淺析橋梁懸臂施工的質(zhì)量控制

 在建造預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的時(shí)候，如果采用懸臂施工法可以直接從已建墩臺(tái)頂部逐段向跨徑方向延伸施工，并且為了使延伸的一段能和已建成的部分形成一個(gè)整體，需要施加預(yù)應(yīng)力，不需要搭設(shè)支架，依照梁體制造方式的不同，可以把懸梁施工法分為懸臂澆筑和懸臂拼裝兩類。下面簡要介紹一下懸臂澆筑施工方法。懸臂澆筑施工，使用機(jī)械設(shè)備少，避免搭設(shè)大量支架，便于在水深、流量大的河道和交通量大的立交橋中施工，施工受限制的因素少，施工跨度大，經(jīng)濟(jì)效益高，施工中作業(yè)在掛藍(lán)中進(jìn)行，重復(fù)操作，有利于高效工作和保證工程質(zhì)量。它還有充分發(fā)揮高強(qiáng)度材料的特點(diǎn)，并能節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)輕型化，同時(shí)還具有伸縮縫少，剛度大等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代橋梁中已得到越來越廣泛的運(yùn)用。當(dāng)然懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土梁技術(shù)要求高，對(duì)施工過程進(jìn)行質(zhì)量控制尤為重要，做好施工質(zhì)量控制可以保證懸臂梁的質(zhì)量，使橋梁達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的耐久性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性、安全性以及與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的協(xié)調(diào)性。
1 懸臂澆筑施工方法
在墩柱兩側(cè)對(duì)稱平衡地澆筑混凝土的時(shí)候，利用懸吊式活動(dòng)腳手架（簡稱掛籃），采用分段澆注的方式（一般3～8m），并且每澆筑完一段等混凝土符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，需要張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線，然后前移掛籃繼續(xù)施工，這就是懸臂澆筑施工。上部箱梁懸臂澆筑共分為0號(hào)塊施工、梁段懸臂澆筑部分施工、邊跨現(xiàn)澆段施工、合攏段施工四個(gè)部分，其中合攏段施工包括中跨合攏段施工和邊跨合攏段施工。
2 施工控制
2.1 撓度控制 撓度計(jì)算不僅和力學(xué)計(jì)算模式的選取有關(guān)，也和很多影響撓度的因素有關(guān)，比如：懸澆的掛籃和模板機(jī)具設(shè)備重；施工臨時(shí)荷載；梁體自重和預(yù)加應(yīng)力；橋墩變位、基礎(chǔ)沉降、施工誤差等。對(duì)撓度進(jìn)行監(jiān)測是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，因?yàn)椴粌H有很多影響撓度的因素，而且這些因素也有很多的模糊不定和隨機(jī)變化的情況。所以最好每施工一段梁體至少在混凝土澆筑前后、張拉前后、掛籃移動(dòng)前后六個(gè)階段觀測，這樣可以更加精確的控制梁體的撓度變形，對(duì)于那些已經(jīng)施工完的梁段，為了詳細(xì)的掌握撓度變化，最好每天進(jìn)行觀測，為下一個(gè)梁段施工提供依據(jù)。
2.2 平面位置的控制 首先要布設(shè)測量監(jiān)控控制網(wǎng)，才能進(jìn)行箱梁澆筑，另外，在控制網(wǎng)的布設(shè)的時(shí)候，應(yīng)以變形觀測能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際變形為原則。為了保證工作基點(diǎn)的誤差在合格的范圍里，應(yīng)該在每墩頂0號(hào)塊的中心位置安裝一個(gè)工作基點(diǎn)與附近的導(dǎo)線點(diǎn)形成控制網(wǎng)，而且要進(jìn)行定期的復(fù)核。為了保證橋梁左幅的合攏誤差也都控制在合格范圍里，技術(shù)人員需要精心組織施工，嚴(yán)格施工程序，并加大監(jiān)控力度。
2.3 預(yù)拱度的控制 懸臂施工的連續(xù)梁橋，需要將前后相連的快件通過預(yù)應(yīng)力鋼絞線連接起來，實(shí)現(xiàn)每一施工段的密切聯(lián)系。同時(shí)必須確定每一個(gè)待澆筑塊的預(yù)拱度，盡可能地讓一個(gè)單跨的兩個(gè)懸臂端在同一個(gè)水平面上，可以有效的保證結(jié)構(gòu)在最終成橋狀態(tài)時(shí)符合設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo)。預(yù)拱度控制應(yīng)根據(jù)撓度的數(shù)值確定。掛藍(lán)彈性變形和幾何變形組成了掛藍(lán)體系的變形，通過空間有限無桿系程序，彈性變形可以近似的計(jì)算懸臂澆筑各節(jié)段作用下的掛藍(lán)變形，之后可以繪制節(jié)段重量和掛藍(lán)彈性變形的關(guān)系曲線，對(duì)于掛籃的幾何變形可通過對(duì)掛藍(lán)的預(yù)壓消除影響。
2.4 合攏控制 合攏前根據(jù)設(shè)計(jì)合攏的措施和次序，進(jìn)行橋梁變形控制計(jì)算。根據(jù)控制計(jì)算結(jié)果，提供全橋合攏施工控制標(biāo)高（包括邊跨合攏控制）。
3 懸澆施工質(zhì)量控制
3.1 懸臂施工前準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制
3.1.1 掛籃設(shè)計(jì) 使用懸臂澆筑施工配備掛籃是必要條件，現(xiàn)在常見的掛籃形式有：無平衡重的后支點(diǎn)掛籃和利用斜拉索作前支點(diǎn)的牽索式掛籃。以后支點(diǎn)掛籃為例。它主要包括：主桁架、錨固、平衡系統(tǒng)、行走系統(tǒng)及吊桿、縱橫梁等部分組成。
懸臂施工成敗的關(guān)鍵因素是掛籃結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理。設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：①掛籃總重。規(guī)范規(guī)定：要求主梁懸澆用掛籃應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，一副掛籃重量（含模架）最好不要超過140t，且掛籃總重應(yīng)控制在設(shè)計(jì)限重之內(nèi)。②掛籃質(zhì)量與梁段混凝土的質(zhì)量比值。規(guī)范規(guī)定：兩者之間的質(zhì)量比值最好控制在0.3-0.5之間。③施工時(shí)錨固系統(tǒng)的安全系數(shù)。規(guī)范規(guī)定：必須在安全系數(shù)超過2的時(shí)候才能進(jìn)行施工。④行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)。規(guī)范規(guī)定：在掛籃行走時(shí)的抗傾覆安全系數(shù)應(yīng)該超過2。
3.1.2 掛籃試驗(yàn) 規(guī)范規(guī)定：掛籃拼裝完畢后，必須對(duì)掛籃進(jìn)行荷載試驗(yàn)。掛籃加載試驗(yàn)在平整的場地上進(jìn)行，在掛籃拼裝前，在場地上組裝掛籃三角架，將一對(duì)三角架的縱梁相對(duì)平臥于場地上，在三角架各連接點(diǎn)位置用混凝土墊塊架空使兩三角架同高并保持水平，兩三角架的縱梁間相隔100cm間距，在兩三角架的立柱位置相互用型鋼骨架支撐穩(wěn)固，在后錨點(diǎn)用2根Φ32精軋螺紋鋼筋錨固，在縱梁的前吊點(diǎn)穿入1根Φ32精軋螺紋鋼筋并將一端錨固，另一端安裝400T油頂進(jìn)行張拉。記錄每次張拉后兩三角架縱梁的間距，即加載后的彈性變形量，該變形量可作為施工過程控制的參考依據(jù)。
3.2 掛籃懸臂施工階段的質(zhì)量控制 主梁掛籃懸臂施工工藝流程：掛籃行走就位→外模系統(tǒng)提升、錨固及標(biāo)高調(diào)整→底板、腹板鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力束及索道安裝→內(nèi)模安裝→頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力束安裝→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度→內(nèi)模拆除→預(yù)應(yīng)力束張拉→外模卸載落籃→掛籃行走→下一個(gè)節(jié)段循環(huán)施工。應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制，才能保證掛籃懸臂施工質(zhì)量。
施工中的線形控制。線形控制概述懸臂澆筑施工線形控制的目標(biāo)，一是保證合攏高差滿足要求，主跨能夠順利合攏；二是使成橋線形平順、美觀，符合設(shè)計(jì)要求。
在掛籃行走提升到位后，應(yīng)該按照指令要求對(duì)底模的標(biāo)高和軸線進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。因?yàn)楹芏嗟囊蛩囟紩?huì)使懸臂段的標(biāo)高發(fā)生變化，比如梁段混凝土自重、日照溫差、已成梁段的施工誤差、塔柱的壓縮變形、掛籃的彈性和非彈性變形等，所以橋梁的線形甚至最后的合攏都和立模標(biāo)高的準(zhǔn)確與否有著直接的關(guān)系。
監(jiān)控單位不僅要考慮各種因素影響下的準(zhǔn)確的立模標(biāo)高，也要對(duì)各懸臂施工節(jié)段各工況下的線形進(jìn)行監(jiān)控，才能最大限度的使合攏后的橋梁線形符合設(shè)計(jì)要求，減少偏差，繼續(xù)下一節(jié)段的立模標(biāo)高。一旦監(jiān)控不及時(shí)或數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，很難補(bǔ)救回來，因?yàn)閼冶凼┕r(shí)梁體的線形變化是一個(gè)不可逆的過程，所以，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)線形控制的目的，不僅要在主梁施工前對(duì)測點(diǎn)的布設(shè)等進(jìn)行認(rèn)真的研究，在施工的時(shí)候也要注意以下問題：①為了減少實(shí)際值與計(jì)算采用值之間的誤差，應(yīng)該嚴(yán)格的控制懸澆梁段的混凝土方量，盡量不要超方。②為了避免不均勻溫度場的影響，應(yīng)該在當(dāng)日22：00～次日凌晨日出之前完成立模，同時(shí)分析觀測到的成果，為調(diào)整全橋的立模標(biāo)高和線形提供依據(jù)。③一旦預(yù)留位置的偏差較大時(shí)，掛籃的調(diào)整工作就會(huì)很困難，所以一定要保證掛籃預(yù)留孔位置準(zhǔn)確。同時(shí)預(yù)留孔也要用鋼筋固定牢固，可以防止混凝土振搗時(shí)預(yù)留孔的跑位。④懸臂施工時(shí)，一些臨時(shí)荷載會(huì)被堆放在控制箱梁頂面，要嚴(yán)格的控制它們的數(shù)量和堆放位置，禁止超載、偏載。⑤應(yīng)該從合攏前的2個(gè)梁段開始對(duì)合攏段兩側(cè)各梁段的標(biāo)高和線形進(jìn)行聯(lián)測，并在其間逐步的進(jìn)行調(diào)整，讓合攏的精度更準(zhǔn)確，以確保順利合攏。⑥應(yīng)該在監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置明顯的標(biāo)記，而且要妥善的保管，不要發(fā)生彎折變形的情況。
3.3 懸臂澆筑混凝土?xí)r的質(zhì)量控制 最好讓懸臂澆筑梁段一次成型，才能減少施工接縫，從而保證懸臂澆筑梁段的施工質(zhì)量。①施工前，必須進(jìn)行全面細(xì)致的技術(shù)、安全交底。為了保證混凝土澆筑能按計(jì)劃有序的進(jìn)行，應(yīng)該在施工前就采取以下措施，劃分區(qū)域給振搗工人，明確責(zé)任，同時(shí)設(shè)置專職指揮員，負(fù)責(zé)坍落度調(diào)整和混凝土分配等事宜。②澆筑前，一定要先檢查一下掛籃并做好書面記錄。在澆筑的過程中隨時(shí)的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)的調(diào)整好才能繼續(xù)施工。③應(yīng)該從掛籃前端開始混凝土澆筑，按照底板→橫隔墻及腹板→斜腹板→頂板的順序澆筑。同時(shí)注意要兩側(cè)對(duì)稱平衡澆筑，不能讓最大不平衡荷載超過設(shè)計(jì)限值20t。④混凝土的坍落度要得到隨時(shí)的檢測，如有異常，一定要及時(shí)的通知有關(guān)單位或個(gè)人進(jìn)行調(diào)整。為了更好的控制拆模及張拉時(shí)間，現(xiàn)場不僅要制作標(biāo)養(yǎng)試塊，每個(gè)梁段也需要制作3～5組同條件養(yǎng)護(hù)的試塊。⑤安裝內(nèi)膜的時(shí)候，選擇斜腹板中部的一排模板先不要安裝，等到混凝土都被振搗密實(shí)后再安裝封閉，同時(shí)為了輔助振搗可以在斜腹板外模安裝3臺(tái)附著式平板震動(dòng)器。
3.4 掛籃行走錨固的質(zhì)量控制 主桁行走和后橫梁行走兩部分組成了掛籃行走。首先在箱梁上錨固軌道，把反力架安裝在軌道前端，之后使用千斤頂通過32精軋螺紋鋼筋牽引劃船，并通過枕梁來調(diào)整在軌道頂面的標(biāo)高。通過32精軋螺紋鋼筋掛籃底模系統(tǒng)前橫梁懸掛于主桁上并隨之前移。而后橫梁則通過其兩端的支承在ZWY-60移運(yùn)器上的C形鉤懸掛在箱梁兩側(cè)的翼板上，向前滾動(dòng)靠鏈條葫蘆的牽引。在整個(gè)掛籃的施工過程中掛籃行走是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是比較危險(xiǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，一旦有異常發(fā)生就可以導(dǎo)致掛籃偏位，甚至是傾覆。一定要對(duì)以下幾點(diǎn)特別注意才能保證掛籃行走的安全。①掛籃預(yù)留孔位置一定要準(zhǔn)確。一可以保證各吊桿不受彎不受剪，二可以保證底模位置的準(zhǔn)確。②在掛籃行走前，必須重點(diǎn)檢查一下軌道的錨固情況，因?yàn)楹箦^點(diǎn)小車通過滾軸和軌道連接在一起，可以抵抗掛籃行走時(shí)的傾覆力矩，所以掛籃的穩(wěn)定和掛籃軌道錨固的牢靠有著直接的聯(lián)系。③南、北兩側(cè)掛籃在掛籃時(shí)要保持同步對(duì)稱前移，并嚴(yán)格制各穿心千斤頂?shù)男谐獭Ｍ瑫r(shí)后橫梁行走和主桁行走也要保持同步，及時(shí)的檢測位移量，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整。④圓滿完成掛籃后要錨固，但在此之前一定要先對(duì)掛籃的平面位置進(jìn)行調(diào)整使其合格。為了使各吊桿受力均勻，監(jiān)理應(yīng)該在掛籃錨固后對(duì)掛籃前后吊桿上端的錨固情況進(jìn)行檢查。
4 結(jié)論
懸臂施工不需要占用很大的預(yù)制場地；逐段澆筑，易于調(diào)整和控制梁段的位置，且整體性好；不需要大型機(jī)械設(shè)備；主要作業(yè)在沒有頂棚、養(yǎng)生設(shè)備等的掛籃內(nèi)進(jìn)行，可以做到施工不受氣候條件影響；不需搭設(shè)支架，適于水上施工；各段施工屬嚴(yán)密的重復(fù)作業(yè)，需要施工人員少，技術(shù)熟練快，工作效率高等。只要在施工中嚴(yán)格技術(shù)控制，并對(duì)橋梁的線型、質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)把關(guān)，橋梁施工質(zhì)量就能符合設(shè)計(jì)要求。