大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术

吴雨前

（中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528403）

0 引言

大跨度预应力混凝土桥梁施工设计方案是根据施工条件及区域经济等多方面因素研究的结果，选取可行性较强的桥梁工程施工方案，力求在兼顾工程质量的同时达到既能节省工程造价成本又能保护施工场地周边环境的目的，最大限度地保证大跨度预应力混凝土桥梁施工质量可靠，且竣工后工程项目的后期养护达标，使周边环境能与桥梁构架融为一体。本文重点分析了大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的具体应用，可供参考。

1 影响大跨度预应力混凝土桥梁施工的关键因素

1.1 裂缝

在桥梁工程施工过程中桥梁裂缝屡见不鲜，因为钢筋混凝土是桥梁施工的主要建材，一旦钢筋混凝土抗拉能力不强就会在相关应力作用下出现裂缝。若不能及时修补桥梁裂缝，则会导致桥梁裂缝在外界因素的干扰下持续扩大，致使钢筋混凝土被腐蚀，钢筋混凝土的相关性能被破坏，桥梁结构的耐久性被弱化，以至于桥梁无法充分发挥其应有的作用。

1.2 钢筋混凝土锈蚀

通常情况下，桥梁施工建材直接影响桥梁使用寿命，尤其是钢筋混凝土的质量直接决定着桥梁施工的整体效果，而桥梁钢筋混凝土的因素多种多样，既包含钢筋混凝土的自身质量问题也包含施工过程管理不善等方面问题。一旦钢筋存在自身质量问题，就会导致其在施工过程中发生锈蚀，弱化桥梁整体性能。在桥梁工程施工环节无论是环境方面因素，还是现场管理不善等情况，都会引起钢筋锈蚀，导致施工质量欠佳。

1.3 钢筋混凝土连续箱方面的因素

在灌注桥梁工程混凝土时，若周边环境温度过高或存在风干等，则会严重影响到钢筋混凝土连续箱梁底板的密度，一旦连续箱梁底板密度不足，就会使得腹板混凝土存在冷缝、分层等情况。尤其是高温环境下，桥梁钢筋混凝土的温差较大，极易导致新搅拌的混凝土严重坍落，而且混凝土表面收缩及凝结速度较快，极易发生裂缝等状况。

2 大跨度预应力混凝土桥梁施工过程中存在的相关问题

2.1 安装方面的问题

由于混凝土在罐装过程中，其凝固过程是复杂而又多变的，而且混凝土的水温与混凝土自身在收缩过程中发生的体积变化，需要经过测量之后对比前后发生的相关变化，取中间值作为中间测量的初始值。混凝土桥梁施工控制技术中存在一定问题，是很正常的，而且该类问题不仅影响施工材料自身质量，也会影响整体施工质量，甚至导致桥梁荷载发生变化。因此，在施工过程中应做好桥梁施工试验工作，了解相关变化产生的原因、状态等并做好详实记录。施工人员通过总结相关记录并有效检查其中经常出现的变化，分析出各种变化的不同点，若试验点附近有停车场或大型施工设备等，则相关检测结果会受到一定影响。

2.2 误差

根据桥梁结构的受力特点进行集中试验，并确保其试验场地设计合理，避免检测时，一些外在因素破坏检测出来的相关数据。根据混凝土特性，在施工过程中可针对现场实际情况对钢筋混凝土进行应力检测，在保证混凝土性能不变的基础上进行相关试验，确保所得出的关键数据真实可靠，为混凝土施工过程中的误差提供相应的参考依据。

2.3 应力监测问题

在施工检测过程中，存在的问题关键在于施工技术、设计方案中的应力数据、施工模板、机械设备以及人员安排等，该类导致应力变化的原因应仔细检查。在进行大跨度预应力混凝土桥梁施工应力监测时，有些问题是无法通过常规方案进行解决的，因此必须高度重视并严格落实桥梁应力检测工作。大力发展大跨度预应力混凝土工程的应力监测技术，且在职人员应在实际工作中持续探索工程施工涉及的各类问题，在探究中持续改善自身工作模式，力求取得更大的进步，确保每个工作流程都能精准无误。

3 大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术的具体应用

3.1 施工控制前期准备

一般来说，增强大跨度预应力混凝土桥梁横截面的荷载能力，可采用T型桥梁而且该设计方式能使桥身重量较轻。在控制桥梁施工过程中，应注重关键参数的控制（如桥梁预拱度及桥梁主跨、边跨度等），合理选择桥梁形状。由于桥梁断面形状的选取受桥跨弯矩以及不均匀分布等方面因素的影响，所以箱形截面是当下桥梁截面形状的绝佳选择。

该工程是省道S232项目（起讫桩号为K0+000～K5+212，全长5.212km），采用集散功能为一级公路及城市主干路的修建标准，其设计时速为65km/h。其中，双向六车道的外环大桥设计，其路基标准断面的设计宽度高达36.0m，其他路段均以双向八车道的规格进行设计，路基标准断面的设计宽度为50.0m，且韩江东岸填方段的路基标准横断面的宽度为54.0m（外环大桥的桥梁全长1017m，宽2×16.75m）。采用预应力混凝土组合箱梁+预应力混凝土连续箱梁+预应力混凝土组合箱梁+预应力混凝土连续钢构+预应力混凝土组合箱梁为桥梁的上部结构，采用柱式墩、薄壁墩以及花瓶墩等结构模式设计肋式桥台，以钻孔灌注桩的工艺模式进行基础施工。

3.2 施工环节质量控制

由于桥梁工程在建设过程中，难免会发生各类安全事故，究其原因主要是桥梁施工期间使用了质量不合格的混凝土材料。因此，施工过程中首先应按照工艺流程严格筛选施工材料，然后严格按设计方案和规范化的施工工序执行，避免施工环节出现任何疏漏。相关管理人员应杜绝一切不合理的施工操作，为了工程施工质量不受影响，督促工作人员不得将桥梁工程的标准拉力随意更改，致使钢结构预应力因此受到不利影响，破坏桥梁的安全性能。通过完善的人事管理制度明确规定施工环节各项指标的执行标准，优化施工人员的奖惩机制，确保桥梁施工人员能够认真对待本职工作，合理进行相关人员的岗位分配，使其明确自身职责权限，以便出现施工质量问题能够问责明确。此外，还应对在职人员进行定期培训，保证其施工技术合格且能遵守职业道德、进行文明施工。

比如，该工程的外环大桥主桥采用85m+150m+85m三跨预应力混凝土连续梁桥的分幅设计，所设计的单幅桥宽16.75m。主桥平面保持在直线上，其箱梁顶面横坡控制在-2%而且整个桥箱梁的底板都处于水平状态（见图1）。单箱单室截面的主梁高（通过2次抛物线进行确定）为9.0m，相关跨度为3.5m；箱梁顶板设计宽度为16.75m，厚度为30cm，底板宽8.75m厚度为32～200cm，从1梁段到合龙段箱梁的腹板厚度分别控制在90cm、70cm、50cm。主桥的最大悬臂长为74m，其中1～19的工程施工节段均采用挂篮对称悬臂浇筑。在实际施工过程中，相关施工人员必须充分了解该方面的施工工艺，并在实操过程中严格做好相应的准备工作。

图1 连续梁挂篮施工

为了确保桥梁工程质量过硬，应在施工过程中强化桥梁钢筋的防锈工作，全程使用高性能的钢筋，并在其表层添加防腐、防锈类的相关涂层，使其达到隔离腐蚀或污染等目的。若发现桥梁钢筋生锈、腐蚀，施工人员应及时采取相应的修补措施，确保钢筋生锈部位桥梁钢筋混凝土的整体质量不受影响。此外，大跨度预应力混凝土桥梁工程在施工期间应系统地将桥梁钢筋分成若干等级，并根据工程需要选用防腐性能较强的建筑材料。

在桥梁工程的施工现场，应高度重视钢筋混凝土的灌注工作，合理分配钢筋混凝土灌注的执行人员。使工程施工符合相关的设计要求，建立工程施工的管理小组，以“一人一岗”的制度模式实行现场管理，小组成员至少应包括试验人员、项目部经理、质检技术人员等，使其各司其职且权责明确，确保出现问题时，不会发生推卸责任等不良现象，导致相关问题未经妥善处理就不了了之。桥梁钢筋混凝土灌注应在桥梁工程施工之前，实施相应的检查工作。比如检查工程施工所需的所有支架，避免任何一个细节出现纰漏；检查支架上的连接点，避免工程支架的所有连接点出现松动、不牢靠等情况。检查模板尺寸及接缝处的密实性是否符合该桥梁工程施工的相关要求，并确保底板的清洁程度及模板的稳定性，使桥梁钢筋混凝土的整体质量得到有效保证。此外，还应做好桥梁施工中的钢筋及波纹管位等的检查工作。

步入桥梁铺装层的施工环节，首先应使桥梁铺装层的厚度符合设计要求，然后选择弯曲性能较好的建筑材料完成铺设任务，避免施工过程中出现裂缝等质量缺陷。同时，还应积极关注桥梁铺装层的防水能力，最大限度地避免渗漏水带来的各项损失，延长桥梁使用寿命的同时节约资源。此外，还应根据施工场地的自然环境等，对桥梁铺装层进行必要的维护，选择可行性较强的施工方式提升桥梁铺装层使用年限，全面提升桥梁铺装层的使用性能及工程质量，力求桥梁在使用过程中有效避免车辆行驶困难（见图2）。

图2 大跨度预应力混凝土桥梁铺装层施工效果图

3.3 大跨度预应力混凝土桥梁的相关参数控制

桥梁施工控制技术以结构参数为模拟分析的核心内容，因为这直接决定了分析结构的准确度。由于桥梁截面尺寸常会影响截面特性的相关计算以及相关结构的内力变化等方面内容。所以桥梁施工控制应在实测数据的基础上，修正结构尺寸的取值动态并做好相应的误差分析。使结构材料的弹性模量、材料容重及其热膨胀系数等指标数据得到严格控制，最重要的是对混凝土材料的控制。在实际施工中应做好桥梁实际结构的相关调研工作，并根据同类桥梁经验进行施工应力监测或变形监测等方面误差的类比分析，最大限度地提高测量精准度。全方位管控大跨度预应力混凝土桥梁施工的每个关键节点，根据实际情况合理建立相关的计算结构模型，并选择可行度高的分析方法，结合该模型的研究实验，不使误差为桥梁施工带来各种不良影响。

与此同时，还应在施工过程中有效避免温度变化引起桥梁结构的变形等情况。毕竟不同时间的测量桥梁结构状态，得到的测量结果存在一定的偏差，尤其是温度变化较大的施工区域（当地的季节性温差、日照以及骤变温差等都会影响桥梁结构的实际测量结果），虽然，控制温度变化的难度极大，但在实操过程中可将施工控制状态设置为某一理想状态的特定温度，力求排除温变带来的各种不利影响。此外，桥梁建筑材料根据自身性能，在一定条件下也会存在收缩与徐变等情况，这对混凝土桥梁结构也颇有影响，尤其是大跨度预应力混凝土桥梁施工的不同阶段混凝土加载龄期差异较大，以至于桥梁徐变参数发生改变。因此，在施工技术控制中必须细致分析该类影响因素，合理选用实用性较强的计算模型及相应的徐变参数，精准桥梁施工各环节的管理工作。

4 结语

总之，大跨度预应力混凝土桥梁工程在施工过程中，难免会受到各种因素的困扰，桥梁工程的施工工艺流程与相关技术指标会随着施工现场的各种因素变化做出合理性的调整。而且大跨度预应力混凝土桥梁在落成之际，其工程施工技术指标与桥梁使用性能也存在一定的差异。因此，对于工程施工人员来说，应根据桥梁施工设计方案持续引进高端施工技术，确保桥梁工程施工有序进行。高度重视一切影响工程质量的影响因素，高效选择可行性较强的解决方案，避免一切漏洞，规避因为桥梁质量带来各种安全隐患，力求促进桥梁事业的永续发展。