林 章

（廣州市南沙區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，廣州 511457）

鋼混結(jié)合段是紅蓮大橋的關(guān)鍵部位，施工難度較大。本文旨在介紹鋼混結(jié)合段的施工難點和關(guān)鍵工藝，并提出相應(yīng)的施工質(zhì)量控制方法。

1 工程概況

紅蓮大橋位于廣東省廣州市南沙區(qū)，采用雙塔雙索面混合梁斜拉橋型。主橋為（62+104+580+104+62）m雙塔斜拉橋，全長912 m，如圖1 所示。主橋縱斷面位于±4%的人字坡上，邊坡點位于主跨的中間位置，主線平面為直線。主梁由混凝土箱梁和鋼箱梁組成?；炷料淞何挥谌f頃沙側(cè)和龍穴島側(cè)，長度為176 m。箱梁寬度從輔助墩開始逐漸變窄，萬頃沙側(cè)從48 m 漸變到35.5 m，龍穴島側(cè)保持全寬35.5 m，中心梁高為3.52 m。鋼箱梁位于主跨方向，采用正交異性板PK 箱斷面，梁中心線處內(nèi)輪廓高為3.5 m，橋面寬度為35.5 m，全寬為40.5 m（含風嘴及分流板）。鋼混結(jié)合段是鋼箱梁與混凝土梁的連接點，全長9.45 m，包括2 m 長的鋼混結(jié)合段和2.75 m 混凝土梁加強段、4.7 m 鋼箱梁加強段。鋼混結(jié)合段施工質(zhì)量直接關(guān)系到全橋的剛度過渡段平順性及應(yīng)力傳遞的可靠性。

圖1 主橋箱梁立面示意圖

2 鋼混結(jié)合段施工難點

①鋼混結(jié)合段所處位置周邊環(huán)境復(fù)雜，搭設(shè)支架難度較大。結(jié)合段所處位置地質(zhì)條件差，導(dǎo)致支架設(shè)計及施工難度很大。②鋼混凝土結(jié)合段重247.3 t，梁頂距地面25.2 m，吊裝定位十分困難。地形狹窄，起重機占用空間有限，鋼混凝土結(jié)合段作為鋼箱梁拼裝的起點，對結(jié)構(gòu)尺寸和定位精度有高要求。③鋼混凝土節(jié)點截面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接結(jié)構(gòu)難度大。模板內(nèi)部結(jié)構(gòu)狹窄、復(fù)雜，焊接質(zhì)量必須高。剛度過渡段的頂板和底板焊接，以增加T 肋結(jié)構(gòu)的高度。鋼錨箱內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，作業(yè)空間狹窄，焊接質(zhì)量要求較高。④鋼混凝土結(jié)合段的配合比設(shè)計和補償收縮混凝土施工難度大。鋼網(wǎng)室內(nèi)填充混凝土，確保力傳遞平穩(wěn)，澆注質(zhì)量要求高。鋼混凝土節(jié)點截面是特殊受力部位，混凝土需具備補償收縮性能和良好性能。設(shè)計接縫段混凝土配合比需多次試拌。鋼網(wǎng)間距狹窄，補償收縮混凝土的振動密實度是施工過程中的難點。

3 鋼混結(jié)合段關(guān)鍵施工工藝

3.1 水中鋼管樁施工工藝

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，計算鋼管樁的理論入土深度。若現(xiàn)場地質(zhì)條件特殊，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)重新調(diào)整樁深。水中鋼管樁按摩擦樁進行設(shè)計，最終貫入校核主要用于插入和打入，并以樁的設(shè)計長度作為校準參考。如果鋼管樁達到設(shè)計樁長但貫入不正確，則需連續(xù)打樁。為防止沉樁時出現(xiàn)“假極限”或“吸入”現(xiàn)象，應(yīng)將錘子暫停一段時間再重新打入。

3.1.1 導(dǎo)向架配合全站儀精確定位

汽車起重機將鋼管堆放入導(dǎo)向架切口內(nèi)，并調(diào)整鋼管堆的垂直度。測量人員用全站儀粗略測量樁的位置，并駕駛汽車起重機將鋼管樁移至指定位置。使用全站儀對鋼管樁進行精確定位。

3.1.2 振動下沉

樁的位置和垂直度確定后，應(yīng)啟動振動器，每次振動的時間不應(yīng)超過10~15 min。在下沉過程中應(yīng)連續(xù)進行，不可中途停頓或間隔較長時間。

3.1.3 樁接續(xù)

當樁打入地下，導(dǎo)架施工平臺高度達到0.5~1.0 m時，拆除振動器繼續(xù)打樁。檢查后將樁與樁焊接并繼續(xù)打樁直至達到設(shè)計深度。在進行樁接續(xù)時，應(yīng)留出適當?shù)慕永m(xù)高度，并清除對焊接有害的附著物。

3.1.4 控制打入精度

管樁縱橫向偏差不應(yīng)超出D/5，樁的傾斜度應(yīng)小于全長的1/100。

3.1.5 鋼管樁頂切割

切割時應(yīng)嚴格控制標高，使樁頂標高符合臨時支架設(shè)計要求，且管端面能和蓋板緊貼密實。

3.2 鋼混結(jié)合段鋼梁吊裝施工工藝

為防止起重過程中發(fā)生碰撞，吊具、屬具和機器必須具有足夠的安全性，以防止發(fā)生事故。E 類梁段吊點布置圖如圖2 所示。

圖2 E 類梁段吊點平面布置圖

①浮吊進場拋錨定位，保證航道通航。②掛鉤。③進行試吊，包括負荷試驗和回落試驗，觀察梁段是否水平穩(wěn)定，確認浮吊機械性能正常。④緩慢升起吊點，用繩子纏繞電纜，防止元件旋轉(zhuǎn)并到達設(shè)計標高1 m的位置后停止，觀察支架情況。⑤保持提升機構(gòu)穩(wěn)定，用纜繩纏繞繩拉動物品旋轉(zhuǎn)，待物品進入升降機內(nèi)，支架上方時停止，初步定位。⑥緩慢將梁段放置于支架上，確保落梁精確就位。⑦松開連接鋼絲繩與梁段的卸扣，緩慢升起吊鉤，將鋼絲繩垂直提起。

3.3 鋼混結(jié)合段鋼箱梁焊接施工工藝

3.3.1 工地拼裝焊接前準備工作

焊接前，調(diào)整面板表面高差，使其符合焊接工藝要求的偏差范圍。焊接前必須清除焊接區(qū)域的有害物質(zhì)，使表面具有金屬光澤。

3.3.2 臨時連接

鋼梁加工時，在每節(jié)鋼梁兩頭的對接接頭處設(shè)置了匹配件，使用鋼板制作。鋼梁吊裝到支架頂時，使用螺栓將鋼梁定位，使用100 t 手動千斤頂調(diào)節(jié)高度。調(diào)整完畢后，進行臨時焊接，采用220 mm×150 mm×16 mm 的加強板進行臨時焊接。每根鋼梁的接頭處焊有16 根加強筋，加強筋與鋼梁雙面滿焊，焊縫高度不應(yīng)小于8 mm。每段鋼梁臨時焊接完成后，才能進行下一段鋼梁的安裝。

3.3.3 橋上焊接施工準備

針對焊縫，制定專門的焊接工藝；根據(jù)橋梁焊接工程總數(shù)和施工進度要求，配置足夠功率的焊接電源；配電設(shè)備、焊接設(shè)備、通風除塵設(shè)備、防風腳手架、除銹機、氣刨工具、火焰切割工具、防水防潮設(shè)備和焊材烘干機等所需施工設(shè)備的安裝與調(diào)試，并指定專職人員維護和管理；搭建臨時工作平臺；提前購買并復(fù)核所需的焊接材料；建立健全施工現(xiàn)場責任制、橋梁系統(tǒng)安全及電力系統(tǒng)、通風除塵系統(tǒng)等規(guī)章制度，建立用電安全告示及裝置，確保施工安全。

3.3.4 鋼箱梁焊縫焊接

梁段吊裝就位后進行梁段線形的調(diào)整，滿足線形要求后，連接匹配件進行梁段的焊接工作。

3.4 鋼混結(jié)合段混凝土施工工藝

3.4.1 配合比設(shè)計及優(yōu)化

鋼混結(jié)合段采用強度為C60 的鋼纖維自密實混凝土，具有大流變、低收縮、高韌性的特性，難以設(shè)計和施工補償收縮混凝土的配合比。鋼混凝土接頭截面是特殊的受力部位，要求混凝土具備補償收縮和良好性能。因此，節(jié)點段的混凝土配合比設(shè)計需進行反復(fù)試配和驗證。根據(jù)試驗混凝土的和易性、強度、斷裂韌性、收縮、延性、耐久性等性能，混凝土配合比方案見表1。

表1 鋼混凝土結(jié)合部段C60 鋼纖維自密實混凝土配合比

3.4.2 混凝土拌制

混凝土攪拌過程中，先將骨料、水泥纖維和礦物摻合料混合，然后加水和外加劑攪拌均勻。進入機器的水泥溫度不應(yīng)超過55 ℃。攪拌時間根據(jù)配合比和設(shè)備條件確定，鋼-混凝土接縫截面不應(yīng)短于120 s。原材料按配合比精確稱量，允許最大偏差：膠凝材料±1%、外加劑±1%、骨料±2%、拌合用水±1%?；炷翑嚢枨皽y定骨料含水率，根據(jù)天氣變化調(diào)整配合比。

3.4.3 混凝土運輸

混凝土運輸時使用罐車，進場后核對送貨單上的強度等級和檢測坍落度，滿足要求后才能使用。

3.4.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑時選擇10～20 ℃環(huán)境溫度，避免冬夏施工。使用振動器確保密實。澆筑前檢查支架、模板和預(yù)埋件?？刂铺涠?、含氣量、入模溫度和模板表面溫度，保證耐久性。底板、腹板和頂板用振搗棒振搗。關(guān)鍵部位特別注意振搗。控制頂板高度，進行收漿抹面。底板和頂板的收漿抹面注意泄水孔和平整度。

3.4.5 混凝土養(yǎng)護

混凝土澆筑后立即進行養(yǎng)護，保持濕潤。梁體混凝土需帶模養(yǎng)護一段時間，用水保濕保溫。拆模前要等混凝土強度達標，拆模后要保持濕潤，防止溫度變化引起開裂。加強對溫度的監(jiān)控，防止溫差過大造成損害。

4 鋼混結(jié)合段施工質(zhì)量控制

4.1 水中鋼管樁施工質(zhì)量控制

①檢查樁位和垂直度。②先振動1~2 min，再調(diào)整平面位置和傾斜度，然后插打。③檢查傾斜度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時調(diào)整，必要時停止下沉，采取其他措施糾正。④觀察貫入度，遇到困難停振分析原因，禁止強振久振損壞樁錘。⑤支架沉降處理措施：沉降監(jiān)測貫穿整個施工過程，通過監(jiān)控數(shù)據(jù)得出支架操墊抬高的梁度值。若在施工過程中或體系轉(zhuǎn)換前支架局部發(fā)生超過預(yù)期的沉降，應(yīng)立即暫停施工，分析沉降原因。檢查支撐點是否牢固，防止偏載造成局部管樁受力過大。對沉降點可以計算承載力，通過改變操墊位置和增減支撐點實現(xiàn)荷載重新合理分配，減輕沉降點支架的荷載，然后用千斤頂頂起沉降點鋼梁，用鋼板重新操墊固定。此外，加固連接沉降點和附近支架，形成整體受力。

4.2 鋼混結(jié)合段鋼梁吊裝施工質(zhì)量控制

4.2.1 梁下緣軸線控制

在臨時支架頂部和吊裝段端部的下緣打好控制軸線，將鋼箱梁逐步向梁軸線移動，當?shù)跹b段下緣的軸線與臨時支架頂部的軸線相吻合時，放下梁段。

4.2.2 梁頂軸線控制

在鋼箱梁拼裝時，在梁頂背面軸線處做好標識，并在側(cè)面固定限位支架。安裝鋼箱梁節(jié)段時，通過全站儀觀察測量點位置是否位于軸線上，調(diào)整梁軸線，使鋼箱梁緊貼限位支架，直至與設(shè)計軸線重合。在鋼箱梁安裝完成后，若發(fā)現(xiàn)偏位，可通過螺旋千斤頂調(diào)整軸線。

4.2.3 標高控制

通過臨時水準點控制，利用楔形墊塊的移位調(diào)整鋼箱梁的安裝標高。當標高過高時，向梁中央移動楔形墊塊，反之向梁腳側(cè)移動。達到設(shè)計高程后，焊牢墊塊與臨時墩型鋼。

4.3 鋼混結(jié)合段鋼箱梁焊接施工質(zhì)量控制

①當焊接環(huán)境有下列條件時，必須采取有效的防護措施，否則禁止焊接：環(huán)境溫度低于-18 ℃；焊接表面潮濕、暴露在雪和大風中；手工電弧焊（風力大于8 m/s）和CO2氣體保護焊（風力大于2 m/s）不采用擋風罩或防護措施；焊工在困難的條件下工作；相對濕度大于80%；雨和雪。②當母材表面因降水、雪等原因潮濕（80%RH）或有風時，不允許進行露天焊接。然而，如果焊工和待焊零件受到適當?shù)谋Ｗo并且母材經(jīng)過適當?shù)臏蕚洌ɡ缂訜?、干燥），則可以進行焊接。③溫度低于0 ℃時，一般不允許焊接，必須進行焊接時須按規(guī)范進行預(yù)熱。④手工電弧焊（風力大于8 m/s）和CO2焊（風力大于2 m/s）應(yīng)基本停止焊接。但是，如果提供足夠的防風措施或使用抗風焊機，仍然允許焊接（藥芯焊絲電弧焊除外）。⑤由于現(xiàn)場梁段與焊接工位之間的焊接面施工復(fù)雜，需要在施工前制定計劃，施工時安排專門的人力、物力，并搭建專門的防風棚腳手架提前4~8 h搭好。⑥防風棚必須滿足以下要求：上部稍通風但不漏風，能防止物體撞擊；中間部分疏松，能承受強風的吹動，防止大陣風冷空氣進入；可同時容納2名以上操作人員，運行平穩(wěn)無晃動，不干擾其他操作人員；可存放操作設(shè)備和準備材料，不妨礙工作，無間隙造成設(shè)備損壞和失控的材料。

4.4 鋼混結(jié)合段混凝土施工質(zhì)量控制

①優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計：根據(jù)混凝土物理性能試驗及澆筑控制方法，反復(fù)試配和驗證混凝土配合比，確?；炷辆哂醒a償收縮的性能和良好的使用性能。②使用自密實鋼纖維混凝土：采用流變大、收縮性低、高強C60 鋼纖維自密實混凝土提高了混凝土的斷裂韌性和耐久性。③采用插入式振動器結(jié)合附著式振動器的振動工藝：在混凝土澆筑過程中，附裝振動器和插入式振動器相結(jié)合的振動工藝，確?；炷撩軐嵍?。④控制混凝土澆筑的環(huán)境條件：混凝土宜在環(huán)境溫度10～20 ℃且溫度無劇烈變化時澆筑，避免混凝土冬期施工和夏期施工。⑤控制混凝土澆筑的順序和方法：根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，分段進行混凝土澆筑，先底板、腹板后頂板、翼緣板，采用水平分層的方法澆筑，控制澆筑厚度和澆筑速度，避免形成明顯接縫和冷縫。⑥鋼筋混凝土養(yǎng)護：混凝土澆筑后必須立即養(yǎng)護，必須通過噴水、保濕養(yǎng)護的方式連續(xù)養(yǎng)護，并必須與模具一起保存一段時間，以保證混凝土的強度后期會增加。當遇到日曬、氣溫驟降等情況時，必須采用足夠的隔熱措施，以防止混凝土表面溫度發(fā)生劇烈變化。加強對箱式區(qū)內(nèi)部溫度的監(jiān)控，控制內(nèi)外溫差，防止混凝土開裂。

5 結(jié)束語

通過對紅蓮大橋鋼混結(jié)合段施工的研究，分析了鋼混結(jié)合段的施工難點主要包括：位置環(huán)境復(fù)雜、吊裝定位困難、焊接施工困難和混凝土配合比設(shè)計難度大。針對這些問題，本文提出了相應(yīng)的解決方法，包括水中鋼管樁的施工工藝、鋼梁吊裝的施工工藝、鋼箱梁焊接的施工工藝和混凝土的施工工藝。同時，本文還提出了鋼混結(jié)合段施工質(zhì)量控制的方法，包括樁位和垂直度的檢查、梁軸線和標高的控制、混凝土配合比設(shè)計的優(yōu)化、振搗工藝的控制和混凝土養(yǎng)護的加強。這些方法對于確保鋼混結(jié)合段施工質(zhì)量具有重要意義。