浅述桥梁施工中技术质量问题及控制措施

来源:用户上传      作者: 陈旭

　　摘 要：下文通过案例分析,提出了城市建设项目中立交桥的弯梁预应力、连续梁悬臂灌筑腹板、现浇梁施工支架、地质勘探等存在的问题,同时提出了相关的对策，供同行参考。
　　关键词：桥梁；技术质量；措施
　　
　　1 立交桥弯梁预应力的问题
　　弯梁问题实际上在我国最早修建立交桥的过程中已多次发生,但由于没有引起重视,各方都未建立预案。对支座脱空的后果的严重性认识不足,彻底处理往往是重新布置基础、桥墩及支座,损失是巨大的。因此,在城市立交桥曲线半径较小且连续长度较大的匝道桥施工中,事先请有经验的桥梁专家对图纸进行会审是十分必要的。合理的孔径布置是解决弯梁问题的有效方法之一。同时,设计和施工单位在对待类似问题上要查找有关资料,及时发现问题的苗头。弯梁桥受日照影响十分明显,要十分注意小曲线半径的弯梁桥与日照的关系。曲线半径小则要缩短连续梁的连续长度和跨度,避免曲线半径小、连续长度长、跨度大、受日照影响大这4种不利因素同时出现,则可以有效地预防弯梁桥支座脱空的问题。
　　2 连续梁悬臂灌筑腹板开裂的问题
　　某桥连续梁悬臂灌筑施工,在张拉后顺腹板预应力束弯起方向产生贯通裂缝;另一桥连续梁悬臂灌筑施工,在张拉后顺相邻两个节段接缝处出现腹板水平及斜向裂缝。当事故发生后,检查了施工操作过程及资料记录,同时对混凝土强度进行了钻芯取样测试,围绕这2座桥箱梁裂缝的产生,参建各方对施工过程可能出现问题的每一细小环节进行了长达数月的追查。某些施工中的不规范行为一度被认为是裂缝产生的原因,但在对施工过程进行严密检查和监控后,下一节段的悬臂灌筑施工, 2座桥箱梁依然在相同的部位产生了裂缝,之后又经过了长达数月的调查。然而最终查明的原因是设计预应力配束不合理,导致局部混凝土受拉并破坏。对预应力配束和普通钢筋配筋进行调整后,施工才得以顺利进行。下面这2起事故的发生具有相当的代表性,是桥梁悬灌施工中的典型技术事故案例。某桥的节段张拉预应力束设计每束为21<15. 24高强度低松弛钢绞线,弯起角度为45°,很明显,在悬臂灌筑中,一次张拉数值近400t,在45°弯起的情况下箱梁节段所受的剪力十分大,箱梁产生裂缝是必然的。同样,某桥也采用了每束为19<15. 24高强度低松弛钢绞线,由于一次张拉吨位太大,在预应力设置及普通钢筋配置不完善的情况下,箱梁也会产生裂缝。
　　众所周知,裂缝的成因很多,讨论找出裂缝产生的确切原因不是一件很容易的事。在现行的建筑管理体制中,施工现场一旦出现问题,施工单位总是处于被动地位。施工单位的图纸审查一般仅限于一些明显的差错,而深层次的设计方案不合理,很难在图纸审查中被发现。大量的施工实践表明,仅仅由于施工不当造成的事故,处理起来往往较容易;但如果设计不合理造成的事故处理起来往往很难。悬灌梁裂缝事故处理给我们的教训是:在连续梁悬灌施工中,当遇到设计有一次张拉吨位较大的预应力束布置时,应请有经验的专家对设计图纸进行审核,避免在张拉后梁体局部应力过大而产生裂缝的事故发生。
　　3 现浇梁施工支架问题
　　3.1 问题分析
　　近年来,在多座桥的连续梁支架现浇施工中,出现了支架失稳倒塌的大事故。支架倒塌现场,造成人员伤亡,损失极为严重,究其原因,主要是长期以来现浇梁支架在施工中并未引起人们思想上的重视,尤其是忽视了现浇支架设计与施工中的许多细小枝节问题,最终由于小失误而引起大事故的发生。而近来不少规范指南中明确指出的所有支架必须预压的做法,实际上也是值得商讨的。不论地形条件,不论采用何种支架设计,一律无条件预压的做法是不妥的,并不是保证安全的好方法。预压本身的安全风险也很大,对工期和经济效益都不利。况且,经过预压的支架就是安全的吗?支架倒塌的原因主要有4种:地质变化、劣质材料、设计不周、擅自施工。
　　(1)地质方面的原因。对于满堂支架来说,普通的原地面承载力一般是足够的,重要的是要做好原地面的排水和平整硬化工作。对于膺架来说,除了既有公路等少数情况外,大部分地基都要进行处理。如果在软土地基上搭设支架,要通过长时间的预压后得到支架下沉的实测资料,从而对支架基础进行合理的设计。由于地质原因导致支架倒塌的情况常常是:对原有地基的承载力估计不足,如地面下方隐蔽的孔洞、泥浆、垃圾、暗河等,又如台阶式地形中质量低劣的边坡支护,下雨对台阶式地形的影响。如果在混凝土施工中发现支架异常沉降时,已经为时已晚。因此,在支架设计中,对地质条件中潜在的危害要有足够的估计。
　　(2)材料方面的原因。由于劣质的钢材而导致支架倒塌事例也不在少数,尤其是劣质的贝雷片,劣质的钢管扣件。劣质产品的性能远低于设计所要求的指标,在施工中,擅自降低施工设计中的材料性能指标是十分危险的行为。
　　 (3)施工方面的原因。擅自改变施工设计是十分常见的恶习。支架施工与验收中的临时观念很严重,随意减少的连接杆件,擅自决定代替方案,使支架整体受力功能及力的传递分布体系遭到破坏,从而导致因小失大。因此,支架施工必须严格按施工设计进行验收。在考虑了以上4个因素后,经过认真的支架设计、严密的施工组织及验收,完全能保证支架的使用安全。
　　预压的作用又在哪里呢? 一是在软土地基上测试地基沉降规律及加固地基,二是消除支架的压缩变性。那么通常所说的通过预压检测支架的安全性的目的就是一个很大的误区。因为,假如对支架的安全性存有疑问的话,预压的加载过程就是十分危的作业,甚至即使支架通过预压就能保证具备安全性吗? 某桥支架经过预压,在混凝土浇筑完毕后,工人在进行收尾作业时,仍然发生支架倒塌事故。说明经过预压的支架并不一定安全。支架的安全性只有通过科学的设计计算,严格的施工验收才能保证。另一方面,在支架安装好后在空中采用砂袋或者其它材料加载,这种做法也很值得商讨。首先,目前工程施工中使用的支架,弹性压缩量是很小的。其次在底模上用砂袋加载,破坏了底模的平整,而且难以恢复。因此,如果是测试地基沉降,完全可以在地面进行加载,如果要消除支架压缩变形,也不一定在空中预压。总之,一般的地基及支架应该没有预压的必要,如果有必要进行预压,则要认真研究预压的目标,妥善进行预压设计和制定实施方案,达到经济合理的目的。
　　4 地质勘探中的问题
　　4.1 问题分析
　　某大桥深水基础设计为钻孔桩加承台,承台位于河床面以下,施工计划水中3个墩的基础在一个枯水季施工完毕,中标时间为10月份,这是一个不合理的投标时间,使施工准备工作占用了宝贵的枯水季节。经过紧锣密鼓的上场准备, 12月份钢套箱围堰才到场,然后开始了紧张的钢套箱围堰拼装浮运下沉定位等水上作业。待钢套箱围堰下沉到位后,还要搭设平台,施工10根<2.5m的钻孔灌注桩,钻孔桩为嵌岩桩,工期十分紧张。然而,在这样严峻的形势下,又出现了一连串事故,最终在1个枯水季节内未能完成任务,损失惨重。事故之一是钢套箱围堰下沉中遇到了很大的困难。一个墩位处河床砂卵石覆盖层达10多m,卵石直径大,即便设计加工了<40cm的大功率吸泥机,配备了8台20M3空压机日夜不停地吸泥,进展依然缓慢,由于上游流速快,围堰外的砂石不断向围堰内补充。钢围堰每天下沉量仅为几十公分。由于围堰隔舱里灌筑压重混凝土,下沉过程无法保持均衡,导致围堰平面位置偏移严重。另一个墩位处于河床边缘,围堰下方一侧是10多米厚的砂卵石,另一侧则是裸露基岩,围堰下沉几天后则被迫搁浅,采用水下爆破的方法,收效甚微,此处河床面为大倾斜岩面,在围堰直径范围内高差达13m。在采用吸泥和水下爆破的方法勉强将钢围堰下沉至设计高程后,又发生了第2个难题,即钻孔桩的难题。本来在枯水季节留给钻孔桩作业的时间已经比预计的少,但复杂的地质又给钻孔桩施工带来新的问题。在施工组织设计中计划对图纸上标明的不超过2m的覆盖层由吸泥机清除,针对基岩配备了KP2000循环钻机,在安装后循环钻机对大直径卵石层不适宜,冲击反循环钻机自重太大,一个施工平台上无法多台摆放作业,不得已全部换上普通冲击钻,在第2个枯水季节才完成了基础施工任务。详细查阅地质勘探资料,发现如此复杂的河床地形,每个墩竟然只有一个地质钻孔,地形图也以此钻孔资料编制,导致了水中基础施工方案极不完善,如某墩基础为鱼背形石梁冲沟地形,地质钻孔正好处在沟槽中,从而导致图纸上卵石覆盖层厚度、基岩面高程情况与实际出入太大,使施工决策多次失误。施工单位为赶工期,也未能对河床地形进行认真复查。
　　4.2 经验措施
　　这起事故给我们的教训是:在深水基础施工中,准确的水文地质资料是施工方案编制的前提,因地制宜、对症下药、审时度势是深水基础施工的关键。在桥梁施工实践中,还有诸如架桥机事故、钢管拱变形、混凝土裂缝等若干技术质量事故的发生。施工中的错误,往往都是“因小失大”,应该十分注重一些细节处理。同时,由于施工单位在设计审图上一般不够深入,由于设计不完善造成的事故往往后果严重,应特别注重图纸审查的过程,避免施工中出现“将错就错”的现象。

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