探析大跨度桥梁工程施工要点

发表时间:2021/8/19   来源:《建筑实践》2021年4月11期   作者:许肖肖
[导读] 桥梁建设已成为中国基础建设的新名片。近年来,随着技术的发展,在中国的水域和公路上,可以见到各种形式的桥梁,从而为人们出行提供了的便利。

        许肖肖
        中交三公局第二工程有限公司    天津市 301802
        摘要:桥梁建设已成为中国基础建设的新名片。近年来,随着技术的发展,在中国的水域和公路上,可以见到各种形式的桥梁,从而为人们出行提供了的便利。当前数据统计来看,在我国大跨度桥梁数量已经超过世界大跨度桥梁总数的一半,相关的桥梁建设项目也呈稳步状态进入世界前列。本文主要从现阶段我国大跨径桥梁施工技术角度,分析其中的要点,总结现阶段我国大跨径连续桥梁的情况,分析开展大跨径连续桥梁建设常见的几种施工方法和技术,明确其施工方案和工艺要点,以达到促进桥梁工程的发展的目的。
关键词、大跨度、桥梁、施工、技术、要点、分析
引言:上个世纪,世界上对中国建造世界级大跨度桥梁的技术,存在广泛的争议与怀疑,但近年来,随着我国相关技术和经验的不断积累和发展,现在中国随处可见超过1000米的大跨度桥梁,对此并不让人感到奇怪。在世界范围内,排名前几的跨径最大的悬索桥、斜拉桥、钢拱桥和跨海桥中,中国所拥有的数量比全世界总数一半还多。不仅如此,我国这种大跨度桥梁工程的建设数量还处于上升趋势。为了达到预期的施工效果,各方面的相关施工人员要根据桥梁的各方面施工情况,采取有效的措施,有目的性的把握好每一个施工技术关键,是能够顺利完成施工任务得到保障。
1技术要点分析
1.1避免填料压缩变形
        任何桥梁在施工的过程中,其质量受到各方面影响,其中填料性能将很大程度影响桥梁建设的质量。在桥梁建设前,应选择合适且优质的填料;在施工过程中,应提前采取有效措施避免填料本身及外在因素影响其塑性,降低和避免填料出现沉降差,其次,根据不同填料的有关性质选择最恰当的方法进行处理,从而减小填料之间的间隙,并选用合适的高强度、高刚度的优质填料,以保证桥梁工程的建设质量[[[]李璐杰,赵华岳.探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略[J].建材与装饰,2016(6):130.]]。
1.2软基处理优化
        在桥梁建设过程中,软基处理是一个事关桥梁安全质量的重要因素,桥梁的软基处理方法与桥台基础处理方法不一样的是,软基处理后需要的沉降稳定时间比较长,即使软基得到很好的处理,其地基的固结程度也难达到100%,如果相关的处理没有达到要求,很容易造成两者之间出现沉降差,这样就会导致桥台整体变形,从而在使用期间,容易影响道路行车及相关人身安全,导致巨大人力、财力损失。
        在此情况下,出现了刚性钻孔灌注桩技术,这是基于桥台软基情况,对应出现的软基处理技术,这种技术的使用现在十分常见。一旦发现软基情况,经过该技术处理后,不仅会对桥台基础软基稳定性得到极大提高,其沉降几乎不会发生;软土地基有很多种处理办法,一般常用的是置换法、深层搅拌桩法和排水固结法等。因此,我们必须根据不同的软基情况,结合桥梁设计要求和现场条件等多方面因素,选择合适的软基处理方法进行优化,以保证工程的顺利进行及后期施工质量控制。
1.3项目操作
        一般情况,在桥梁施工过程中,通常都是先对桥梁下部机构进行施工,然后进行桥梁上部结构施工,上部结构施工完成后再进行桥面附属施工作业,最后再进行路面施工,这种施工顺序,有时会把施工重点放在路面基础设施的质量上,忽视公路桥梁过渡段的基础桥台施工,并习惯性将其安排在施工周期结束时;尤其是那些工期较紧的桥梁工程中,有的施工单位长期处于抢修阶段,导致过渡段填筑桥台的压实质量达不到要求,在施工后和后期使用中产生较大的沉降变形。还有桥梁过渡段的空间问题,其狭小的空间不便于压实机械操作,也会大大影响填充压实的程度,从而成为制约桥梁工程施工质量的一个重要问题。
1.4自然侵蚀的影响
        在桥梁建成后,除了建设中的受到的各种因素影响外,还会在大跨度桥梁工程的日常使用和运营中,受到填充物质量、性能和重量,车辆荷载,地基沉降等各种因素的影响。桥台台背的填充物也很有可能发生膨胀产生裂缝问题。在自然界各种因素侵蚀的影响下,这些裂缝会发生变化,导致充填孔隙率的变化,引起充填病害,强度降低。随着使用时间的增加,沉降量也逐渐增大,因此会影响过渡段的稳定性。在极端环境的影响下,积水可能会带走部分材料,导致填料发生沉降变形,给桥梁的稳定性及车辆行驶安全性带来严重后果。因此,在桥梁工程建设过程中,我们应该提前考虑并认真处理这样可能发生的问题,通过相关技术,将自然因素对桥梁的侵蚀影响控制到最低,提高桥梁工程质量及安全性。
2施工质量的控制
2.1影响因素分析
        大跨度桥梁建设是一个复杂的工程,其施工质量的影响因素有很多,大多集中在桥梁施工的材料质量、技术先进程度、管理经验及相关设备操作等方面。因此,为了避免各因素对桥梁建设的影响,我们可以从以上几个方面入手。保证良好的施工质量对于建设大跨度桥梁具有重要意义,因为其基础就是施工质量,也是整个工程施工过程顺利进行的保证。在建设过程中,有必要建立专门的管理部门,制定相应的管理措施,对易发生施工质量的关键部位和环节进行监督和管理,完善相应的质量控制体系。对相关技术人员的水平和质量的要求也是很高的。我们要结合多方面因素,综合管控,减少不良因素对桥梁质量的影响,不仅要能够结合实际的技术要求和现场质量监控,而且还要监督桥梁施工的综合因素,通过多种方式,充分发挥技术人员的优势,并确保大跨度桥梁的施工进度和质量[[[]杨德灿,孙杰,胡荣根.大跨度悬索桥的施工程序及技术要点分析[J].交通科技,2004(1):13—15.]]。
2.2施工质量控制内容
2.2.1施工前期质量控制内容
        建造一个大跨度桥梁,应该首先进行审查图纸,因为图纸是勾勒桥梁的一个重要基础,每个阶段的质量控制都必须把控好,从而使之后施工可以更好地进行;同时在早期要对桥梁施工图纸进行分析,为现场临时设施建设做好准备,还要进行对安装、校准和使用机器和工具方面进行细致的检查工作,必须对现场测量并重新检查测定。在施工开始之前,要查看每个项目,并监督工作。

在检查过程中,如果出现不合适的技术要求和非合格材料问题,应及时与承包商沟通,以确保在检查后,工作符合预期的工程要求。最为关键的问题是控制桥梁的质量,达到满足目标要求,我们可以使用当前阶段我国建造大型建筑桥的方法,包括最常用的后导方法、前瞻控制方法、适应性控制方法等。建设长跨度桥梁时,工作人员的主要目的是根据实际情况,减少施工问题,选择适当的控制方法,并根据施工现场的实际状况控制整个项目的进展。该方法着重于以下几种特性:控制方法,不同的设计控制方法有不同的纠正计算模式,并选择适当的控制方法可以解决桥梁建设过程中出现的各种缺陷;过滤方法,不同的要求应符合科学和合理的控制方法,因为理性和科学性选择将直接影响测量的准确性[[[]邓敏捷,苏超云.高墩大跨径桥梁稳定性设计及施工技术要点分析[J].中国水运(下半月),2016(7):196.]]。
2.2.2施工过程中的质量控制内容
        建筑质量的核心点在于建筑用的原材料质量,在建造大跨度桥梁时很多时候存在原材料质量问题。因此,材料的质量控制要严格按照相关的国家法律和行政规定以及相关条例控制和监督;材料是通过提交给相关部门和人员进行安排验收,严格认真的按照国家规定的检验标准进行检测并报告;只有通过检验的合格材料,才能用来进行桥梁建造。
        用于大跨度桥梁施工的各种材料,其质量和标准要求更高,所使用的各类建筑材料必须保证符合相关工程技术标准。混凝土作为各种建筑工程中必然用到的材料,大跨度桥梁工程也不例外,这种工程施工比起普通建筑对建筑材料的要求的更高,其混凝土的强度和质量对桥梁工程质量有着至关重要的影响,因此水泥及其外加剂的选择必须慎之又慎。混凝土在大跨度桥梁工程中,一般选用体积较小的,骨料的选择也很重要,一般选用矿渣粉或I级粉煤灰制成胶凝材料等。但在桥梁工程施工的具体进程中,配合比也是要重点关注的,要严格按照设计标准进行。在满足桥梁建设施工要求的前提下,应采用较小的混凝土坍落度,控制水和灰的比例,并根据桥梁的设计进行合理选择。其他辅助材料的添加和配合比应严格按照相关设计要求操作。
3座大跨度连续桥梁的施工技术
3.1浇铸支撑方法
        这种方法是一种比较老旧的方法。只有在安装了支架后,施工才能进行,需要在支架上进行桥梁施工。如果使用多跨桥结构的承托方法,在移除桥托结构后仍可以重复使用。实际上,在施工人员取下桥托后,桥体的重量可以由桥梁本身去承受,这样就可以一段一段,一层一层,以箱形截面的方式进行多跨连续桥梁施工。
3.2悬臂施工方法
        通过这种方法建成的桥梁其桥墩是相对称,这样的好处在于,对称分布的桥段下,其船运和车辆在桥下行驶不会受到影响[[[]张春林.桥梁工程中悬浇连续梁施工工艺的应用探析[J].公路交通科技院应用技术版,2019(3):212-215.]]。在设计过程中,必须保证的是桥墩和梁的稳定性和固结性,这是桥梁施工过程中的重点和困难。
3.3逐孔施工方法
        逐孔施工方法与支座支撑浇铸法有所不同,不同之处在于,它是一个孔一个孔的现场浇铸,在同一时间把支座只设置在单一的跨梁上。待这个跨梁完成预应力工程后,然后再把支座移至下一个跨进行逐孔施工,这样就会很容易导致系统转换问题。在逐孔施工法的实际应用中,需要一定数量的支架,但与支撑浇铸法相比,支架数量较少,可以多次使用、效率高、速度快。主要用于结构相对简单的中跨连续桥梁[[[]曾广彬.大跨径连续梁桥施工技术[J].施工技术,2018(S1):1140- 1142.]]。
3.4推法施工
        此方法是需要一定条件才能实现,即需要设置预制场地,通过分段预先定制好设计要求的桥梁,采用水平千斤顶进行推法施工。根据长期实践,我们实现了两种施工方式,即单点推法和多点推法。施工必须的主要装置有卧式垂直千斤顶和拉杆千斤顶。这些设备要求相对简单,且有很多优点,成本低、施工平稳、易操作等,可以应用的范围非常大。分段预制推法施工方法适用于各种地形,如深水、山谷、高墩,其结构整体性较好,施工段长度完全可以根据工程情况和场地要求灵活调整,不受太多限制。然而,推法施工并不是万全的,在推法施工过程中,桥梁的受力状态是多变的,不可控的,特别是在设备运行和施工过程中,这就对梁的结构设计提出了更高的要求,需要质量和稳定性及承受能力更搞得梁,因此这种方法更多用于等截面连续桥梁工程[[[]朱少杰.组合结构箱梁桥连续顶推施工技术研究[J].公路交通科技院 应用技术版,2010(11):189-192.]]。
4施工仿真分析
         4.1 仿真分析模型
        在确定施工方法后,需要考虑实际施工中的操作控制过程。在这一内容中,钢箱梁的受力、变形安全和顶进安全将直接对运营过程起到决定性的作用。为此,建立了本工程的仿真分析模型,确定了提升级数、安全稳定和提升梁,并应用大型通用有限元分析软件建立了平面非线性有限元仿真模型。
         4.2 起顶量确定
        在钢箱梁顶进施工中,确定不同顶进点的顶进梁是关键内容。对于主缆,自由悬索状态下的索夹节点与成桥状态下的索夹节点之间存在一定的竖向位移差。针对不同吊索,确定了具体的设计长度,说明钢箱梁顶进梁的实际确定需要能够满足这种竖向位移差的变化要求。同时,在具体的桥面施工中,还要考虑理论线形与实际线形之间的误差、温度效应的修正、主缆的安装误差以及荷载的影响,即,通过对钢箱梁顶进过程的仿真分析,得出了主跨多个临时墩的顶进方案,并通过数值分析推导出一种较为理想的钢箱梁无应力线形顶进方法。
5总结
        近年来,随着我国桥梁技术的不断提高,我国大跨径连续桥梁数量和项目的不断增加,对此的相关探索研究也越来越深入,重点研究方向在于如何进一步提高施工安全性、适用性、经济性以及可靠性,这是桥梁工程行业普遍关注的重点。由于我国地形差异较大,山脉、河流、峡谷等地形各式各样,因此为了经济发展的需要我国几乎每年都在建造各种类型的桥梁,同时也在不断创新,各种打跨度桥梁建设现在不断推进,我们也在桥梁施工过程中总结经验沉淀基础,有机结合新技术、新材料、新设计进而满足我国新型桥梁建设的需要,为我国的桥梁工程事业做出贡献。


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