范見榮、謝忠良

（1.江西軼通建設(shè)工程有限公司，江西 撫州344000；2.江西同聯(lián)建設(shè)工程有限公司，江西 撫州344000）

0 引言

在一些大中型公路橋梁工程中，受材料運(yùn)輸不便等因素的影響，公路橋梁的某些結(jié)構(gòu)無法在廠家制成并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，故只能在施工現(xiàn)場完成制作，此種方法就是現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)。一般的流程為：首先對鋼筋骨架進(jìn)行綁扎作業(yè)，之后澆筑混凝土。原有的工藝為：完成一個(gè)區(qū)段的混凝土澆筑作業(yè)后，焊接下一段的鋼筋，等待之前一段混凝土形成早期強(qiáng)度之后，圍繞銜接面開展凸凹開鑿作業(yè)，之后澆筑新的混凝土。改進(jìn)后的工藝為：采用模板滑移的方法——在模板的包裹下，將混凝土分成幾個(gè)區(qū)段（需同時(shí)包括凝固狀、半凝固狀、新澆筑三種狀態(tài)的混凝土），之后交替前進(jìn)，便可以完成現(xiàn)澆箱梁連續(xù)施工。為了提高現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)在公路橋梁中的應(yīng)用水平，還需圍繞施工過程中的多項(xiàng)質(zhì)量控制要素進(jìn)行詳細(xì)梳理。

1 現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)的特點(diǎn)

我國從20世紀(jì)80年代開始使用現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)，時(shí)至今日已經(jīng)取得了很大成就。其中，懸臂式預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)在我國公路橋梁工程中的應(yīng)用最為廣泛。這種施工技術(shù)的主要特點(diǎn)為：大多設(shè)計(jì)為“三跨”式預(yù)應(yīng)力混凝土變截面直腹板的連續(xù)箱梁，由“一個(gè)主跨”和“兩個(gè)邊跨”構(gòu)成。進(jìn)行路徑具體大小設(shè)計(jì)時(shí)，要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)公路橋梁所在區(qū)域的實(shí)際情況（如橋梁橫跨河道的寬度、地形）而定。

圍繞現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工時(shí)，作業(yè)人員必須充分考慮連續(xù)梁的受力特征及受力分布情況，在合龍作業(yè)前，應(yīng)依次進(jìn)行雙懸臂梁及頂部雙受拉施工?；诖耍瑧?yīng)首先完成頂板鋼束張拉作業(yè)。考慮邊跨一般為懸臂梁，故作業(yè)流程同上。

懸澆預(yù)應(yīng)力箱梁一般存在“三向預(yù)應(yīng)力”。針對縱向預(yù)應(yīng)力，應(yīng)在頂板處進(jìn)行分段布置。針對橫向預(yù)應(yīng)力，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注公路橋梁板面可能出現(xiàn)的縱向裂縫?？刹捎玫姆椒椋航档拖淞喉敯宓暮穸龋哟笠戆鍛冶坶L度。針對豎向預(yù)應(yīng)力，可采用的方法為：使用精軋螺紋鋼，切實(shí)增強(qiáng)路橋結(jié)構(gòu)體斜截面的抗剪能力，可有效防止腹板在縱向出現(xiàn)裂縫。這種針對“三個(gè)方向預(yù)應(yīng)力”進(jìn)行應(yīng)對的現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)能夠大幅度提高混凝土結(jié)構(gòu)體的抗壓能力，對多種可能出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行有效預(yù)防，最終達(dá)到整體提升梁體強(qiáng)度、剛度的目的。

2 現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)在公路橋梁施工中的具體應(yīng)用

2.1 公路橋梁墩頂梁段的現(xiàn)澆施工和必要臨時(shí)固定作業(yè)

2.1.1 公路橋梁墩頂梁段的現(xiàn)澆施工

在公路橋梁工程采用現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)時(shí)，針對墩頂梁段的施工是一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)，且該環(huán)節(jié)的施工存在較大的難度。這是因?yàn)閷?yīng)的混凝土現(xiàn)場澆筑過程在墩頂托架上未完成，且為了保證結(jié)構(gòu)體的整體穩(wěn)定性，還需在施工過程中完成臨時(shí)錨固作業(yè)，從而使墩頂梁段能夠承受住來自橋墩兩側(cè)懸臂施工時(shí)產(chǎn)生的“不平衡力矩”。一種通俗的理解為：墩頂梁段的懸臂澆筑作業(yè)實(shí)際上是在墩頂梁段建設(shè)出一個(gè)專用于“掛籃”安裝作業(yè)的場地。為了更好地完成掛籃拼裝作業(yè)，或是方便吊機(jī)作業(yè)，應(yīng)該在墩柱的兩側(cè)選擇合適位置，基于支撐托架，澆筑出長度達(dá)到一定量的梁段。如果墩頂梁段的設(shè)計(jì)長度較短時(shí)，也可以考慮在與該段相連接的區(qū)段采用現(xiàn)澆工藝。但在這種情況下選擇施工托架時(shí)，必須充分考慮墩身的高度、路橋工程的承臺(tái)形式以及工程所在地的地形情況，分別實(shí)現(xiàn)對墩身、承臺(tái)、地面的加固。路橋工程現(xiàn)澆箱梁施工期間，常用的施工托架包括扇形、門式等，可由萬能桿件、貝雷鋼梁、鋼筋混凝土、鋼管立柱等構(gòu)件拼接而成。托架的具體長度取決于拼裝掛籃吊機(jī)的需要及擬澆筑階段的實(shí)際長度，相關(guān)要求為：橫向橋面的寬度一般應(yīng)該超過箱梁翼板至少1.0m，最多可達(dá)到1.5m。這樣設(shè)計(jì)與施工的目的在于，能夠在一定程度上提高箱梁邊肋外側(cè)模板設(shè)置的便捷性。針對框架頂面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證頂面與箱梁底面之間的“縱向線性變化”趨于一致。在搭設(shè)托架的過程中，施工人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，或在承臺(tái)施工期間便完成牛腿剪力銷支架的預(yù)埋設(shè)作業(yè)，或在墩身較高的情況下，在墩身澆筑過程中，預(yù)先在其中完成支撐支架的埋設(shè)。

圖1為一種常見的路橋工程橋墩各構(gòu)件構(gòu)成圖。為了保證在托架上現(xiàn)澆混凝土的施工質(zhì)量，有效防止或降低因托架變形而導(dǎo)致的不良影響，在設(shè)計(jì)與施工階段，除了圍繞強(qiáng)度方面的要求進(jìn)行充分考量外，還應(yīng)盡量加大托架主桁的剛度、整體性?？尚行苑椒椋撼褂么笮托弯?、板梁之外，還可以使用裝配式的鋼桁架或節(jié)點(diǎn)較少的組合體系，完成拼接作業(yè)后立刻進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)，以達(dá)到拋高“預(yù)留沉落度”及調(diào)整相關(guān)設(shè)施的目的。通過上述方式，現(xiàn)澆作業(yè)期間產(chǎn)生的托架變形幅度及對現(xiàn)澆混凝土體質(zhì)量造成的影響都會(huì)有效降低。

圖1 一種常見的路橋工程橋墩構(gòu)件構(gòu)成圖

2.1.2 幾種臨時(shí)固定方法

在公路橋梁現(xiàn)澆施工過程中，為保證工程整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還需設(shè)置臨時(shí)性的梁墩錨固結(jié)構(gòu)，或是臨時(shí)性的固結(jié)措施、支撐措施?？刹捎玫男问椒譃橐韵聨追N。

其一，將墩頂梁段與橋墩預(yù)埋鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行臨時(shí)固結(jié)處理，在路橋整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后，可根據(jù)工程進(jìn)展情況，隨時(shí)解除固結(jié)（切斷）。

其二，如果路橋工程的橋墩高度并不高，跨徑河流的水深不大，搭設(shè)臨時(shí)支架的難度相對不高時(shí)，便可采用支架式的固結(jié)措施。

其三，針對橋墩上下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨固作業(yè)時(shí)，最佳方式為：使用臨時(shí)支柱、預(yù)應(yīng)力筋完成錨固。

其四，如果路橋工程跨徑的河流水深及橋墩高度較大，則應(yīng)將墩身上部的三角支架用于臨時(shí)性的梁段支撐設(shè)施。還可以采用砂筒、硫磺水泥砂漿塊、混凝土塊等，作為懸臂施工完畢后的轉(zhuǎn)換體系臨時(shí)支撐的卸落設(shè)備。如果將硫磺水泥砂漿塊作為錨固支承結(jié)構(gòu)，進(jìn)入拆除作業(yè)階段時(shí)，應(yīng)采用高溫熔化的拆除方式。在這種情況下，必須在不同支承塊之間設(shè)置隔熱措施，防止高溫?fù)p壞支座部件。

其五，考慮到上述施工過程中的難點(diǎn)，要求設(shè)計(jì)人員在編制施工方案時(shí)，應(yīng)對所采用的臨時(shí)固定的方法進(jìn)行詳細(xì)且分別的計(jì)算，特別是圍繞臨時(shí)固結(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，每一個(gè)節(jié)段的不平衡力矩都應(yīng)得到重點(diǎn)考慮（主要是驗(yàn)算穩(wěn)定性，且穩(wěn)定系數(shù)不能低于1.5）。此外，針對墩頂梁段進(jìn)行混凝土現(xiàn)澆作業(yè)前，必須完成預(yù)壓施工，之后布置觀察點(diǎn)，根據(jù)觀測到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出彈性變形和非彈性變形的具體值，以完成底模標(biāo)高的計(jì)算。

2.2 公路橋梁施工中掛籃桁架的設(shè)置及穩(wěn)定性要求

2.2.1 掛籃桁架的設(shè)計(jì)思路

公路橋梁工程現(xiàn)澆箱梁施工期間，掛籃是重要設(shè)備之一。該設(shè)施的本質(zhì)是一種“能夠沿著軌道行走，具有一定活動(dòng)能力且懸掛在已經(jīng)完成懸空澆筑施工的懸臂梁段之上的腳手架”。掛籃的主要作用為：用于下一區(qū)段梁段的施工，在多次循環(huán)之下，最終完成整段梁段的混凝土現(xiàn)澆作業(yè)。掛籃桁架的設(shè)計(jì)施工思路為：第一，梁段之上的多環(huán)節(jié)施工（包括模板施工、鋼筋綁扎、管道安裝、混凝土澆筑等）均屬于“交叉高空作業(yè)”，且大多是梁段的承重結(jié)構(gòu)。因此，除了考慮掛籃的強(qiáng)度、穩(wěn)定度足夠可靠之外，還應(yīng)盡量降低掛籃的自重。第二，與其他高空作業(yè)類似，掛籃的安全防護(hù)設(shè)施也必不可少，主要是防止人與物從高空墜落。具體的標(biāo)準(zhǔn)為：一是在掛籃四周應(yīng)該設(shè)置護(hù)欄，以達(dá)到“全封閉”的狀態(tài)；二是掛籃上下層均應(yīng)設(shè)置專用的扶梯，以方便施工人員上下掛籃；三是要提高對航道安全的重視程度，全面提高水上管理水平——在施工現(xiàn)場及航道上下游均應(yīng)設(shè)置明顯的標(biāo)志；四是掛籃支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)施工要求的強(qiáng)度、平面尺寸都應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，否則難以滿足現(xiàn)澆箱梁施工需要。具體而言，掛籃質(zhì)量與梁段現(xiàn)澆混凝土體質(zhì)量之間的比值必須介于0.3～0.5之間，在一些比較特殊的情況下，該值可以適當(dāng)提升，但不能超過0.7。掛籃設(shè)計(jì)參數(shù)方面的具體值及要求為：一是掛籃的總重量必須控制在設(shè)計(jì)限重之內(nèi)；二是掛籃本身及吊帶形變量的最大允許值為20mm；三是施工期間，掛籃行走時(shí)的“抗傾覆安全系數(shù)”“自錨固系統(tǒng)安全系數(shù)”“斜拉水平限位系統(tǒng)安全系數(shù)”“上水平限位安全系數(shù)”均為“2”。

2.2.2 掛籃桁架的結(jié)構(gòu)及形式

常規(guī)的掛籃桁架結(jié)構(gòu)包括主桁架、懸吊系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、平衡重力系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、工作平臺(tái)、底模等。上文提到，懸臂澆筑混凝土所用的掛籃桁架應(yīng)該設(shè)置在已經(jīng)完成混凝土澆筑作業(yè)的梁段之上，且在梁段行走過程中應(yīng)該位于后端，起到“壓重穩(wěn)定”的作用。進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，掛籃后端應(yīng)該被錨固在已經(jīng)完成澆筑作業(yè)的梁段之上。在某些施工現(xiàn)場，錨固設(shè)施可以通過在梁內(nèi)埋設(shè)豎向預(yù)應(yīng)力筋而實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步保證施工安全性，還需在施工期間多次檢查、旋緊錨固螺栓，避免出現(xiàn)任何松動(dòng)（所使用的螺帽最好是雙螺帽）。作為掛籃的主要受力結(jié)構(gòu)，主桁架通常由多個(gè)桁片構(gòu)成（兩組），如貝雷鋼架、萬能桿件、大型型鋼等。整個(gè)懸吊系統(tǒng)的正面、側(cè)面圖如圖2所示。該系統(tǒng)的主要作用是：將底模架、張拉平臺(tái)的自身重量、其上產(chǎn)生的荷載等傳遞到主桁架之上。該系統(tǒng)一般由已經(jīng)鉆出銷孔的鋼帶、兩段帶有螺紋的圓鋼等組成。整個(gè)張拉平臺(tái)的懸吊系統(tǒng)中，用于吊裝作業(yè)的材料可以是鋼吊帶、鋼絲繩、鏈條等?；谛凶呦到y(tǒng)，掛籃可以實(shí)現(xiàn)整體的縱向移動(dòng)、橫向平滑移動(dòng)等。

圖2 掛籃懸吊系統(tǒng)效果示意圖

2.2.3 掛籃桁架試安裝完成后的載重試驗(yàn)

構(gòu)成掛籃的材料運(yùn)抵施工現(xiàn)場之后，施工人員首先應(yīng)該完成試拼裝作業(yè)。在確認(rèn)材料本身質(zhì)量達(dá)標(biāo)并完成試拼裝作業(yè)之后，應(yīng)進(jìn)行載重試驗(yàn)，檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。具體的流程為：其一，預(yù)壓加載的最大值應(yīng)該是最大混凝土澆筑塊體重量的1.2倍，該試驗(yàn)環(huán)節(jié)被稱為“超載預(yù)壓”。其二，加載壓力和卸載壓力的過程都應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行，切不可驟然之間便大幅度提高或降低載荷。在這個(gè)過程中，技術(shù)人員可以對多個(gè)部件的變形量進(jìn)行評(píng)估，并對其中已經(jīng)出現(xiàn)的永久變形情況進(jìn)行處理，最終達(dá)到控制各段箱梁預(yù)拱度的目的。其三，針對掛籃底模的前吊點(diǎn)、主桁架的前支點(diǎn)、主桁架的后錨點(diǎn)、主桁架前吊點(diǎn)等點(diǎn)位進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)從掛籃底模前吊點(diǎn)位置開始，沿著橫橋方向至少設(shè)置5個(gè)觀察點(diǎn)位。

2.2.4 掛籃變形穩(wěn)定性判定標(biāo)準(zhǔn)

載重試驗(yàn)期間，判定掛籃變形相對穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)如下：第一，每級(jí)荷載加載后，需保持穩(wěn)定大小一段時(shí)間。技術(shù)人員每間隔0.5個(gè)小時(shí)便需對關(guān)鍵點(diǎn)位的變形情況進(jìn)行測讀。如果1個(gè)小時(shí)內(nèi)的沉降總量不超過1mm，且連續(xù)兩次測量結(jié)果均認(rèn)定這一層級(jí)荷載下的掛籃具備變形穩(wěn)定性，則應(yīng)進(jìn)展至下一層級(jí)荷載，直到上文提到的混凝土澆筑體總重量1.2倍最大荷載為止。所有級(jí)別的荷載測定完成且相關(guān)結(jié)果均顯示“穩(wěn)定度達(dá)標(biāo)”后，應(yīng)暫停檢測，等待3～4個(gè)小時(shí)后，重復(fù)上述試驗(yàn)。兩次檢測結(jié)果對比期間，技術(shù)人員還應(yīng)充分考慮各項(xiàng)環(huán)境因素，保證試驗(yàn)結(jié)果質(zhì)量。

3 結(jié)語

在公路橋梁工程中應(yīng)用現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)時(shí)，考慮所澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)、各項(xiàng)設(shè)施本身的自重、彼此之間相互作用而產(chǎn)生的應(yīng)力等均是設(shè)計(jì)與施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，保證施工安全，掛籃的設(shè)計(jì)與安裝至關(guān)重要。因此，需通過載重試驗(yàn)，確定掛籃的質(zhì)量穩(wěn)定性后，才可用于后續(xù)施工。