǎn)和抗震需求，來(lái)合理地應(yīng)用各種施工加固技術(shù)，做好大跨度橋梁的基礎(chǔ)、索塔、斜拉索、混凝土澆筑等的施工，通過(guò)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)大跨度橋梁整體質(zhì)量和抗震能力的提升。