南江雙線特大橋主橋連續剛構外觀質量通病預防控制措施分析

吳嵩

摘要：文章通過對連續剛構橋外觀質量通病集中部位和成因進行分析，介紹了南江雙線特大橋主橋連續剛構施工中采取的預防措施和成效，為連續剛構橋外觀質量品質提升提供參考。

關鍵詞：連續剛構橋;質量通病;預防措施

中圖分類號：U448.23 文獻標識碼：A

DOI：10.13282/jcnki.wccst.2019.09.032

文章編號：1673-4874（2019）09-0111-02

0引目

目前在我國廣西、貴州、云南等中西部地區的公路及鐵路交通工程建設中，連續剛構橋設計方案是橋梁工程中最為普遍的選擇橋型之一。這種橋型具有結構整體性好、抗震能力強、抗扭潛力大和施工工藝成熟、工序簡單安全等優點，采用掛籃懸臂澆筑是其主要的施工工藝方式。但在懸臂澆筑施工中，節段混凝土出現色澤不一、蜂窩麻面、局部堆積廢料、施工錯臺、裂縫等外觀質量通病依舊比較普遍，預防措施效果不顯著。隨著交通工程的發展，國家對工程品質目標的要求不斷提升。要提升連續剛構橋工程的質量品質，必須從細節和本質出發，采取有效措施，預防外觀質量通病的產生，強化過程質量管控。

南江雙線特大橋是建成的市域鐵路同類型橋梁中的最高橋，地處貴陽市開陽縣南江鄉，橫跨南江大峽谷.大橋連續剛構主跨176m，橋梁在230m高空懸灌（見圖1）。主跨連續剛構懸臂澆筑施工前，對類似橋梁結構施工存在的外觀質量通病進行了總結和研究分析。

1 外觀質量通病分析

1.1漏漿錯臺產生部位和成因分析

在整個懸臂澆筑過程，發生漏漿和錯臺的部位集中在新舊節段連接處，特別是如圖2所示的箱室頂板下緣、箱內上下倒角、腹板內側、底板底側和翼板底緣等。病害發生原因主要有箱室內模板剛度不足、模板背杠設置偏少、對拉螺桿數量偏少或緊固度不足以及掛籃頂錨、底錨等未設置預加應力或預加應力不足等。在混凝土澆筑過程的混凝土自重、側壓力等荷載作用下，頂、底錨吊（帶）桿及對拉螺桿發生軸向應變伸長，新舊節段連接處模板系統脫離上一節段混凝土結合面形成漏漿、錯臺。

1.2 混凝土裂縫產生部位和成因分析

連續剛構橋中箱體產生裂縫的主要部位集中在懸臂澆筑節段的施工縫附近，靠后澆筑節段側。主要有豎向、縱向、斜向三種裂縫，對工程耐久性有較大影響。經分析，裂縫病害發生原因主要有六個方面：

（1）由于混凝土材料收縮和徐變的固有時變特性，會導致混凝土結構受力與變形隨著時間的變化而變化，在持續荷載作用下，徐變降低了相對于該荷載而言的梁體剛度。連續剛構也是局部高應力區域集中的結構，預應力錨固等局部承壓大的區域在混凝土徐變作用下更加容易產生裂縫;同時連續剛構懸臂澆筑過程中的不同節段因混凝土齡期不同，收縮和徐變不同，水泥水化熱變化溫度差異等也是導致形成溫度裂縫和收縮裂縫的重要因素，特別是相鄰節段連接處養護時間和條件差異情況下，此因素影響愈加明顯。

（2）掛籃前吊（帶）桿和底錨預加應力不足，在節段混凝土澆筑過程中的初、終凝階段，節段施工荷載引起的前吊（帶）桿和底錨應變量值大干預加應力產生的應變量值，發生軸向伸長，且量值差異形成彎剪破壞裂縫。混凝土終凝后強度較低時，在溫度應力和收縮應力作用下，裂縫特征愈加明顯。

（3）節段混凝土初凝時間短，澆筑時間控制有誤，即下層混凝土形成初凝失去塑性后，上面混凝土未澆筑完成所形成的施工荷載對下層混凝土產生的塑性破壞裂縫。

（4）施工過程中，節段梁體混凝土強度未達到張拉標準卻實施張拉作業而產生的梁體縱向裂縫及預應力管道坐標偏差引起的張拉過程梁體局部應力集中而產生的裂縫。

（5）梁體拆模過早，拆模后混凝土表面溫度急劇下降與混凝土內部溫度形成溫度應力，當混凝土拉應力超過抗拉強度極限時會在混凝土表面形成細微卸載裂縫。

（6）梁體預應力損失造成的梁體裂縫，如梁體豎向預應力施工偏差.一般情況下，連續剛構豎向預應力難以達到設計的理想狀態，一般實際預應力只能達到設計預應力的3/4左右，梁體豎向應力的不足難以克服縱向主拉應力，也可能造成梁體斜截面裂縫等。

總而言之，對連續剛構橋混凝土裂縫發生的主要原因可以分為內因和外因兩個方面.外因可理解為掛籃錨固體系中的預加應力不足，使得吊桿（帶）發生大于預加應力所能承受的應變伸長，致使新舊節段混凝工間產生卸載裂縫;內因可以理解為由于混凝土齡期差異，由混凝土收縮徐變和溫度差所產生的應力及原設計縱、橫、豎向預應力束應力損失，打破梁體內部體系三向拉應力平衡等造成。

1.3 其他通病產生的部位及成因分析

梁體節段混凝土色澤不一主要集中在混凝土原材料批次進場材料更替的相鄰節段.主要原因是由于每節段梁體混凝土原材料（水泥、碎石、外加劑等）批次和質量存在差異，試驗控制不到位以及脫模機使用更換存在質量偏差等。

局部垃圾堆積主要集中在每節段梁體箱底靠主墩底標高的位置.主要原因是鋼筋安裝后，掛籃底板施工垃圾清理不徹底，在混凝土澆筑過程發生推移堆積。

蜂窩麻面主要集中在預應力管道密集和結構鋼筋密集區及腹板-底板倒角處。主要原因就是施工過程中混凝土振搗不到位等。

2質量通病預防措施

通過上述研究分析，針對南江雙線特大橋主橋（93.1+176+93.1）m連續剛構的懸臂澆筑施工，制定外觀質量通病預防控制措施如下：

2.1施工預加應力及環境調整

對于漏漿錯臺、混凝土裂縫質量通病，南江雙線特大橋在施工中采取的措施有：（1）在掛籃頂錨、底錨、后錨、對拉螺桿部位通過計算預加應力，用于抵消在混凝土澆筑后錨固系統因應力作用發生軸向應變的伸長量。具體預加應力值用Midas軟件建立整體模型，計算每個懸澆節段施工過程的掛籃頂錨、底錨和后錨的理論錨固力，并根據實際施工驗證，吊桿（帶）位置不準確等原因可能造成個別錨固點預加理論錨固力不足。經過優化后取用計算錨固應力的1.3倍計算應變伸長量比較恰當，按照應變伸長量對各錨固定進行預加應力。（2）嚴格過程質量管理控制，特別是預應力管道坐標位置、錨固端頭等，確保符合設計和規范要求.對施工誤差大，有效應力難以控制的精軋螺紋鋼豎向預應力施工，確保二次張拉到位。（3）嚴格控制相鄰節段施工循環間隔時間，每節段施工間隔時間≤15d，減少混凝土收縮徐變差異.（4）通過連續2-3個節段同環境養護，特別是新澆筑段與相鄰前澆筑段區域，采用同條件養生。夏季施工采用不間斷噴淋養護，避免子濕裂縫;冬季施工采用蒸汽等方式養生。（5）嚴格控制拆模時間>2d，盡量避免混凝土內外溫度差異過大。（6）合理控制預應力張拉標準（95%混凝土設計強度且養護時間≤5d為準）和順序（先縱向，再橫向，最后豎向）。

2.2 加強原材料質量管控

對于混凝土色澤不一、蜂窩麻面、板底局部垃圾堆積的外觀質量通病，南江雙線特大橋在施工中采取的措施為：（1）嚴格控制混凝土原材料中水泥、碎石、外加劑質量，品牌擇優，定期抽檢，并通過試驗選取外加劑型號與摻量、水泥細度和適當水灰比等。（2）強化過程工序管控，做好板底清理后檢查工作，在混凝土澆筑前再次進行檢查和清理。（3）采用混凝土澆筑值班（輪班）監督機制，注重預應力管道和結構鋼筋密集區及倒角處的混凝土振搗施工質量。

3 結語

通過上述措施的有效落實，南江雙線特大橋主橋連續剛構梁體的外觀質量通病得到有效遏制，預防效果較為顯著。同時也總結出一些相關經驗：（1）在連續剛構橋施工中，大部分質量通病可通過加強管理控制措施進行預防消除，而預加應力是容易忽視的一個重要手段。通常在施工中僅關注掛籃構件的強度、剛度及穩定性，忽視了能有效利用吊桿（帶）材料的特性預加應力預防錯臺和裂縫的作用。南江雙線特大橋在施工中取值1.3倍理論錨固力計算預加應力在實際施工中效果顯著，基本消除了漏漿、錯臺問題，梁體至今未發現存在裂縫情況。（2）在施工中必須根據各地原材料特性、周邊環境特征和季節變化等情況，分析梁體裂縫產生的特征和屬性，優化混凝土收縮、徐變和老化，溫度和干濕差異等影響因素，同時重點關注由于梁體非設計考慮預應力損失所產生的箱體斜裂縫。（3）建議在橋梁設計階段使用BIM等信息化手段優化梁體鋼筋，控制好截面配筋率等。（4）可以考慮在山區進行連續剛構裝配式的施工應用，雖然施工成本有一定增加，但施工安全性、工程品質能得到大幅提升。