1、桥梁施工 学习笔记 桥梁施工管理是技术含量和施工经验要求相对较高的工作,其作业过程往往是 24小时连续施工,作业强度比较大;设备、人员比较集中,危险因素多,作业环境复杂,安全保证相对困难;工艺要求既要外观质量,又要结构强度,既涉及地下、水下结构,又涉及高空作业和预应力结构,工人的专业化水平要求高,质量保证任务重;技术方案个性强、要求结构计算能力高,工艺保障措施复杂,测量控制干扰因素多,实施难度大;相对简单的是工作项目较少,工程量核算相对简单,工作范围有限,易于集中管理等 。 桥梁基本结构主要包括基础工程、下部结构 、上部结构和附属设施,但具体到实体工程,结构形式多种多样,且不断有新的工艺、新的
2、设计涌现,工作非常具有挑战性,完成工作会产生一定的成就感。 一、 桥梁的常见形式和基本结构 1.桥梁的常见形式 桥梁的分类习惯多种多样,有按受力原理分的,有按工程主材分的,也有按功能用途分的,其中大型桥梁普遍采用分类方式之一,是有按上部结构的结构形式分的。 常见的桥梁包括常规桥梁、悬索桥、斜拉桥、拱桥等等。常规桥梁中往往含有一种或多种主要结构形式,如按照梁的种类区分,有简支梁、连续箱梁、悬臂箱梁等;悬索桥中按锚固悬索的结构细分,有 钢拱悬索、锚碇主塔悬索等;斜拉桥按拉结方式分,有单边斜拉和对称斜拉之分;拱桥按拱的结构形式分,有预应力钢管混凝土拱桥和钢结构拱桥等等; 2.桥梁的基本结构 桥梁的基
3、本机构包括五部分,即基础部分、下部结构、上部结构、桥面和附属设施。 ( 1) 基础 桥梁的基础一般为桩基,桩基一般为预制群桩或钻孔桩群桩。个别小型桥梁基础也有采用重力式基础或木桩基础的。 ( 2) 下部结构 桥梁的下部结构包括承台 /锚碇 /桥台、墩柱、桥头搭板等; ( 3) 上部结构 桥梁的上部结构包括盖梁、预制梁 /箱梁 /主塔 /主缆 /拉索、桥面板 /现浇空心板梁 等 ( 4) 桥面 桥面结构包括混凝土找平层 /找坡层、桥面防水层、桥面沥青混凝土等; ( 5) 附属设施 附属设施包括除主要结构以外的全部次要结构,如支座(板式、盆式)、伸缩缝(橡胶、钢)、防撞墙、栏杆、排水系统、照明系统
4、、交通标志和交通标线、人行道、路牙石等等。 二、 桥梁的结构验算 桥梁正式施工前,应根据地质勘探报告进行结构验算。 1.结构验算的依据 结构验算的依据包括地质勘探报告、力学模型(含主要通用工程材料的力学性能指标)、预应力体系实验数据等。 ( 1) 地质勘探报告 地勘报告应在设计开始前形成,作为设计的基础 依据,但往往考察点位不足。施工方进场后,应检查已有地质勘查报告是否满足结构验算的要求,原则上每一个独立基础所在位置都应有独立的地质勘探信息。对于地质信息缺失的独立基础,施工方应申请增加地质勘探点位,补充地质信息数据,满足结构验算的要求; ( 2) 力学模型 力学模型应以设计方提供荷载参数和结构
5、形式,以及工程主材性能指标为准进行建立; ( 3) 预应力张拉 含有预应力张拉结构的桥梁,由于预应力生产厂家提供材料品质的差异性较大,需要对拟采用预应力体系进行实验验证,以报样材料实验数据为准,加入力学模型数据库; 2.结构验 算的计算项目 ( 1) 桩基验算 包括承载力、抗拔、抗剪、抗弯验算,通过计算确定桩径、桩长和配筋;其中桩长和配筋为最常见的调整项目; ( 2) 结构受力验算 包括下部结构和上部结构的安全性验算,如结论为安全,则按照设计施工;如结论不安全,则需要设计方修改设计; ( 3) 预应力张拉对应关系计算 通过报样预应力体系实验,计算预应力钢绞线张拉力与伸长量的比例关系,进而换算成
6、张拉油泵压力表读数与伸长量的对应关系;便于现场控制张拉; ( 4) 悬臂梁结构的预抬量计算 通过计算得出悬臂梁施工过程中每一个工况下的末端节段的标高,用于悬 臂施工过程中控制预抬量,确保最后完成标高误差符合设计要求。 三、 桥梁施工的测量控制网 桥梁的测量控制网由国家级水准点(永久性的 GPS点)、一级控制点和二级控制点控制点组成,通常仅在不可通视的位置补充临时测量控制点。 GPS点一般给定绝对标高和绝对坐标,一级和二级控制点仅给定相对标高和相对坐标; 桥梁测量控制网投入使用前、使用过程中均应按要求进行测量控制网复测,复测允许误差为 0.98, a=0.05,含砂率 10%, PH值在 68之
7、间。泥浆在桩孔内应保持高出地下水位 0.51m,即保持水头,主要目的是利用泥浆与地下水之间由于容重不同和高度不同产生的压力差,去抵消容重大于泥浆的蠕变土体产生的对桩孔侧壁的向内水平压力差;使用反循环钻机时桩孔内泥浆一直是流动的,通过泥浆的粘度和流动,带动钻下的物料流进沉淀池;使用旋挖钻机时,桩孔内泥浆基本为旋转运动形成护壁,很少垂直流动,由于钻斗出料时会带走部分泥浆造成泥浆不足,因此钻孔过程中应注意补充新鲜泥浆进入桩孔; 2) 控制钻孔深度。 一般超钻量应控制在 20cm左右,太深太浅都不好;太深容易造成桩 头混凝土达不到设计标高,或混凝土杂质过多质量不好,钢筋笼有可能下沉导致搭接长度不够,容
8、易造成被迫补桩头的情况;太浅则清孔时不容易达到孔深要求,增加清孔难度和清孔时间,长时间清孔会造成泥浆成分变化,容易造成缩径或塌孔 。 3) 控制好孔径和护桶垂直度。 钻孔直径有护桶情况下一般为护桶直径 D+510cm,无护桶情况下一般为 D+10cm;桩径过大造成混凝土浪费增加,过小则保护层厚度不容易保证,超声波测试时容易发现质量缺陷; 钻孔有护桶时,护桶垂直度应进行控制全护桶长度由于垂直度误差导致的上下口位置误差原则上不得超过 保护层裕度的 1/2;护桶垂直度误差过大会导致卡钻头、下钢筋笼困难等问题,反复提拉钻头或钢筋笼均会造成孔壁坍塌,当严重塌孔钻头或钢筋笼被埋时,会造成弃孔;即使勉强成孔
9、,将钢筋笼放下去了,也会由于保护层厚度不均匀,超声波检测时容易发现质量缺陷; 4) 浇筑混凝土时控制好埋管深度。 水下浇筑混凝土时,最小埋管深度为 2 米,最大埋管深度由混凝土时间和供应速度决定,但不宜超过 8 米;浇筑混凝土过程中,应注意保持稳定的浇筑节奏,前后台保持出料和下料的基本平衡,由于混凝土浇入桩孔后,由于势能转变为热能、水化热累积等,桩孔内混凝 土温度会急剧上升至 7080 度,初凝时间会比常温状态下的初凝时间提前到来,因此混凝土导管必须在混凝土常温下发生初凝时间点至少半小时以前拔出,否则有导管堵塞、导管拔断甚至无法拔出的风险。一旦导管无法拔出或拔断,直接造成废桩; 5) 控制好混
10、凝土坍落度和和易性。 混凝土坍落度宜控制在 1622cm;下导管时,导管下口应下至距离孔底 20cm 左右位置,第一罐混凝土浇筑时应采用带活门或橡胶球的大料斗,料斗内存放的混凝土应保证埋管深度超过 2米,以保证足够的冲力排出孔底沉渣,并使后续新鲜混凝土始终包在纯净混凝土中反冲上翻,持续将沉渣及最初的部分混凝土与沉渣的混合物推到桩孔内流体的最上方; 控制混凝土和易性主要是防止浇筑过程混凝土下落高度大,极易发生离析造成堵管,特别是第一、二车混凝土浇筑时。一旦发生堵管,只能立即停止浇筑重新清孔,否则强行浇筑,最终因超声波测试显示桩底混凝土质量不合格而废桩或被迫补桩; 6) 跟踪检测混凝土浇筑过程中桩
11、孔内混凝土标高变化。 浇筑过程中应随时跟踪监测混凝土浇筑累积方量和每一车混凝土浇入桩孔后混凝土标高的变化情况,当混凝土标高变化出现不正常变化时,应准确记录便于以后分析桩的质量问题产生原因; 7) 超 声波测试管可选用钢管或 PVC 管。 PVC 管受热容易变型,导致超声波实验无法进行,选材时应注意选择耐高温的加强的 PVC 管材,目前已经很少采用。采用钢管时,既要保证可焊性,又要避免材料浪费,一般采用 22.5毫米厚度的测试管,其中超声波测试管一般为 D60mm,钻芯取样测试管一般为 D110mm,焊接焊条一般为 D2.0mm,焊接时既要防止漏焊,又要防止焊穿,漏焊或焊穿均可能导致水泥浆漏入超
12、声波测试管导致堵管。 ( 2) 当基础地质条件较好,自然水位低于桩底标高或土体为不透水干硬性粘土,桩孔深不超过 20 米时,也可以采用人工 挖孔成孔工艺。人工挖孔虽然单根成桩速度慢,但可以同时展开很多工作面,在条件允许的情况下不失为一种降低施工成本的选择,人工挖孔桩的最主要优势就在于同时展开大量工作面、混凝土损耗率可以精确控制、桩底基本无沉渣,不会出现塌孔、缩径等质量通病,超声波测试结果正常情况下可保证 100%的通过率。 2.预制桩 常见的预制桩包括预制方桩和预应力管桩,由于预制方桩性价比较预应力管桩低,因此采用比例越来越小。预制桩的打入分为利用柴油锤锤击和静压桩机静压,柴油锤适用于水上或场
13、地狭小部位,优点是成桩承载力较高,适应场地能力强,缺点 是震动大,桩头需要特殊加固措施,成桩效率低,垂直度较难控制;静压桩机适合大面积陆地施工,优点是成桩速度快,无震动,垂直度较好控制,缺点是场地适应能力较差,成桩承载力较低;二者相对于钻孔桩共同的缺点是有较明显的挤土效应,特别是群桩施工时,可能由于土体的侧向位移对周边建筑物造成严重影响; 预制桩施工控制的要点包括:立桩时垂直度应控制在桩长的千分之一以内;合格的控制标准为标高和贯入度 /压桩力双控,其中标高为决定性指标,贯入度 /压桩力为参考性指标;群桩施工时,排桩走向应为自中间向两边或四周对称施打,当一侧有建筑物时 ,从建筑物一侧向另一侧施打
14、,先深后浅,先大后小,先长后短;相邻桩之间接头标高错开 1m以上,预制时应根据总桩长和错桩要求进行配型,预防浪费; 预制桩施工前,为避免震动或挤土效应对周边建筑物造成影响,应在条件允许时开挖减震沟,静压桩可以预钻 1/3 深度的略小于预应力管桩直径的孔,减少挤土效应;施工前应对周边施工影响区(大约 50米)内建筑物状态在地方政府人员见证下,拍照取证,便于施工过程中或施工完成后对影响程度进行比对,以降低被索赔的风险和索赔的额度; 六、 下部结构施工 下部结构施工包括承台施工和墩柱施工两部分; 1.承台施工 ( 1) 开挖方式:承台开挖方式由承台所在位置、周边环境、地下水位、土质特性综合决定。 1
15、) 大放坡开挖适用于干硬性粘土土质、地下水位较低、场地开阔、开挖设备容易展开的情况,一般按照 1:0.51:1放坡; 2) 阶梯放坡开挖适用于软质粘土、地下水位较高、场地开阔、土体扰动后可能发生坍塌、地下水渗透可能导致塌方的情况,一般按照 1:11:2 放坡,每一阶梯的坡脚一般用单排或双排木桩加固,木桩长度与阶梯高度的比值在 1:21:2.5 之间;基坑底部靠外边缘应设挡土板,四角或对角设集水坑,对渗漏的少量水进行强 排。 3) 钢板桩围堰一般用于软土基坑开挖、水下开挖、或附近有高大建筑物时的基坑开挖。 围堰内部一般根据围堰计算书设置多道水平支撑,基坑面积较大时,为保证水平支撑的稳定,一般在水
16、平支撑的交叉节点设纵向立柱,立柱上安装牛腿,水平支撑架在牛腿上,抵消水平支撑自重造成的形变。目前比较先进的水平支撑系统为装配式可张紧水平支撑体系,同层水平支撑纵向杆件一个平面,横向杆件在另一个平面,纵横向支撑用卡具固定,纵向、横向支撑均安一定模数配套加工,可组合出长度变化梯度最小 50cm的各种不同长度,相邻节段间采用螺栓连接,中间位置 布置有液压千斤顶,行程一般为 50cm;水平支撑初步安装到位后,先将四周围檩与围堰钢板桩间距调小至 20cm以下,然后张紧利用千斤顶张紧支撑靠紧钢板桩表面,利用自锁机构锁定支撑后再放松千斤顶,使千斤顶不再受力。围堰钢板桩与围檩间的间隙用对楔形木块楔入保证钢板桩
17、表面均匀受力。全部水平纵横向支撑张紧并锁定后,再用卡具将纵横向水平支撑固定。拆除时操作则反之。 当围堰周围土体高出最高水位且透水性较差时,围堰钢板桩可采用冷轧钢板桩,否则应采用热轧钢板桩(有止水刃口)。 围堰内土体开挖通常方式需要通过管涌计算确定。当无管涌 危险时,可采用干挖作业,表层土可直接使用挖掘机挖掘,挖至下一道支撑以下 50cm左右时,应暂停挖掘在预定标高安装支撑,依次向下挖掘直至设计承台底标高以下 1020cm,平整后做垫层进而进行承台施工。深层土可采用抓斗等;当有管涌风险时,需要计算封底混凝土厚度,一般采取水下开挖方式,挖掘设备可以采用抓斗或吸泥机,挖到设计承台下封底混凝土底标高以
18、下 2030cm,再水下浇筑封底混凝土,封底混凝土达到强度要求后,再逐步排水做支撑并对局部漏水点止水,最终达到干作业条件后,利用垫层找平,然后进行承台施工。 围堰周围土体高 度不同时,或围堰未封闭、围堰形状不对称,均可能会存在侧向水平力,如不采取措施,在水平力作用下,围堰会逐渐发生变型倾斜,严重的会造成围堰崩溃、土体垮塌等,并进而影响周边建筑物、构筑物的安全。通常保证安全的措施包括: 卸载,即将载荷较大的一边挖走高出的土体保证各方向基本受力均衡; 拉锚,即在受力较大的围堰一边,安装较强的内围檩,利用拉结材料将整排钢板桩拉结到足够重不可能发生水平位移的构筑物上,也可专门设置锚固点,但锚固物必须处
19、于围堰周边土体滑移面以外; 支撑,即在受力较小一侧安装外围檩,安装斜撑或水平撑撑住,在 通过围堰内水平支撑将力传递到水平力较大的一边内围檩上,抵抗水平力。 重要结构通常会同时采用多种消除或抵抗水平力的措施。 4) 钢箱围堰 当水中承台处于自然地表较低,水深较深的位置时,如果钢板桩围堰方案无法通过安全性计算,则可采用钢箱围堰。钢箱围堰的特点是钻孔桩需要浇筑至水面以上至少 12 米,围堰以钻孔桩为纵向承重支点和水平定位锚点,水面拼装,逐步下放至预定标高,在封闭桩身与钢箱围堰地板预开孔间的间隙,最后排水达到干作业条件。 采用钢箱围堰时,承台一般底标高高于河床,因此不存在开挖问题,钢箱一般为双层钢板内
20、衬桁 架,刚度较钢板桩围堰高,不易变型;缺点是所承受侧向力会传递至钻孔桩桩身,因此对桩的抗弯、抗拔要求较高,一般桩上部均需进行特殊处理。 钢箱围堰费用较高,且基本为一次性使用,性价比较低,一般钢板桩围堰能够解决的,很少会采取钢箱围堰的做法; 5) 沉井 沉井结构一般常见于斜拉桥、悬索桥等存在主塔结构的锚固点的下部,沉井主要为固定锚碇,同时通过沉井腔体内外压力差,抵抗部分锚碇体的重力荷载,避免锚碇的自身重力沉降。 沉井一般为现浇混凝土网格状的空腔结构,下部设置有刃口,沿混凝土隔墙一定间距设置射水管,一般射水管布置间距 2040cm,射水头孔径 1.53mm,布管间距和射水头孔径选择需要与供水设备
21、能力、沉井隔墙断面进行匹配。供水设备含高压射水泵、空气压缩机两部分,水管与气管在接入射水管之前合流,形成高速扰动射流。射水流切削沉井隔墙下方土体并形成泥浆,沿隔墙侧表面流出,既达到隔墙下土体开挖的目的,又达到表面润滑的目的,减小沉静下沉的阻力; 沉井下沉过程中,最主要的是控制沉井的垂直度和下沉速度,一旦沉井井体倾斜,摩擦面积增大,下沉将变得困难,会造成沉井下沉过慢甚至无法下沉的情况。控制的主要手段时射水系统应设置分区,既可以同时 射水,也可局部分区射水,同时需要准备一定数量的配重块,对沉降较慢的部位进行局部加压加快沉降。同时下沉速度也不能过快,太快容易造成垂直度控制困难,一般沉井下沉速度应控制
22、在 46cm/小时。 隔墙形成的腔室的土体开挖,一般采用高压吸泥机开挖的工艺,即大排量水泵配合空压机产生的高压空气,形成高速扰动射流,切削腔室底部土体,通过回流斗形成局部负压,高速水流带动土体从大直径排水管流出,达到开挖材料的目的。实际开挖过程中,墙体内部土体的开挖深度会超过隔墙下口 12m,超挖量取决于沉井下沉速度,下沉变慢时,需适当提高超挖 量,但为防止超挖造成沉井突然下沉,对于超挖深度需要进行监测,一般隔墙内墙的超挖最大深度不宜超过 2.5m; 沉井下沉到位,应进行孔底封闭,封闭的混凝土厚度需要通过计算决定,原则上应能够抵抗腔体内外压力差。孔底封住后内部注满淡水,在进行顶部锚碇的施工。
23、( 2) 围堰内部止水方式 开挖深度低于地下水位和自然地表水水位的围堰,均需要考虑围堰止水和排水的问题。 1) 当围堰周边和底部土体透水性较差,底部土体经计算没有击穿管涌风险,围堰本身止水效果较好,基本无渗水时,主要考虑雨水和施工养护水的排除,一般在围堰的对角或四角设 集水坑,使用自动控制水泵排水即可,工作面一般会浇筑 1020cm 厚的垫层混凝土,提供平整的干作业工作面; 2) 当围堰周边土体透水性强,围堰底部土体较软或透水性较强,有击穿管涌风险,围堰本身渗漏点多,渗水量较大时,需要考虑水下浇筑封底混凝土。封底混凝土厚度通过抗管涌计算决定。封底混凝土即可采用全现浇混凝土,也可在封底混凝土较厚
24、时(如超过 1米以上时),采用毛石混凝土,即在封底混凝土浇筑前先均匀抛部分毛石压住软土,再在混凝土浇筑过程中抛毛石减少混凝土浇筑量以降低成本。封底混凝土浇筑过程中,其顶面标高应低于承台底标 高3040cm,防止浇筑过程中土体由于密度差异造成局部先沉陷后隆起,最终完成面过高不得不剔打超高的混凝土;封底混凝土达到强度后,在排水做垫层混凝土找平,形成平整的干作业工作面。为防止少量渗水或雨水存留影响工作面,围堰四角或对角应设置集水坑,用自动控制水泵进行排水。为保证水流顺利排进集水坑,垫层混凝土与封底混凝土之间,可铺一层碎石层(为降低成本可用破桩头下来的碎混凝土块代替)形成水流通道。 在封底混凝土完成后
25、,降水做支撑过程中,围堰始终处于荷载变化过程中,荷载的变化导致围堰本身不断变型,会出现很多的渗漏点, 如果不对渗漏点进行封堵,会降低降水效率,严重的达到一定深度后,排水量和渗水量平衡时,降水会无法进行,因此需要对围堰渗漏点不断进行检查和封堵。封堵漏水点分为水下封堵和水上封堵两种情况,使用的措施也不相同。 水下 封堵渗漏点可以采用竹签加面纱的办法,即潜水员将面 纱塞入漏水间隙,在钉入竹签固定,竹签遇水膨胀后越来越紧,达到减少渗漏水量的目的;较小的渗水点,可以采用速凝水泥封堵的办法实施,即潜水员戴塑胶手套,用塑料袋包裹干速凝水泥到渗水点,再贴近渗水点位置割破塑料袋,将速凝水泥按压在渗水点上,速凝水
26、泥遇水快速反应硬化,将水封住;利用膨润土的粘结作用,也可以封堵渗漏点,做法是在钢板桩咬口部位插入一根塑料管,管内灌入干膨润土,边往上提塑料管,便进行震动,让膨润土充满钢板桩咬口的缝隙,膨润土水化后形成粘稠泥浆粘附在钢板桩咬口内壁,达到止水目的;当上述措施均失效时,可采用薄膜 外侧覆盖法止水,即将塑料薄膜覆盖到围堰外侧面漏水区域,降水时外侧压力大,压力差将塑料薄膜压紧到围堰外表面,阻止水进入围堰缝隙,达到止水目的; ( 3) 支模方式 围堰内部空间允许时且要求必须拆除模版时,可以采用可拆式模板,如木模或钢模等;当围堰内部空间狭小且未明确要求是否拆除模板时,也可考虑使用一次性模板,如砖胎模、预制加
27、筋水泥板等,在围堰与一次性模版之间填筑开挖的土体,施工完成后不在进行模板拆除。前者的好处是模板可多次利用,但措施施工工序多,必须在钢筋绑扎后开始,介入晚,支拆模场地有限,操作困难,危险性较大; 后者的好处是措施工序少,破桩完成可以和钢筋绑扎配合进行,操作简单,危险性小; ( 4) 大体积混凝土浇筑 承台一次性浇筑混凝土方量较大,混凝土水化热高且散热条件差,需要进行浇筑次序的控制和温度控制。分层浇筑混凝土时,应根据混凝土有效供应速度决定单层浇筑厚度,保证上层浇筑时,与下层混凝土之间不能产生冷缝,个别技术要求较高的还要设置浇筑面间的隼口,一般分层厚度考虑到震捣效果,会控制在 3050cm,上下层混
28、凝土间隔时间间隔控制在 90 分钟以内;散热需要进行计算并确定散热方案,一般在钢筋绑扎阶段,将散热水管绑入,混凝土 初凝后,即通过循环水泵向散热水管中注水,循环水将热量带出散发掉,达到散热的目的;承台外表面一般进行水寖湿润养护; 2.墩柱施工 ( 1) 支模方式 墩柱一般采用定型钢模或组合模板,其中特性模板,如弧形和转角模板,一般采用定型钢模,平面模板考虑使用木模或组合平面钢模;支模过程中经常碰到模板系统、柱钢筋网与围堰水平支撑相交的情况,常规做法是将干涉部分的水平支撑以螺栓连接部分断开,埋入墩柱的部分留在墩柱混凝土中;经计算不影响结构强度的情况下,也可以采用预留空洞的方式,在墩柱主体混凝土完
29、成后,抽出水平支撑,再修补混凝土 空洞,但这种方式修补的混凝土质量不容易保证; ( 2) 支撑方式 墩柱的主要支撑方式为对拉和斜撑配合使用,当结构形式为全对称且斜撑困难时,也可采用对拉的单一支撑方式; ( 3) 混凝土浇筑 墩柱混凝土浇筑控制的要点,一是控制一次浇筑混凝土高度,为避免支撑不足造成风险,或支撑投入过大造成成本增加,一般一次浇筑高度不宜超过 6m;浇筑过程中,混凝土自由下落高度不宜超过 2m,以免混凝土发生离析;为保证震捣效果,分层浇筑时每层混凝土厚度不宜超过 50cm,浇筑过程中充分震捣,但不应过分震捣或震动模板,以免产生混凝土离析、翻砂等 问题; 七、 上部结构施工 1.预应力
30、构件 ( 1) 预应力构件的常见形式 常见预应力构件包括预应力空心板梁、 T型梁、工字梁、连续箱梁、现浇箱梁等。 1) 空心板梁:一般采用先张法工艺,工厂预制,专用拖车运输,采用架桥机或吊车吊装;空心板梁的施工难点在于内胎膜。内胎摸常见两种形式,一种是可拆除多次使用内胎摸,一般为橡胶制品,内部充水或充气,梁端预留拆模口,浇筑混凝土完成后将胎膜内的水或空气排除,从拆模口取出;另一种是不拆除内胎摸,常使用钢筋骨架配层板或铁皮,围成空腔,空腔内部安装十字撑,混凝土浇筑完成后不再取出;浇 筑时应特别注意内胎膜固定,防止胎膜上浮;空心板梁一般高度较小,长度较短,其张拉台座可以考虑混凝土基础台座,也可采用
31、工具式钢梁台座,后者的有点明显,可多次周转使用,易于安装和拆除,平均成本较低; 2) T 型梁一般采用先张法工艺,工厂预制,专用拖车运输,采用架桥机或吊车吊装; T 型梁的施工难点在于控制开裂。 T型梁一般高度较高,支座点位于端头顶面以下 1/3高度处,形成一个直角变截面,张拉后放张时,由于应力集中问题,应力集中的变截面角点会出现 45 度裂缝;同时梁的钢绞线绝大部分集中在梁底,上部钢绞线较少,张拉后放张预应力 分布过程中,梁起拱,应力在各个水平面分布不均匀,会导致梁体下方 1/2 至 1/3 位置处出现水平裂缝。裂缝控制不好会导致梁报废; 3) 工字梁一般采用后张法工艺,工厂预制或现场预制均
32、可,专用拖车或轨道运输,采用架桥机或吊车或水平牵引装置吊装;工字梁的施工难点在于控制波纹管定位和密封。工字梁一般高度较高,钢绞线曲线布置,施工时先按钢绞线位置预埋波纹管,浇筑混凝土后再穿入钢绞线进行张拉;波纹管本身为空腔容易浮动,且管壁较薄,容易破损,因此固定波纹管和保证密封是非常重要的。如果波纹管偏位,张拉后会出现梁体侧弯超标、起拱过 大或过小的问题;如果波纹管密封不好,浇筑混凝土是会发生水泥浆渗入的问题,波纹管空间变小,钢绞线无法穿入;为确保波纹管定位和防止管道堵塞,一般可以采用矩形钢筋箍固定,预穿钢绞线并浇筑完混凝土后混凝土初凝时进行抽动钢绞线防止粘连,或在波纹管中预穿 PVC管的办法来
33、解决。 4) 连续箱梁一般采用后张法工艺,现场就浇筑;其预应力系统施工难点主要是钢绞线较长、张拉力大,对波纹管安装的要求和张拉时锚垫板区域混凝土面积和质量要求较高,其中波纹管控制工艺类似于工字梁,锚垫板区域混凝土需要进行钢筋网片局部加强,且必须保证承载面积 ,防止混凝土压碎; 5) 悬臂箱梁一般采用后张法工艺,现场就浇筑;其预应力系统施工难点主要是钢绞线分段穿插,钢绞线较长、张拉力大,对波纹管安装的要求高,波纹管接头平滑连接和密封要求高,张拉时锚垫板区域混凝土面积和质量要求较高。其中波纹管控制工艺类似于工字梁,需要特别注意的是节段间波纹管接头时要注意连接平滑,保证密封,避免杂物进入管道;锚垫板
34、区域混凝土需要进行钢筋网片局部加强,且必须保证承载面积,防止混凝土压碎; ( 2) 张拉工艺 1) 先张法。先张法顾名思义就是先张拉后浇筑混凝土。此工艺的优点是预应力筋可以按照设 计布置成有粘结预应力区和无粘结预应力区,预应力筋可同时张拉,也可单根张拉,预应力筋在混凝土中可以按受力特点均匀布置;先张法的前提是在混凝土结构未成型时,建立抵抗张拉力的机构,即张拉台座。张拉台座本身即可承受钢绞线张拉至设计值时的全部载荷。建立张拉台座需要根据工期需要占用一定的场地。先张法的突出优点时可以提前生产,节省施工时间,缺点是生产及储存产品占用大量场地。先张法主要工序包括建设张拉台座、加工模板、安装并清洁底膜,
35、钢筋加工绑扎、安装侧膜或内膜、张拉钢绞线、浇筑混凝土、养护混凝土、放张钢绞线并切掉多余钢绞线 、封堵张拉端; 2) 后张法。后张法指先浇筑混凝土后张拉钢绞线。此工艺的优点是预应力可通过混凝土蠕变有效分布的全长结构中,预应力筋一般分束张拉;先张法的前提在混凝土结构预埋波纹管,利用结构本身抵抗张拉力通过灌浆后灌浆料与钢绞线、波纹管与混凝土体的有效握裹实现力的传递。后张法的突出优点时场地占用较小,可随现场进度同时进行预制和安装,也可提前预制,比较灵活。后张法主要工序包括加工模板、安装并清洁底模,钢筋加工绑扎、安装波纹管和锚垫板、安装侧模、浇筑混凝土、养护混凝土、穿束、张拉钢绞线、封锚、灌浆、封堵张拉
36、端; 3) 张拉控制 先张法和后张法在张拉过程中的控制基本是相同的,即首先依据钢绞线材料性能实验数据计算伸长量与张拉力的对应关系,并将对应关系换算成伸长量与张拉设备油压表读数之间的对应关系,利用张拉设备压力表读数与伸长量的对应曲线,在最后一个张拉行程确定最终张拉压力表读数值,达到预定值后结束张拉。钢绞线张拉后的锁定是通过工具锚与工作锚的交替受力咬紧钢绞线来实现的。 2.常规构件 桥梁上部常规构件形式包括盖梁、现浇箱梁、悬臂箱梁、主塔、桥面板、桥台、桥头搭板、防撞墙等; ( 1) 盖梁。盖梁为墩柱与预制梁之间的连接结构,下 面与墩柱为刚性连接,上面设置支座,与预制或现浇构件形成支撑性分离式连接。
37、一般采用钢模板,对拉支撑,泵送或吊装浇筑混凝土。 ( 2) 现浇箱梁。现浇箱梁一般需要强大的落地支撑体系,支撑体系基础不能沉降,安全系数要求比较高,一般要达到 2.5以上。底模板为主要装饰面,一般采用大钢模或较好的木模板。混凝土浇筑一般为多次浇筑,首先浇筑底板,再浇筑腹板,最后浇筑顶板。如果箱梁高度不大,也可以合并浇筑。 ( 3) 悬臂箱梁。一般采用挂篮施工工艺。在墩柱的最上面,需要先安装三角斜撑或落地支撑系统,施工 0 号块,建立挂篮安装的平台和建 立悬臂施工测控基准点;然后安装挂篮顺序施工 1 号块以后的节段;接近合拢位置时,需要浇筑合拢段。合拢段施工时,双向均有挂篮时,使用其中一个挂篮作
38、为支撑模板系统,另一个挂篮作为调节配重,调整对向结构达到同一标高,便于合拢下表面的平整度和预应力系统的平滑连接;当合拢段仅有单向挂篮时,为保证挂篮施工空间,一般在无挂篮端需要先施工一段直线段。直线段做法同现浇箱梁; ( 4) 主塔。主塔常见于斜拉桥或悬索桥。由于常规外型为有倾角的平滑 变截面结构,高度常常达到 100 米,一般采用爬模的工艺,模板固定以对拉为主,对称互撑为辅。其 中为提高结构刚度的横梁部分,需要在主塔结构本身预埋钢板,焊接牛腿,用型钢支座支撑平台,来施工横梁。主塔施工由于高度大,侧向风力大,因而施工危险性较高; ( 5) 桥面板。桥面板施工,如板下结构为预制梁,通常使用预制板封
39、堵梁间空隙,兼作为桥面板施工的底模板;有些桥面板是设计有横向预应力的,一般间距 50cm一道,单根张拉,一段锚固,一段张拉,锚固端采用 P锚或轧花锚,非预应力区一般在 50cm左右。有些桥梁在桥面板上还设计有桥面找坡层,素混凝土结构,主要用于桥面放坡。 ( 6) 桥台。桥梁两侧与道路连接的桥梁部分,一般采用 钢模板,支撑方式为对拉和斜撑结合。 ( 7) 桥头搭板。桥台与路基之间的连接板,主要为保证道路回填结构与桥梁结构的平滑连接; ( 8) 防撞墙。桥面板沿桥长两侧防止车辆坠落的安全结构,对于有横向预应力结构的桥面板,还起到封闭预应力端的作用。防撞墙有现浇式的,也有预制挂装后浇式的,前者是结构
40、连接强度高,后者优点是美观程度容易保证; 八、 桥面施工 桥面施工包括桥面防水、沥青粘结层、沥青混凝土找平层、沥青混凝土面层等; 1.桥面防水。常见的桥面防水材料包括防水卷材或防水涂料,后者工艺性能更好,施工上更方便,因此采用更为普 遍。采用防水卷材时,要求桥面必须干燥清洁,先喷洒沥青粘结层,在粘结防水卷材;而防水涂料仅需清洁桥面后,常温施工即可。防水层厚度一般为 1.53mm; 2.沥青粘结层。材质为乳化沥青,通过沥青洒布车喷洒,施工温度 110130 摄氏度,用量1.11.3kg/m2;需要做温度测试和用量检查实验; 3.沥青混凝土找平层主要指桥面混凝土完成后,由于其平整度指标与面层平整度
41、指标有较大的差异,直接摊铺面层可能难以保证完成面平整度要求的情况下,介于沥青混凝土面层与桥面混凝土之间的过渡结构层。常规沥青混凝土找平层采用的骨料 为 1*2级配碎石、中粗砂和沥青的混合物,施工前应现做配合比,验证按配合比生产的沥青混凝土材料可以保证强度要求和摊铺工艺要求。通常沥青含量在 4.5%5.3%,搅拌加热温度至 160180摄氏度,加料顺序先加骨料并预热、再加预热的液化沥青、最后加砂搅拌均匀。运输过程中需采取覆盖保温措施,现场摊铺时温度不得低于 160摄氏度,利用沥青混凝土摊铺机摊铺,碾压密实度要求达到 100%以上,单层摊铺厚度一般在 57.5cm,碾压设备为 1012吨光轮压路机
42、初压,轮胎式压路机抛光终压; 4.沥青混凝土面层主要指桥梁完成面层 。常规沥青混凝土面层采用的骨料为 0.5*1cm的级配碎石、中粗砂和沥青的混合物,施工前应现做配合比,验证按配合比生产的沥青混凝土材料可以保证强度要求和摊铺工艺要求。通常沥青含量在 4.9%5.1%,搅拌加热温度至 160180摄氏度,加料顺序先加骨料并预热、再加预热的液化沥青、最后加砂搅拌均匀。运输过程中需采取覆盖保温措施,现场摊铺时温度不得低于 160摄氏度,利用沥青混凝土摊铺机摊铺,碾压密实度要求达到 100%以上,单层摊铺厚度一般在 57.5cm,碾压设备为 1012吨光轮压路机初压,轮胎式压路机抛光终压 ; 5.沥青
43、混凝土摊铺过程中,如摊铺过程发生中断,在摊铺结束端,应通过布置与完成厚度相当的木方的方式设置垂直切口,垂直切口以后的少量的用于临时放坡沥青混凝土,在下次继续摊铺时要清理干净。起始段不是刚性结构时,也应设置垂直切口; 6.沥青混凝土摊铺完成后,需要现场钻芯取样验证完成质量,包括压实密实度、材料强度、沥青含量、沥青混凝土蠕变、沥青混凝土实际结构厚度等 。 九、 附属设施施工 桥梁的附属工程,一般包括交通安全系统、电气系统、排水系统、支座、伸缩缝、铭牌等; 1.交通安全类附属设施包括交通标志、交通标线、护 栏、路牙石等。 ( 1) 交通标志包括水路交通标志和陆路交通标志,一般为定制加工,现场安装。其
44、安装的预埋件应在梁防撞墙结构施工过程中预埋或预留安装孔洞。立杆外露部分和交通标志牌均应用底层涂防锈漆,面层涂反光漆; ( 2) 交通标线一般采用黄色或白色乳状含反光颗粒材料,用划线机在加热条件下施工。其中反光颗粒含量及反光度在材料使用前应进行取样实验验证; ( 3) 护栏主要为两侧护栏,较宽的桥梁也有设置中间隔离带的。 两侧护栏常见的有连续的护栏,用于隔离和防撞。一般为低碳合金钢板材或管材加工成型后表面热镀锌,一般带有美观装饰 要求,其中采用油漆面层装饰的也可现场加工;其安装的预埋件应在梁防撞墙结构施工过程中预埋或预留安装孔洞,安装时应先就位调直,在旱死或浇筑混凝土定位。 当桥梁较宽,双向车道
45、完全分开隔离时,如中间的隔离区较宽,通常采用设置绿化隔离带的形式,利用路牙石形成隔离带外型,中间回填腐殖土,种植花草树木;当中间隔离区较小时,隔离设施通常采用预制混凝土隔离带,高速公路上的隔离带通常还装有遮光板,以避免对向车灯光炫目; ( 4) 路牙石,当桥梁两侧布置有人行道时,一般会设置路沿石。路牙石均为工厂化预制,现场安装。 2.桥梁电气系统 桥梁电气包括外线、路灯系统和交通信号灯及监控系统。 ( 1) 外线指桥梁用电设施的高压线接入点、供电变压器、电杆电缆、低压配电柜等。外线接入一般需要和电力管理部门协商沟通,就近接入,实施人一般为具有高压作业资质的单位的专业作业人员。 ( 2) 路灯及
46、管线指桥梁照明系统的预埋管、灯柱基础及预埋件、灯柱灯头、配线及灯泡;其中预埋件以下一般为施工方自行组织现场施工,预埋件以上包括穿线工作,由路灯供应单位组织实施;智能化的路灯还需要在灯柱上安装控制模块并进行自动开关时间设置,灯泡需要满足照度要求和美观要求。 ( 3) 交通信 号灯及监控包括水路交通警示灯系统、陆路交通信号灯系统和监控系统三部分。其中水路交通警示灯一般为太阳能电力,由控制模块自动控制开关,常见的如浮标、净高指示灯、净宽指示灯等;陆路交通信号灯一般带有自动分时控制系统,可根据路况进行组合; 3.排水系统 桥梁的排水系统一般包括集水口、排水管、地面抗冲刷设施构成,通常集水口包括篦子和埋
47、件两部分,一般为铸铁件,预埋和安装在跨间靠近墩柱外缘线的防撞墙或路牙石的边上,埋件下部结排水管,常用材料为耐老化 PVC 管道或铸铁管,用卡具固定到桥身和柱体上,下口距地面高度一般 2050cm,下口正下方一般设汇水池或泛水,防止雨水排下时冲刷地表,便于水排走; 4.支座。 支座是盖梁与梁之间连接的构件,主要承受纵向荷载,具有一定的水平变型或可恢复位移能力,常见的有板式橡胶支座或盆式支座等,其中盆式支座性能更好且耐久,目前应用日趋广泛; 5.伸缩缝 伸缩缝是桥跨间连接的构件,主要保证桥体温度变型的空间余量,同时保证桥面在桥体温度变型后的平整度。常见的有橡胶伸缩缝或钢制伸缩缝等,有节段式的,也有
48、整体式的。其中整体式钢伸缩缝性能更好且耐久,伸缩缝位置平整度更容易保证,目前应用日趋广泛; 6.铭牌 铭牌是桥梁标志,一般采用青铜等材料浇筑,安装在栏杆靠进桥头进入方向,主要描述桥梁名称、里程等信息,也有包括投资方、建造方、建造时间信息的。 十、 常见问题及解决方案 桥梁施工的常见问题包括沉降问题、钻孔桩桩基施工问题、预制桩施工问题、承台施工工艺问题、后张法预应力施工问题、先张法预应力施工问题、各类支撑体系失稳问题、路面开裂问题等等。 1.不均匀沉降 此类问题是道路与桥梁结构互相影响、基坑周边荷载复杂等因素造成的。 序号 原因 处置办法 1 由于桥头路基沉降产生侧向力,导致桥头桩基被推断 等待
49、桥头路基沉降完 成再施工桩基 2 基坑土体垮塌、围堰倾斜、变型、支撑失效,施工空间被压缩 拉锚锚固、卸载、支撑 2.钻孔桩桩基施工问题 此类问题一般为施工工艺控制不到位导致的。 序号 原因 处置办法 1 钢筋笼固定不好、上浮导致桩头钢筋笼偏向一侧 控制混凝土浇注速度,固定好钢筋笼,增加钢筋笼内外箍和十字筋 2 浇筑过程中混凝土导管不能拔出、断裂;混凝土被清洗、离析 控制混凝土导管埋管深度,控制浇筑进度 3 超钻过多钢筋笼下沉、桩头混凝土质量不好 控制钻孔深度 4 超声波测试管堵塞无法进行超声波测试 安装超声波测 试管连接固定要小心,防止漏焊或焊穿 5 扩孔、缩径、卡钻、塌孔 控制垂直度、泥浆和清孔时间 3.预制桩施工问题 序号 原因 处置办法 1 偏桩、断桩 控制查打顺序和垂直度 2 撞头破碎 控制混凝土强度,局部加固 3 周边建筑物开裂、倾斜 开挖减震沟、预钻孔等控制震动和挤土效应 4 桩身开裂 注意运输和保存期间支点争取,混凝土浇筑防止离析等 4.承台施工工艺问题 序号 原因 处置办法 1 坑底击穿 抗管涌验算、保持开挖过程中内外水压差和封底混凝土, 2 围堰渗漏严重无法排水 采取封堵措施 3 围堰支撑变型 进行围堰稳定性、安全性计算,不在支撑上分布过大活荷载 4 承台混凝土开裂 注意降温湿润养护 5.后张法预应力施