跨铁路线预应力混凝土连续箱梁顶推施工质量控制

2018-04-10李康明

交通科技与经济 2018年2期

左　宁,李康明

(1.核工业华南建设工程集团公司,广东广州 510800；2.武汉交通职业学院,湖北武汉 430065)

随着我国社会经济的快速发展，我国交通设施建设日益增加，跨铁路线桥梁工程的数目也在不断增加，而预应力混凝土连续箱梁由于具有变形小、结构刚度良好、跨径大等优点，在跨铁路线桥梁施工中得到广泛应用[1]。其中，顶推施工技术是常用的跨铁路线预应力混凝土连续箱梁施工技术。基于此，本文对此项技术进行了相关介绍。

1　桥梁工程概况

本文以跨度为(34+35) m的某桥梁工程为主要研究对象，其主要材质为混凝土。桥梁的起点位于32号桥墩，终点在34号桥墩，主要设置9条铁路线路。主桥是以结构为C50混凝土、单箱四室的模式进行构建，路程斜度为20.47‰。该工程的滑道数量为5，浇灌方式是在铁路外侧搭建支架并以64 m为距离对其整体进行向上推动。在此次推动过程中，共有9个桥墩、60组滑道，桥墩标记为33号、L3和L4，200 t的千斤顶12台，前置引导桥梁为16 m。

2　严格管控跨铁路线预应力混凝土连续箱梁顶推施工工程质量

我国的箱桥上推模式主要由箱梁预先设置、上推操作、成桥操作三个时期组成，其主要工作步骤如图1所示。通过大量的实际调查研究发现，建筑混凝土的质量、预设平台安装支架的沉降度、桥梁主体内部和外部温度的改变、上推平台的表面是否平整、上推过程中轨迹是否稳定、外加作用力是否平稳的施加等因素，对了解预应力混凝土桥梁出现开裂现象都有十分重要的影响[2]。本文主要对上推技术造成的裂缝情况进行控制，并展开详细讨论。

图1　上推施工工作步骤

2.1　预制时期

对于工程施工质量而言，预制时期有效掌控好施工的每一个环节，对上推阶段的顺利开展具有较好的辅助作用，设置对整个生推施工中箱梁裂缝技术的优化发展起到了举足轻重的作用[3]。因此，优化预制时期各项操作的管理，并配合掌控程度，对有效控制工程项目裂缝能起到关键作用，主要操作重点包括以下几方面。

2.1.1上推平台的掌控

作为预制时期质量管理的重中之重，保证箱梁在上推过程中运动轨迹能够相对平稳，最主要的是对上推平面的良好管控，这也是工程项目在上推操作中能否顺利开展的决定性因素，上推平面是箱梁预制支架以及箱梁上推方向的轨道，因此，对平整性和稳定性的要求特别高[4]。此次箱桥上推平面的总面积为2 900 m2，有32号、33号、34号3个固定桥墩以及9个临时桥墩，每一个桥墩都设置了5个滑道。平面为总面积较大工程，对平面的精准度要求非常大[5]，因此，应强化施工的过程管控，主要从半成品继续施工以及安装管理两方面展开分析。

2.1.1.1滑道梁的施工过程

第一，在实际施工过程中，将半自动化的钢板切割技术运用在其中，能够最大限度地提升加工钢材料半成品的精准性及牢固性。第二，尽量将长距离焊接转变成短距离焊接，在实际焊接中，将负重断续焊接运用其中，以空格长度为20 cm、焊接长度为10 cm的标准进行操作[6]，这样能够避免小范围钢板因焊接产生的热量导致变形的情况发生。针对厚度较大、层数较多的钢板进行焊接时，应加以外力使其能够尽量平整，进一步减小钢板接口处的变形现象发生[7]。

2.1.1.2临时墩及滑道梁安装

第一，以临时桥墩的标准高度为辅、垂直高度为主，对桥墩进行大致粗略管理，使平面各个受力组成部分之间的规格能够与设计规定相符，降低未来工作中各个受力组成部分的突发状况。第二，以桥墩平面为辅、标准高度为主，对桥墩上的滑道梁进行精确管理，使平面的上下、左右都能够使上推技术的开展条件被满足[8]。第三，两级管控要独立进行，互相之间不能产生干扰，将填充层安排在二者的接口处，最大限度地降低由于误差产生的影响。

在实际工程施工中，有一些滑道梁的位置被安排在箱梁的预制位置，导致箱梁无法平稳降沉，进而使滑道顶端平面的平整度无法达到最小化，最终上推技术的作用也无法真正发挥出来[9]。将确定虚拟标高的技术合理运用到项目施工过程中，安装的具体位置在预制位置外侧的滑道梁上，这样不但能解决由于时间上的差异导致滑道梁和滑道无法顺利对接的问题，还能使上推平面更加平整，确保箱梁在上推过程中平稳运行，具体如图2所示。

2.1.2前导梁预埋和管控

2.1.2.1导梁安装

第一，导梁在出厂前必须经过严格的组装和审查，确保每一个零件都符合施工标准，才能继续使用。第二，安装过程中，为使预埋操作变得更加简便，大部分工作人员只将预埋部分进行规定操作，导致预埋工程的整体质量较低，在整个导梁安装完毕后，存在较大差异[10]。第三，将支撑架设置在导梁的全部长度范围内，并与箱梁一起进行设置、预压，全部组装完毕并通过质量检查后，再进行箱梁的混凝土浇筑操作[11]。

图2　虚拟标高法示意图

2.1.2.2优化导梁根部并增强连接

在导梁的最底部与箱梁的接口处，一般采用的连接方法是运用精轧钢加预应力的方法，这样的方法使得应力在精轧钢的预埋操作中密度过大。针对该点不足，应在施工前设计工程模型，多次实验后使预加力降低，应加力分散，可避免工程施工中开裂现象的发生。

2.1.3预应力施工控制

第一，在施工过程中，箱梁想要避免开裂，必须严格按照规定的张力、拉力的数值和顺序展开操作。第二，临时预应力筋与固定预应力筋的张力、拉力顺序是重点注意的问题。要先调节固定预应力筋的张力、拉力，保证箱梁的状态为受压，在操作过程中合理调节临时预应力筋。第二，应重视设计人员的建议，将导梁底部的预应力由原来的张力、拉力端转变为固定端，单端张力、拉力完全代替双端拉力、张力，这样才能够杜绝由于导梁下方存在空隙导致应力密度过大、从而使箱梁开裂的情况发生。

2.2　上推阶段

上推时期是整个箱梁施工过程中最容易出现裂缝的时期，工程裂缝的具体状况是由这段时期直接决定，所以，对上推技术的提升，有着重要意义。

2.2.1反顶试验

安全系数以1.5～2.0为标准，在导梁组装成功后开展反顶测验，将导梁与箱梁二者的接口处是否会对箱梁造成开裂影响作为重点监测目标。与此同时，做好各种应对措施，以便在箱梁开裂时能够及时、准确地对箱梁进行修补[12]。

2.2.2顶推平顺性

在箱梁的上推操作过程中，有一部分桥墩是没有被加以外力的，处于一种脱力状态。针对这种情况，运用计算机开展上推施工情况下每一个桥墩的受力情况分析，并进行模拟操作[13]。将不受力的桥墩标记出来，并将各种型号的备用滑道设置在这些滑道顶端，以保证每一个桥墩都能分散箱梁的应力，杜绝开裂情况发生[14]。不同施工情况下墩顶竖向力的计算如表1所示。

表1　不同施工情况下墩顶竖向力计算

续表1

2.3　成桥阶段

成桥阶段是箱梁的上升和降落阶段，也是整个工程最容易出现裂缝的阶段，在这个过程中产生问题的主要原因是每一个箱梁降落的千斤顶无法达到同步进行，从而使箱梁的应力过于集中。针对该问题，最有效的控制方法是在箱梁上升或降落过程中，保持速度的均匀、缓慢。同一个油泵只对同一个桥墩顶部的千斤顶进行管控，从千斤顶到油泵的管线长度、接口个数、千斤顶规格和油管规格必须完全相同，并且在同一个时间必须保证每一个千斤顶中油的压力相同。与此同时，将辅助作用的千斤顶安置在降落速度比较快的一边，能够有效减慢起降落速度，保证两边的降落速度一致。最后，将降落的发射信号进行统一确认，两个相邻的千斤顶在一起降落的过程中，每间隔5 mm要停顿一次，能够有效使相邻桥墩的降落幅度一致。

2.4　监控量测

上推过程的质量检测管理，拥有完整的信息，监测的实际结果能够科学呈现出箱梁内部所承受的应力状态。对存在问题或超出规定范围的现象发生时，能够及时做出警报处理，很好地辅助对裂缝现象的管理和控制[15]。此次工程有9个断面在顺桥向预埋，并且每个断面的检测元件数量为11，如图3和图4所示，能够自上推和降落的过程中及时警报，使整个施工过程中箱梁内部的受力情况都能够分散平均，保证没有裂缝的出现。