徐天雪
(中國路橋工程有限責任公司,北京 100011)
在橋梁工程中,施工是非常重要的環節,它決定著工程的工期、質量和整個工程的造價等問題。因此,合理地選擇施工方法,正確地組織施工和科學管理,具有十分重要的意義。
橋粱上部結構的形式是多種多樣的,其施工方法的種類也較多,但除一些比較特殊的施工方法之外,大致可分為整體施工法和節段施工法兩大類。本文根據筆者多年的工作經驗,現將常用一些施工方法進行簡述。
一般來說,橋梁上部結構的施工可以分為現場澆注和預制安裝兩類。
現場澆注的方法有很多,基本方法就是在橋梁某處搭建支架,并在此基礎上澆注混凝土。它既不需要大型的吊車和運輸設備,也不需要預制的場地,只需在混凝土材料的強度達到設計要求后拆掉支架和模板即可。這樣一來,梁體的主筋就具有了連續性,進而提升整座橋梁的性能。但是該方法的施工周期較長,施工質量控制工作也難以開展;由于混凝土的收縮和徐變而引起的應力損失也比較大;施工過程中對于模板和支架的消耗量較高,迸一步增加了工程成本;所搭建的支架具有一定的危險性,如果施工期間遭遇洪水或較大漂浮物的沖擊,就容易發生危險。
預制安裝法主要就是先在預制工廠或者交通運輸便利的地方建設預制場并進行梁的預制工作,然后再根據工程所在地的實際情況選擇合理的架設方法進行安裝。預制安裝法施工大多應用于預應力混凝土或鋼筋混凝土簡支梁的建設和施工中,主要分預制、運輸、安裝三步進行。預制安裝施工法的優點主要集中在五方面:(1)由于是工廠化生產,因此構件的質量較好,各項參數也更符合設計要求的精度。(2)實現了上下部結構的平行作業,最大限度的縮短了施工工期。(3)減少了對人力的使用,在一定程度上降低了工程造價。(4)施工速度較快,適合于那些工期較緊的工程。(5)構件的預制結束后往往要存放一定時間,因此在正式安裝的時候已經存在了一定的齡期,因此可以有效減少混凝土的收縮、徐變所帶來的變形。
這是在橋跨間設置支架、安裝模板、綁扎鋼筋、現場澆筑混凝土的施工方法,特別適用于旱地上的鋼筋混凝土和預應力混凝土中小跨徑連續梁橋的施工。支架按其構造的不同可分為滿布式、柱式,梁式和梁柱式幾種類型,所用材料有門式支架、扣件式支架、碗扣式支架、貝雷桁片、萬能桿件及各種型鋼組合構件等。在這種施工法中,支架雖為臨時結構,但施工中需承受梁體的大部分恒重,因此必須有足夠的強度和剛度,同時支架的地基要可靠,必要時需對地基進行加固處理。固定支架法施工的特點是:梁的整體性好,施工平穩、可靠,不需大型起重設備;施工中無體系轉換的問題;需要大量施工支架,并需要有較大的施工場地。
這種方法最常用的是采用掛籃懸臂澆筑施工,在橋墩兩側對稱逐段就地澆筑混凝土,待混凝土達到一定強度后張拉預應力筋,移動掛籃繼續進行施工,使懸臂不斷按長,直至合龍。掛籃懸臂澆筑施工是1959年首先由德國迪維達克創造和使用的,因此又稱迪維達克施工法。掛籃的構造形式很多,通常同承重梁、懸吊模板、錨固裝置、行走系統和工作平臺幾部分組成。掛籃的功能是:支承梁段模板、調整位置、吊運材料機具、澆筑混凝土、拆模和在掛籃上進行預應力張拉工作。掛籃除強度應保證安全可靠外,還要求造價低、節省材料、操作使用方便、變形小、穩定性好、裝拆移動靈活和施工速度快等。懸臂澆筑施工不需在跨間設置支架,使用少量施工機具設備,便可以很方便地跨越深谷和河流,適用于大跨徑連續梁橋的施工。同時根據施工受力特點,懸臂施工一般宜在變截面梁中使用。
頂推施工是在橋臺的后方設置施工場地,分節段澆筑梁體,并用縱向預應力筋將澆筑節段與已完成的梁體聯成整體,在梁體前端安裝長度為頂推跨徑0.7倍左右的鋼導粱,然后通過千斤頂施力,將粱體向前方頂推出施工場地,重復這些工序即可完成全部梁體的施工頂推法最早在l959年奧地利的阿格爾橋上使用的,其特點是:由于作業場所限定在一定范圍內,可設置制作頂棚而使施工不受天氣影響,可以全天候施工。連續梁的頂推跨徑以30~50m最為經濟有利,若竣工跨徑大于此值,則需采用臨時墩等輔助手段。逐段頂推施工宜在等截面的預應力混凝土連續粱橋中使用,也可在結合梁和斜拉橋的主梁上使用。用頂推法施工,設備簡單、施工平穩、噪聲低、施工質量好,可在深谷和寬深河道上的橋梁、架橋以及等曲率曲線橋、帶有豎斜線的橋和坡橋上采用。
采用汽車吊、履帶吊和輪胎吊等機械,有單吊和雙吊之分。此法一般適用于跨徑在30m以內的筒支梁板的安裝作業。在現場吊裝孔跨內或引道上應有足夠設置吊車的場地,同時應確保運梁道路的暢通,吊車的選定應充分考慮梁體的重量和作業半徑后方可決定。
這是預制梁的典型架設安裝方法。在孔跨內設置安裝導梁,以此作為支承梁來架設梁體,這種作為支承梁的安裝梁結構稱為架橋機。目前架橋機的種類甚多,有專用的架橋機設備,也有施工者應用常備構件自行拼裝而成的。按形式的不同,架橋機又可分為單導梁、雙導梁、斜拉式和懸吊式等。懸臂拼裝和逐跨拼裝的節段式橋梁也經常采用專用的架橋機設備進行施工。
逐孔拼裝法一般適用于節段式預應力混凝土連續梁的施工。在施工的孔跨內搭設落地式支架或采用懸吊式支架,將節段預制塊件按順序吊放在支架上,然后在預留孔道內穿入預應力筋,對梁施加預應力使其成為整體,這種方法形象的通俗名稱為“穿糖葫蘆”。
懸臂拼裝法現多用于預應力混凝士梁體的施工,其他類型的橋梁亦可選用。這是一種將梁體分節段預制,墩頂附近的塊件用其他架設機械安裝或現澆,然后以橋墩為對稱點,將預制塊件沿橋跨方向對稱起吊、安裝就位后,張拉預應力筋,使懸臂不斷接長,直至合龍的施工方法。懸臂拼裝法施工速度快,橋梁上、下部結構可平行作業,預制塊件的施工質量易控制,但預制節段所需的場地大,且拼裝精度在大跨徑橋梁的施工中要求較高,因此此法可在跨徑l00~200m的大橋中選用。這種施工方法可不用或少用支架,施工時不影響通航或橋下交通,宜在跨深水、山谷和海上進行施工,并適用于變截面預應力混凝土梁橋。懸臂拼裝可用的機具設備較多,有移動式吊車、移動桁式吊、纜索吊、汽車吊和浮吊等,可根據不同的橋梁結構和地形條件進行選擇。頂推施工的方法依頂推施力的方法可分為單點頂推和多點頂推兩種。
在墩臺兩側順橋向設置軌道,在其上安置跨墩的龍門吊,將梁體在吊起狀態下運至架設地點而安裝在預定位置。此法一般可將梁的預制場地安排在橋頭引道,以縮短運梁距離。
綜上所述,橋梁上部結構施工直接影響著橋梁工程的美觀性、安全性和使用性能,是橋梁工程中的重要環節。橋梁上部結構的施工方法較多,文中所列舉的只是其中的一小部分,工程技術人員應該根據工程的實際情況對施工方法進行合理的選擇和組合,以便充分發揮其自身優勢,為橋梁工程質量的提升和企業經濟效益的增加做出更大貢獻。
[1] 谷守樸.公路橋梁上部構造的施工工藝[J].內蒙古公路與運輸,2011(2).
[2] 張曉戰.路基路面工程施工[M].合肥:合肥工業大學出版社,2010.
[3] 鐘陽,吳宇航.路基路面工程[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2010.