钢筋混凝土组合连续箱梁桥施工控制技术

白长宇 山东方大工程有限责任公司

1 前言

随着生产生活场所的不断改善，对道路交通提出了越来越高的要求。在公路桥梁建设中，先进建筑材料、施工设备和施工技术的不断开发和应用，不仅使交通基础设施取得了长足进步，而且为其可持续发展创造了有利条件。目前，钢筋混凝土组合连续箱梁施工技术已广泛应用于桥梁工程中。不仅提高了桥梁的加固性能和承载能力，且大大提高了桥梁的施工水平，充分发挥了其在桥梁施工中的作用，最大限度地提高和保证了桥梁质量。

2 施工中的问题分析

2.1 压浆堵塞

施工人员的施工经历不够丰富或对技术认识欠缺，在预应力混凝土的施工作业时，出现了野蛮施工，并且未能进行混凝土维护管理工作，可能出现了堵塞预留管线的情形，导致无法顺利进行张拉力工作，对钢筋直径与张拉施工的实际效果造成了负面影响。在工程实践拉长数值与理论测算数值之间存在着很大的偏差，对桥梁的施工费用与施工工期都带来了很大的不利影响。

2.2 拉伸长量不足

在桥梁的施工过程中，常会存在预应力钢筋拉伸量不够的现象，其产生的影响因素大致为：由于预应力钢筋的长度并不顺直，从而导致了预应力钢筋的平均张拉应力，在最大张拉应力没有改变的情况下，因摩擦力的作用而大大减小；由于在理论设计中使用的弹性模量数值与真实的弹性模量数据之间存在偏差，实际伸长量也与理论设计中得到的伸长量具有一定偏差[1]。

2.3 现浇钢筋混凝土连续箱梁桥裂缝问题

2.3.1 日照温差

混凝土的热传导特性差，短时间内的高温导致混凝土表层与里层间形成了温差，形成高温变化。当这种变化过程遭受内外约束阻碍时会形成温差应力，而这些由温差形成的拉应力也不可忽视，有可能比荷载形成的应力还大，导致所有的现浇钢筋直径混凝土构件都形成裂纹，给结构的正常安全运营造成严重影响。

2.3.2 外力作用导致桥梁开裂

桥梁上因直接受外力作用形成的断裂，叫作结构性断裂裂缝。在设计阶段，如果工程设计人员对钢筋混凝土桥的承重测算错误，实际桥面承重能力过低，或者桥面长时间超负荷承重，最终会造成桥面发生断裂或倒塌。在施工阶段，如果不按照图纸预案进行施工，或任意更改施工顺序，或在工艺上出现了很大问题，均会导致大桥发生结构性破坏，如不进行补强，则裂痕将会长期出现，且愈来愈大，最后会造成大桥结构因无法承载而倒塌。在实际使用阶段，由于大型卡车所产生的超负荷承重、交通事故、地震、波浪冲蚀等自然原因，也会造成混凝土产生裂纹[2]。

3 预应力施工技术的应用

3.1 桥梁受弯构件

随着建筑行业的日益发达，许多新型的土木工程方法不断涌现，而预应力方法在桥梁施工方面具有突出的优势，使桥梁的稳定性和工程质量得到了很大的提高，目前主要应用于桥梁受弯结构中和路面桥梁的补强等方面。桥梁使用的加固复合材料是一种厚度较大的碳纤维，采用对钢筋混凝土路面桥梁受弯构件添加活性炭纤维片层的方法，使其极限拉应力和极限强度均有所增加，从而增加路面桥的强度。

3.2 桥梁加固施工

公路桥梁在设计时，增加承载力的方式大多采取了补强结构材料和改善构件特性的方法，可以通过直接增加预应力到该结构上，让其预先形成拉应力，使其在最大弯矩情况下，结构出现拉应力的可能性大大降低。

3.3 钢筋混凝土多跨连续桥梁

多跨度大桥，在结构承载力上主要有负最大弯矩区和正最大弯矩区两大主要受力区域，跨座中多为正最大弯矩区，在支座的中心处则通常为负最大弯矩区，当极限抗剪承载力或者连续大桥的极限抗折弯承载力无法达到实际的应用条件时，也可运用预应力技术对其进行相应的加固处理。

4 连续箱梁桥施工措施

4.1 满堂支架与模板搭建方法

4.1.1 地基施工

因为公路桥梁项目大多位于野外，且地质环境复杂，故地基的承载水平一直很低。为防止在箱梁施工中支架地面发生下沉现象，需要对支承水平小的地面进行施工，通常采用的办法为换填法，即清除非适用物料后，使用硅灰土和少许砂浆逐层回填并压实振捣，分层厚度≤20cm，这样可以保证对不同层的夯实效果，从而确保地基承载能力达到工程设计和规范的要求[3]。

4.1.2 模板支架安装

针对碗扣型的满堂支架构件，支撑在放置前，首先从起点将中心轴线拿起来，在曲线半径偏小的地方，再将支撑由中部分成两个，并且有效重合支撑轴与该段箱梁项目的中心轴线上的起点，然后再对其进行连接，并按照支撑立杆规划距离，在垂直中心线的左右两端各设有混凝土垫块、底座，使这些分段的支撑纵横方向都基本处于同一个平面条件下，就可以完成支架装配工作。

箱梁满堂支架的安装间距一般是纵桥向1m，横桥向1m，支点周围支架要加密间距为0.4m～0.5m；横向平衡钢管以每层门架式安装一次，在支架底部、顶层装有扫地杆和收顶杆，在支架上横向隔离了三排施工剪刀撑一行：检测放样、设置托底调平、底部门架式、横向水平管道、顶部门架式、施工调整杆、设置顶托调平、剪切机支撑和斜支架。

4.1.3 支架预压

在支架安装后进行预压，根本目的是更精确地测量出支撑在地基表面上的硬度与坚固性，从而解决整个支撑过程产生的弹性与非弹性变化，以及地基形状。预压环节便是精准检测的过程，可以监测梁段在荷载影响下产生的变化现象。针对外部支撑在2m处必须制定相应的防御策略，用来防止遇到雨雪天气时降雨渗入支架中，从而导致支撑地基的变形或者下沉，预压完毕后要正确调节整个支架，以确保其符合支架的施工技术规范及要求[4]。

4.2 钢筋捆绑处理

4.2.1 钢筋生产与入模

桥梁使用的钢筋都是由钢筋工厂制造，然后通过运输车运送到浇筑现场。钢筋入模前，首先要检验钢筋的尺寸和材质，检验合格后才能进行钢筋入模处理，内模一般采取加工厂生产、吊车提升等方式处理。在吊取内模后，将整个箱梁由两端朝中心方向吊装，整个箱梁再由一段变截面内膜、两个2.44m内膜和一节1.77m内膜所组成。梁骨架在浇筑前，首先要处理好底座钢板安装问题，再设置横梁钢筋骨架，并增设适当垫块。针对该部分的钢筋捆扎与施工，则需要先在腹层上准确标记，以确保最精准的捆绑钢筋直径。而施工时内模也需要先在前者完成后进行检验，检查合格后再进行内模处理。

4.2.2 顶板钢筋捆绑

在进行上述工作之后要捆绑顶板钢筋直径线，在这一过程中，首先标注顶板边条，然后按照施工单位的建筑效果图逐步预埋，防止在一些部位发生安装错误的情况。钢筋在捆绑阶段，要及时检查钢筋顶部高度；当钢筋捆绑完成后，开始支撑翼板两边混凝土模板，并在距混凝土边10cm 处钉入口径3cm 的半圆PVC管，作为滴水沟模型。

4.2.3 混凝土浇筑处理

针对混凝土浇筑施工工作，也要按照一定的工艺加以管理。第一步为浇筑横梁与腹板，然后为地面，最后是腹板的补料和顶部的混凝土浇筑。所有施工阶段都需要进行相应的施工方式，混凝土用罐车输送、泵车运输。针对横梁施工阶段，当浇筑至2/3处时，必须对箱梁腹层混凝土进行处理，每次的腹层施工宽度为一跨，腹层混凝土施工过程采用的方式为分段施工，管理好各个楼层混凝土的厚度，即限制在30cm范围以内，并保证两侧混凝土施工标高一致。混凝土放料时，应当在顶板钢筋两端设有胶合板，使料从腹板上送入腹层内。在腹板单元的混凝土振捣中每侧设置两人，混凝土在振捣时要牢固，每点插进的土壤地层混凝土不能高于5cm，在腹板混凝土的浇筑环节中，要有专人对翼子板上和动脉内膜顶散落的混凝土及时清理。翻入动脉内膜底部位置的混凝土坍落度也要相应增加，以免在横梁底部因钢筋直径太密，与底板混凝土之间形成裂缝，在施工的全过程中要严格管理底层混凝土的施工厚度。

4.2.4 预应力筋张拉和设置

钢绞线采用常见的Φ15.24mm 高性能低松弛外部预应力材质。而塑料波纹管则按照要求由厂家提供，波纹管在入场时要仔细检查，口径、强度都要达到制孔的规范，在使用之前进行复检。波纹管接头利用套接方法，长度根据施工需要截制。在安装内侧模板前，先从波纹管中穿过纵向钢束，或与波纹管配合安置，当进行张拉时，对螺旋千斤顶、压力器、油管压力泵结构也要按照实际状况进行相应检查，以确定张拉与仪表读数间的联系。对配套检验的设施分组编号，且不得混淆，在设置与张拉施工结构前，先检查锚垫木、孔中与连接器等，且锚口表面必须要与管路垂直，且锚口中线需对准管路中线，孔道口要畅通无杂物，钢绞线要能在管上随意滑动，校核完成后，采用千斤顶进行张拉。钢束张拉工艺按照设计要求的工艺进行。挤混凝土作业应一次性进行，不得中途停车，如果挤混凝土受阻、停车时间超过40min，则应及时清除混凝土泵上的混凝土浆，重新进行挤混凝土，最后采用与箱墩同级配的混凝土进行封锚。

4.2.5 支架地基的处理

（1）支架地基的处理。这是梁桥满堂支架施工的一个关键环节，必须认真细致地进行。对不符合承载力要求的地基（如淤泥、腐殖土、未经有效压实的施工坑洞、松散、软弹等），都应予以立即清理，并用性能较好的填充物做合理的分层填和压实处理。一般要求按土方路基93 区填筑路基要求进行建设，一般填筑或换填为三级以上，每层均厚30cm以内，提高了各个层面压实率，保证强度满足要求。特殊情况不良地基，尚需加厚或作地基强化处理。（2）支架立杆与地面的对接处理。过去惯用的方式是垫枕木，但这种方式的主要弊端是枕木容易因为下雨浸泡等因素造成下陷。此外，木料现已经变成一项短缺资源，因此使用枕木作为支垫成本也相对较大，不如使用相对厚的混凝土硬化层更加经济。硬化层厚度需经地基承载能力试验确认后，兼作合理限制，既不能由于厚度不够使承载能力减小，又不能因盲目超厚而导致施工成本浪费，通常为厚度10cm 的C15混凝土[5]。当使用碗扣支撑时，由于同一支撑矩阵对地基平面的要求都是同一水平面，应注意平整度的精细化控制，地基存在纵坡时应用台阶处理，支架相应分为两个相邻矩阵。（3）较陡斜坡地基的处理。当满堂支架搭设在斜坡（包括自然原地面斜坡、桥台锥坡、已有公路边坡等）上面时，应将斜坡修建成台阶状，并采取措施使台阶稳固。不能将满堂支架直接搭设在未做台阶处理的斜坡上，否则在支架受力时会形成往下的斜向滑动面，使支架底部滑动，导致支架垮塌。

4.2.6 做好现场温度控制

考虑到内外部温度变化对现浇钢筋混凝土裂纹产生的危害，施工单位应进行施工现场温控工作，使现浇钢筋混凝土的内外部温度控制在规定范围内，以防止高温裂纹的发生。以某桥工程为例，施工单位在浇筑前就按照桥梁工程参数规定，明确现浇钢筋混凝土内外部温度之差应限制在20℃以内，并通过以下办法做好现场控制工作。

第一，内部降温措施。在对现浇钢筋混凝土浇筑之前，施工单位必须预留内部供热量管，一般选用Φ48mm 的铁管，共铺12 层，每层冷却水管道的水平间距为1.2m。当混凝土施工24h后，经由混凝土产生水化热量增加了现浇钢筋混凝土内温度后，再向冷却水管道通进冷水，以减少现浇钢筋混凝土内的高温。为保证内外部温度相差＜20℃，在冷却水管道的出入口要设有感应器，可以测量出水的温度和压强，并要求出流温度＜40℃。

第二，保温保湿养护。为了防止现浇钢筋混凝土产生高温开裂，施工单位必须在现浇钢筋混凝土表面出现降温后，及时进行保温保湿养护。而因为在该桥梁工程中现浇钢筋混凝土为墩体结构，所以施工单位在主体结构顶部覆盖了四层结构，并根据从顶层向外的顺序，依次是玻璃层、麻袋、玻璃层、麻袋[6]。贴近顶部的玻璃层用来保湿，中间层的玻璃膜则用来隔绝低温降雨，以防止雨水影响现浇的钢筋混凝土硬化，同时，施工单位还采用了塑料薄膜包覆在模板外面，以防止混凝土表面的热能扩散到空气中，从而增加了混凝土表面温度，并减小上下温差。当混凝土表面强度差达到0.5MPa 后，在墩体顶面处的结构侧面再浇筑个圈砖，并留出小孔，以控制排放的空气冷却后流动到现浇钢筋材料混凝土侧面，从而增加了表面温差。经以上的保护方法连续14d，有效防止了现浇钢筋直径混凝土发生的早中期高温开裂。

5 结束语

综上所述，造成桥梁现浇钢筋混凝土断裂的主要根源，就是混凝土水化热、内部温度变化、约束条件和钢筋压缩变化。经过研究，工程建设机构要做好混凝土的控制，并进行现场控制，调整混凝土施工工艺，完善混凝土施工控制，有效控制各种产生裂纹的原因，改善现浇混凝土的混凝土浇筑效率，从而改善整个现代化工程的品质。