懸臂澆筑連續梁合龍段施工質量控制要點

羅 利, 楊志剛

(中國五冶集團有限公司路橋工程分公司, 四川成都 610041)

懸臂澆筑連續梁合龍段施工質量控制要點

羅 利, 楊志剛

(中國五冶集團有限公司路橋工程分公司, 四川成都 610041)

懸臂澆筑預應力連續箱梁(剛構)橋合龍段施工是整個橋梁施工的關鍵，因此，合龍段施工質量控制顯得尤為重要。文章根據懸臂澆筑合龍段施工實踐經驗，分析總結了在合龍段關鍵工序施工中易出現的質量問題，并針對此類問題提出了相應的質量控制要點，以此提高合龍段施工質量。

懸臂澆筑； 合龍段； 施工； 質量控制

懸臂澆筑施工法是從連續梁主橋橋墩0#塊開始，兩側對稱進行現澆梁段施工。懸臂澆筑施工簡便，結構整體性好，施工中可不斷調整位置，常在跨徑大于100 m的橋梁上選用。但采用懸臂澆筑施工法施工合龍段需解決如下問題：如何保證合龍前兩懸臂端豎向撓度的偏差和主梁軸線的橫向偏移不超過容許范圍；如何保證合龍后的橋面線形良好；如何避免合龍段施工中底板混凝土受力裂縫的出現，如何確保合龍段相鄰節段不出現錯臺；……這些問題若處理不當，不僅會對結構受力不利，而且可能會使主梁梁底曲線不順暢，形成永久性缺陷而影響外形美觀。為解決好這些問題，就必須對箱梁施工及合龍段施工過程實施有效的工藝及質量控制。

1 合龍段施工工藝流程

合龍段施工工藝流程見圖1。

2 合龍段施工質量控制分析

2.1 橋面線性控制分析

合龍段是懸臂澆筑連續箱梁施工的重點之一，更是線形控制的難點。

主橋采用掛藍分段懸臂澆筑，施工過程中箱梁平、縱線形受結構體系、施工荷載、施工工藝(預應力張拉)、基礎沉降、主墩彈性壓縮變形、混凝土收縮、徐變、環境溫度和氣候等諸多因素的影響會不斷變化。若已施工梁段上出現誤差時，只能通過張拉預備預應力束調整，而這一調整量非常有限，因此，一旦已澆筑段出現線形誤差，誤差將永遠存在，只能通過立模標高消除已施工梁段的殘余誤差，有時調整需經過幾個梁段才能完成。因此在合龍段施工前控制好連續梁整體線性顯得極為重要。

(1)合龍段相鄰懸臂施工的最后梁段施工前，應對相應梁跨進行聯測，以確定最后梁段懸臂施工的立模高程，保證合龍精度。

合龍段立模標高=設計成橋位置+施工中的位移累計值(反向)。

其中參數估計及對計算模型的修正特別重要，只有與實際施工過程相吻合的計算模型計算出的預報標高才是可實現的，施工結果的誤差才能減小。因此在進行施工模擬計算時必須充分考慮各種施工因素，特別要正確計算主梁的軸線坐標，同時計算中要計入豎曲線的影響。

(2)合龍段的高程觀測應按6種工況進行實測：臨時支承約束解除后、勁性骨架焊接前、澆筑混凝土前、后，張拉部分的預應力鋼束后，勁性骨架解除后、張拉完所有預應力鋼束后。

(3)在現澆合龍段之前，線形控制小組配合施工單位對最大懸臂長度時溫度變化及相應撓度變化進行24 h測量。

為了盡量減少溫度對觀測的影響．觀測時間安排在早晨太陽出來之前。在施工過程中，對每一節段需進行數次(至少一次)的觀測，以便觀察各點的撓度及箱梁梁軸曲線的變化歷程，以保證箱檗懸臂端的合龍精度及橋面的線形。

以上測量工況，除對當前施工節段進行高程測量外，同時對已施工的連續3個節段同時進行高程測量，以得到箱梁節段累計實際變形數據和線形。

(4)立模標高并不等于設計中橋梁建成后的標高，總要設一定的預拱度，以抵消施工中產生的各種變性(撓度)。其計算公式如下：

式中：Hlmi為i節段立模標高(節段上某確定位置)；Hsji為i節段設計標高；∑fli為由各梁段自重在l節段產生的撓度和總和；∑f2i為由張拉各節段預應力在i節段產生的撓度和總和；f3i為混凝土收縮、徐變在i節段引起的撓度；f4i為施工臨時荷載在i節段引起的撓度；f5i為使用荷載在j節段引起的撓度；fgl為掛籃變形值。

綜合以上分析，要保證控制目標的實現，最根本的就是對立模標高作出盡可能準確的預測，即主要依靠預測控制。無論施工過程如何，總是以最終橋梁成型狀態作為目標狀態，以此來控制合龍段施工塊件的預拋高值(立模標高)。

2.2 合龍段混凝土裂縫分析與控制

合龍段出現的裂縫一般有以下幾種類型。

2.2.1 橫向裂縫

合龍段與懸灌段或邊跨現澆段連接處出現橫斷面方向的裂縫。

(1)原因分析：一是合龍段與懸灌段或邊跨現澆段連接處施工縫未按要求處理好；二是合龍段混凝土收縮；三是臨時預應力索張拉力不夠導致合龍段混凝土受拉；四是混凝土澆筑過程中未同步進行換重。

(2)控制措施：一是與懸灌段或邊跨現澆段連接處施工縫按要求處理好；二是采用膨脹混凝土；三是合理確定臨時預應力索張拉力并實施；四是混凝土澆筑過程中同步配重。

2.2.2 縱向裂縫

箱梁頂、底板出現順橋向的裂縫。

(1)原因分析：一是混凝土內外溫差過大引起的溫度裂縫；二是合龍段混凝土收縮；三是合龍段預應力束張拉導致合龍段底板混凝土受拉。

(2)控制措施：一是優化混凝土配合比設計降低其水化熱，并加強保溫養護措施；二是采用膨脹混凝土，減小混凝土收縮，加強保濕養護措施；三是合理布置預應力束，加強定位控制。

2.2.3 底板齒塊裂縫

底板齒塊因合龍段預應力束張拉開裂。

2.2.3.1 原因分析

(1)在設計時，一般要求聯系鋼束在由底板進入齒板時呈一圓滑曲線，以使沿曲線筋對混凝土產生一均布壓力，但實際上施工中很難做到，因為柔性套管在轉向處常呈“折角”，使折角處產生一集中力，并導致混凝土局部剝落或“崩出”破損(圖2)。

(2)預應力筋在施工過程中偏離設計位置，在張拉過程中產生較大的豎向力，豎向力導致局部應力過大，從而使底板混凝土崩裂。

(3)齒塊錨下鋼筋配置間距過大，不滿足張拉時的抵抗應力值。

綜上幾個原因分析，未認真采取抗徑向力措施致使底板混凝土出現較大局部應力是導致合龍段底板混凝土崩裂的主要原因。

2.2.3.2 控制措施

(1)對預應力鋼束彎曲處產生的徑向壓力進行重新計算，并復核錨下混凝土的局部承壓力，最終進行齒塊后端抗拉鋼筋的配筋計算。

(2)嚴格控制預應力筋的安裝定位，彎曲段的定位鋼筋應適當加密，并運用直角坐標定位標注預應力管道中心點，復核安裝好的預應力筋應位置，并精確到1 cm內。

(3)鋼束的彎起角度不宜過大，齒塊錨固端端部也不應過大，以滿足張拉千斤頂的工作空間為宜。

(4)混凝土搗固人員必須經培訓后上崗，要定人、定位、定責，分工明確，尤其是鋼筋密布部位、齒塊、拐(死)角及新舊混凝土連接部位指定專人進行搗固，每次澆筑前做好交底工作。

2.3 合龍段混凝土強度質量控制分析

(1)存在現象：應力管道以下部分底板混凝土骨料偏少，強度不足；勁性骨架以下的腹板混凝土經常出現過振或振搗不足現象(圖3)。

(2)原因分析：一是由于合龍段底板預應力管道密集，再加上管道安裝位置偏差，混凝土布料間距太大，骨料無法均勻分布；二是在腹板區域安裝有勁性骨架，在勁性骨架以下的腹板混凝土不好搗固。

(3)控制措施：一是加強管道安裝位置偏差和混凝土布料間距控制，使骨料均勻分布；二是在勁性骨架以下的腹板混凝土安排經驗豐富的人員負責搗固，并注意檢查。

2.4 合龍段節段錯臺

(1)存在現象：合龍段與懸灌段或邊跨現澆段間出現錯臺現象。

(2)原因分析：一是合龍段與懸灌段或邊跨現澆段連接處模板及支撐系統未加固好；二是混凝土澆筑過程中未同步進行換重。

(3)控制措施：一是認真做好與懸灌段或邊跨現澆段連接處模板及支撐系統加固；二是混凝土澆筑過程中同步配重。

2.5 合龍段底板崩裂

存在現象：底板橫向撓曲產生的縱向開裂、上下層之間分離拉裂和鋼束局部剪出破壞。

2.5.1 底板橫向撓曲產生的縱向開裂

這種破壞多見于箱寬較大的情況。底板在徑向力作用下產生橫向撓曲,底板橫向跨中受正彎矩、兩端由于腹板彈性嵌固而承受負彎矩作用。

箱寬愈大、底板鋼束離腹板距離愈遠,這種效應愈顯著。截面拉應力超出混凝土抗裂能力,則導致縱向開裂(圖4)。

2.5.2 底板上、下層之間分離拉裂

底板上、下層之間分離,是由于鋼束管道對截面的削弱及不良構造引起的,表現為大面積起鼓或大塊脫離(圖5)。

2.5.3 鋼束局部崩出(剪出)

曲線段或折點處鋼束,由于局部徑向力的作用,在外崩方向混凝土保護層厚度較小、受力鋼筋配置不佳、混凝土質量存在缺陷時,易出現崩出破壞(圖6)。

2.5.4 合龍段底板崩裂控制措施

(1)底板崩裂受鋼束管道定位誤差的影響大,定位鋼筋的間距要適當加密,鑒于實際事故橋梁管道定位誤差大的現狀,建議對直線段鋼束,定位鋼筋亦按不大于50 cm 間距設置。對節段線附近0. 5～1 m 范圍,防裂、防崩鋼筋宜適當加強。

(2)底板防裂、防崩鋼筋是抵抗破壞的關鍵,要嚴格按圖施工,絕不能按一般撐筋而忽略其質量和數量。

(3) 施工中管道偏離誤差的控制要求,除應嚴格滿足施工規范要求外,任何部位管道偏離誤差應小于管道內徑與鋼束外徑差值的1/ 2 ,要注意混凝土澆注振搗過程中對鋼束管道的保護。

3 結束語

合龍段施工是連續梁體系轉換的重要環節，對保證成橋質量至關重要。由于懸臂澆筑過程中質量問題的不可逆轉性、工序間質量問題的可傳遞性以及橋梁線形與應力雙控等特點，所以在合龍段施工之前，需做好充分準備，從懸臂各節段線形及預拱度的控制、預應力管道的精確定位、邊跨及中跨合龍施工中的體系轉換、合龍段勁性骨架的鎖定與預張拉、合龍段混凝土的澆筑及合龍段頂板、底板縱向鋼束的張拉都是施工中質量控制的關鍵所在。同時應加強合龍段混凝土養護，避免溫差裂縫。

[1] 李嚴明. 淺談連續剛構橋合龍段施工控制[J]. 城市建設理論研究：電子版, 2012(32).

[2] 諸葛斌. 連續剛構橋合龍段箱梁底板破壞行為與試驗研究[D].北京交通大學, 2013.

[3] 郭豐哲，錢永久，李貞新.預應力混凝土連續剛構橋合龍段底板崩裂原因分析 [J]. 公路交通科技, 2005,22(10).

羅利(1978～)男，大學本科, 工學學士, 工程師，市政公用工程一級建造師，建筑工程一級建造師，長期從事市政工程及道路橋梁技術管理工作。

U445.466

B

[定稿日期]2017-04-14