施永鋒

（中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司,浙江 寧波 315202）

0 引言

高速公路在施工時(shí)，常常受到場(chǎng)區(qū)地形和地勢(shì)的限制，尤其是橋梁的墩臺(tái)施工。針對(duì)以上情況，應(yīng)選擇合理的結(jié)構(gòu)類型和施工工藝[1]。通過對(duì)項(xiàng)目了解和實(shí)際工程分析，在地形變化較大、起伏較為明顯的地段，大跨徑連續(xù)梁橋具有較好的適應(yīng)能力，在建設(shè)過程中得到了廣泛應(yīng)用。在大跨徑連續(xù)橋梁施工時(shí)，應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形要求，保證橋梁結(jié)構(gòu)的合理性及科學(xué)性，施工技術(shù)人員應(yīng)掌握橋梁的特征以及技術(shù)要點(diǎn)。該文通過對(duì)大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)進(jìn)行研究，為該結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了技術(shù)支撐和理論分析方法。

1 大跨徑連續(xù)梁施工要點(diǎn)分析

1.1 受力分析

近年來，山區(qū)公路建設(shè)中廣泛應(yīng)用大跨徑橋梁，該結(jié)構(gòu)體系主要特點(diǎn)為梁體與橋墩固結(jié)，受力特性如下：

（1）連續(xù)橋梁的橋墩和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行固結(jié)，共同承重，共同受力。墩梁固結(jié)可降低負(fù)彎矩的程度，且采用柔性橋墩還可以減少荷載變化引起的橋梁變形，提高橋梁的安全性和承載能力[2]。

（2）大跨徑橋梁在抵抗外荷載方面表現(xiàn)出較好的性能，但是溫度的變化以及混凝土自身的收縮徐變會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重病害，安全性能降低。

1.2 施工技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)于大跨徑連續(xù)橋梁的施工常采用的方法為懸臂施工法。該施工方法的主要特點(diǎn)為以橋墩為基礎(chǔ)，由兩端同時(shí)向跨中進(jìn)行澆筑。該施工技術(shù)具有工作效率高，工程質(zhì)量好、施工工期短、建造成本低的特點(diǎn)[3]。

2 施工技術(shù)分析

大跨徑連續(xù)梁橋施工較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)較多，施工要求較高。大跨徑橋梁施工主要分為上部結(jié)構(gòu)施工、下部結(jié)構(gòu)施工、混凝土施工。而下部結(jié)構(gòu)主要包括：沉沙井施工、地下連續(xù)墻施工、承臺(tái)施工[3]。

2.1 下部結(jié)構(gòu)施工分析

2.1.1 承臺(tái)施工

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工時(shí)，主要受到水流的影響。承臺(tái)施工時(shí)，應(yīng)考慮水壓作用和水流沖刷，施工主要流程有：取土及破除樁頭—模板安裝—混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)—拆除模板。

下承臺(tái)受樁基約束，考慮混凝土表面保溫，側(cè)面對(duì)流系數(shù)取值為12 kcal/m2·h℃。；頂板對(duì)流系數(shù)取值為12 kcal/m2·h℃。；徐變產(chǎn)生28天抗壓強(qiáng)度為3.5×107N/m2；溫度及應(yīng)力計(jì)算自承臺(tái)澆筑開始[4]。

2.1.2 大型沉井施工

沉井主要結(jié)構(gòu)有：底板、內(nèi)隔墻、刃腳、梁、凹槽、井壁。大跨徑連續(xù)橋梁施工過程中，沉井施工至關(guān)重要，沉井施工前應(yīng)對(duì)每一道施工環(huán)節(jié)進(jìn)行分析和準(zhǔn)備。沉井施工設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面：沉井的棱角應(yīng)為圓角或鈍角；沉井的長(zhǎng)寬比不宜過大；沉井澆筑施工時(shí)應(yīng)分節(jié)進(jìn)行，保證沉井的穩(wěn)定性。沉井施工前，應(yīng)做好地質(zhì)勘察以及測(cè)量工作，通過方案對(duì)比，選擇最為適宜的沉井安放位置。施工各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行[5]。

2.1.3 地下連續(xù)墻施工

（1）導(dǎo)墻施工控制：導(dǎo)墻是用來維護(hù)槽壁頂部穩(wěn)定性的附屬設(shè)施，常見的有以下幾種情況：

1）導(dǎo)墻寬度變窄，導(dǎo)致鋼筋籠放不下去。多數(shù)情況是由于導(dǎo)墻側(cè)向穩(wěn)定性不足造成的，待導(dǎo)墻混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到要求強(qiáng)度后按照1 m間距設(shè)置橫撐。強(qiáng)度未滿足要求時(shí)，禁止在導(dǎo)墻側(cè)面行駛重型機(jī)械。

2）導(dǎo)墻墻身與軸線不平行。主要由于開挖使導(dǎo)墻墻身與軸線不平行，施工盡可能使導(dǎo)墻中線和連續(xù)墻軸線重合，凈距誤差小于5 mm，加強(qiáng)導(dǎo)墻模板檢查[6]。

3）導(dǎo)墻開挖為回填土致使墻后側(cè)塌方。應(yīng)將導(dǎo)墻位置回填土夯實(shí)并深入原狀土不小于30 cm進(jìn)行回填，在導(dǎo)墻養(yǎng)護(hù)期禁止有大型機(jī)械在導(dǎo)墻附近作業(yè)。

（2）成槽的穩(wěn)定性。連續(xù)墻的泥漿護(hù)壁質(zhì)量直接影響連續(xù)墻施工整體質(zhì)量，泥漿作用除了平衡槽壁的土壓力、水壓力外，還會(huì)滲入土層內(nèi)形成泥皮保護(hù)層，具有很好的黏聚力，對(duì)于護(hù)壁的穩(wěn)定有著重要的作用。

泥漿主要使用膨潤(rùn)土及純堿、CMC等原料通過計(jì)算按一定比例配制，一般新配制的泥漿密度在1.05～1.08 kg/L，黏稠度控制在22～26，含砂率宜控制在小于1%。配制泥漿需經(jīng)過一天發(fā)酵，并保證密度不大于1.3 kg/L，黏稠度在25～35，含砂量小于4%，不合格的泥漿禁止使用。成槽施工中泥漿液面不低于導(dǎo)墻頂0.3 m，全過程含砂率低于4%[7]。

采用水泥攪拌加固法：對(duì)于導(dǎo)墻背側(cè)軟弱土體需要摻入7%～10%水泥量對(duì)地基進(jìn)行加固。

嚴(yán)格控制成槽時(shí)間，保證成槽穩(wěn)定：超深地下連續(xù)墻施工一般至少要延續(xù)2～3天，施工前需要備好機(jī)械易損件，同時(shí)合理地劃分施工槽段以減少槽段暴露時(shí)間。

（3）連續(xù)墻垂直度的控制。超深地下連續(xù)墻垂直度要求應(yīng)不大于1/300，垂直度不滿足要求會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠下放困難或難以放下，增加施工難度。因此需要在施工中控制成槽垂直度，并及時(shí)修正誤差，地下連續(xù)墻施工如圖1所示。

圖1 地下連續(xù)墻施工圖

2.2 上部結(jié)構(gòu)施工分析

在進(jìn)行大跨徑的橋梁施工時(shí)，常采用懸臂法或現(xiàn)澆法。為保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，常采用箱梁形式，同時(shí)采用支架法進(jìn)行配合。上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）梁段施工中，各個(gè)位置的受力情況較為復(fù)雜，受力面積和受力點(diǎn)較多。預(yù)應(yīng)力管道較為集中，因此上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)防止裂縫的出現(xiàn)。

（2）箱梁進(jìn)行懸臂現(xiàn)澆施工時(shí)，主要施工工序掛籃移動(dòng)、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、混凝土澆筑等應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，工序內(nèi)應(yīng)同步進(jìn)行[8]。

2.3 混凝土施工分析

大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因有：水泥水化熱的影響、環(huán)境溫度的變化、混凝土的收縮、混凝土養(yǎng)護(hù)較差以及施工工藝的影響。

為減少混凝土的病害情況的發(fā)生，施工過程中應(yīng)采取以下措施：

（1）改善施工工藝?；炷林饕捎梅謱訚仓?，先進(jìn)行底板混凝土的澆筑，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)再進(jìn)行墻身澆筑，墻身澆筑過程應(yīng)依據(jù)高度來進(jìn)行分層澆筑。

（2）控制溫度。為避免施工過程中產(chǎn)生溫度裂縫，主要采取以下措施：

1）在大體積混凝土內(nèi)部通冷卻水來降低溫度，有效減小混凝土的內(nèi)外溫差。

2）加快運(yùn)輸和澆筑的速度，保證混凝土在入模前周邊環(huán)境及模板的溫度小于36 ℃。

3）混凝土在澆筑過程中應(yīng)進(jìn)行冷卻水管的預(yù)埋，通過冷水來降低截面內(nèi)部混凝土的最高溫度。

（3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)很大程度上決定了混凝土的質(zhì)量，混凝土養(yǎng)護(hù)主要通過溫度和濕度的控制進(jìn)行：①混凝土澆筑后，及時(shí)封堵出入口，并進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)；模板拆除后，進(jìn)行灑水，并養(yǎng)護(hù)15 d。②冬季溫度較低，施工時(shí)應(yīng)注意溫度變化，保證混凝土不發(fā)生凍融循環(huán)。

3 橋梁施工監(jiān)控

為保證橋梁建設(shè)的順利進(jìn)行，應(yīng)對(duì)施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)施工中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，能夠保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，同時(shí)保證施工的順利。橋梁的撓度受眾多因素影響，尤其是大跨徑曲線橋。為保證橋梁的安全性以及撓曲變形滿足規(guī)范要求，應(yīng)建立全面的監(jiān)管體系，施工過程中的監(jiān)管和測(cè)量工作具體如下所示：

3.1 概述

通過有限元軟件對(duì)橋梁進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，主要計(jì)算荷載指標(biāo)有：預(yù)應(yīng)力荷載、溫度荷載、掛籃配重等。該文對(duì)懸臂施工橋梁進(jìn)行有限元模擬時(shí)，將橋梁分為若干個(gè)單元和節(jié)點(diǎn)。橋梁模型如圖2所示。

圖2 橋梁模型圖

橋梁懸臂施工過程中，由于混凝土自重以及預(yù)應(yīng)力損失會(huì)導(dǎo)致橋梁發(fā)生不同程度的撓曲變形。對(duì)于該部分變形，應(yīng)在合理時(shí)間內(nèi)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，保證橋梁的線形以及安全性。為抵消橋梁部分預(yù)應(yīng)力損失，需要設(shè)定橋梁預(yù)拱度。因此在進(jìn)行橋梁施工時(shí)，應(yīng)對(duì)預(yù)拱度以及模板的標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)控。連續(xù)剛構(gòu)橋施工完成后很難對(duì)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，因此施工過程中應(yīng)及時(shí)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)整。

3.2 監(jiān)控內(nèi)容

（1）理論預(yù)拱度。橋梁的理論預(yù)拱度計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)橋梁進(jìn)行建模和參數(shù)設(shè)定，然后將參數(shù)及施工信息等導(dǎo)入計(jì)算系統(tǒng)中，最后對(duì)預(yù)拱度進(jìn)行計(jì)算。

（2）立模標(biāo)高。對(duì)橋梁的立模標(biāo)高進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)先計(jì)算掛籃的變形以及橋梁的預(yù)拱度。掛籃變形可通過測(cè)試進(jìn)行測(cè)定，預(yù)拱度可通過橋梁預(yù)先設(shè)定的撓度值來替代。在實(shí)際工程中，撓度常出現(xiàn)理論值與計(jì)算值間產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致橋梁成橋狀態(tài)不佳。因此在施工過程中應(yīng)及時(shí)對(duì)立模高度和混凝土質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)不同齡期混凝土的抗壓和抗裂性能進(jìn)行分析。

混凝土立模標(biāo)高計(jì)算公式如下所示：

式中，H——某一節(jié)橋梁前端設(shè)計(jì)標(biāo)高（m）；Y1——成橋的預(yù)拱度（m）；Y2——主梁施工時(shí)該處產(chǎn)生的變形值（m）；H修——立模高度修正值（m）。

（3）應(yīng)力監(jiān)控。對(duì)橋梁進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控時(shí)采用鋼弦式應(yīng)力測(cè)量計(jì)。該儀器對(duì)應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)測(cè)量出的橋梁應(yīng)變力進(jìn)行轉(zhuǎn)變，最終得到混凝土應(yīng)力值。

混凝土連續(xù)箱梁不同截面的預(yù)應(yīng)力差異較大，當(dāng)橋梁懸臂位置的應(yīng)力較為平穩(wěn)時(shí)，懸臂底部的荷載值最大。橋梁進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，跨中截面產(chǎn)生的應(yīng)力值最大。因此應(yīng)對(duì)該位置的應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

橋梁合攏時(shí)，應(yīng)對(duì)混凝土的澆筑時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，對(duì)此時(shí)的溫度狀況以及應(yīng)力變化進(jìn)行記錄。

4 案例分析

4.1 工程概況

該文所依托工程為某地區(qū)的橋梁，橋梁全長(zhǎng)為1.456 km，橋梁形式為3跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，橋跨為94 m+160 m+90 m+3×30 m，橋?qū)挒?6 m。該公路采用雙向六車道。

4.2 施工控制要點(diǎn)

4.2.1 應(yīng)力控制

該文對(duì)大跨徑橋梁的應(yīng)力控制進(jìn)行分析時(shí)，借助有限元軟件建立模型，應(yīng)力分析模型如圖3所示。

圖3 橋梁應(yīng)力分析模型圖

4.2.2 線形控制

該橋梁中跨與邊跨進(jìn)行合攏時(shí)的高差如表1所示。

表1 合攏段橋梁高差表

由表1可知，三個(gè)測(cè)點(diǎn)合攏段平均相對(duì)高差小于規(guī)范值，表明該橋梁的合攏精度滿足規(guī)定要求。

5 結(jié)語(yǔ)

該文通過對(duì)大跨徑連續(xù)梁橋的施工技術(shù)進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

大跨徑橋梁下部結(jié)構(gòu)施工難點(diǎn)為承臺(tái)、沉井、地下連續(xù)墻施工，施工過程中應(yīng)對(duì)技術(shù)指標(biāo)、材料指標(biāo)等進(jìn)行嚴(yán)格把控；上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)選擇合理的施工方式和控制指標(biāo)。橋梁施工監(jiān)控主要內(nèi)容為預(yù)拱度監(jiān)控、立模高度監(jiān)控、應(yīng)力監(jiān)控。該文通過工程實(shí)例表明橋梁監(jiān)控的必要性。