4注重规范设计与施工相结合 提高工程建设质量侯金龙.docx

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4注重规范设计与施工相结合提高工程建设质量侯金龙

注重规范、设计与施工相结合

提高工程建设质量

侯金龙

中国路桥集团第一公路工程总公司

提要:

通过多年来大量的工程实践，我国公路、桥梁工程的建设水平已提升到一个新的高度，工程技术人员也已掌握了建造各类桥梁和修筑高速公路的关键技术；但在当前公路、桥梁建设的工程实践中，尚存在一些在技术规范、勘测设计、工程施工中不容忽视的问题，本文从如何注重完善技术规范和工程设计、提高工程质量等方面阐述了见解，提出了相应对策措施。

关键词:

混凝土桥梁沥青路面技术工程质量

改革开放以来，国家加大对交通基础设施投资力度，公路建设以前所未有的速度发展。

跻身世界领先水平的深水高墩大跨桥梁越来越多地耸立在我国的大江大河和近海之上，高速公路在祖国大地已交织成网。

通过大量的工程实践和技术创新，我们已掌握了建造各类桥梁的关键技术和公路工程施工的前沿技术，取得了可喜的成绩；但在工程的建设中，不论是沿袭传统经验，还是在新技术、新结构、新工艺和新材料的应用上，不论是在设计理论，还是在技术标准、施工工艺等方面，仍然存在着很多不容忽视的问题，尚有待于我们把设计与施工有效地结合起来，不断探索新的机制，研究解决新情况、新问题的措施，否则将影响到公路建设的长期投资效益和可持续发展的战略目标。

1桥梁预应力技术

1.1张拉阶段初应力的不足，使有效预应力难以按设计要求建立

对多根力筋的预应力钢束实施张拉时，其程序一般为从零开始，先张拉调整到一定的初应力状态后，再正式分级张拉至设计要求的控制应力。

在正式分级张拉的初始阶段，就必须使钢束中所有力筋的张紧程度、弯曲程度能调整到一致，且应力基本相同，以建立起最终的准确的、设计要求的预应力值。

对预应力筋的初应力的设定，《公路桥涵施工技术规范》中仅给出一个范围。

在实际的张拉操作中，应根据预应力筋张拉过程中应力与变形的关系，以及初应力大小与最终建立的控制应力的关系，根据钢束长度的不同来决定初应力取值，不能一概而论。

根据经验，一般认为，对跨径30以下的梁，初应力取10～15％控制应力较为适宜；30－60m之间的梁，取15～20％控制应力更为合理；跨径大于60m的结构，则应取25％控制应力作为初应力。

这样的取值处理，应更能符合结构的实际情况，保证设计要求的有效预应力的建立。

建议在设计中应作相应的考虑。

1.2滥用超张拉方法，会使结构处于不安全的状态

对预应力混凝土结构，建立准确、符合设计要求的有效预应力指标尤为重要。

但在工程实践中，技术人员应掌握技术标准，结合工程采用的预应力体系、张拉材料和设备，确定合理的超张拉方案，避免不结合实际的超张拉，甚至“宁大勿小”的滥用。

实际上，在预应力混凝土结构中所建立的有效预应力值距设计值过小或过大都是不利的。

有效预应力值过小（或张拉阶段预应力值损失过大），结构可能过早出现裂缝。

而有效预应力值过大，虽然结构的抗裂性较好，但因抗裂度过高，预应力筋在承受使用荷载时经常处于过高的应力状态，与结构出现裂缝的荷载很接近，往往在破坏前没有明显的预兆即产生脆性破坏；另一方面，导致结构的反挠度过大或张拉区出现裂缝，同样严重危及结构的使用安全。

建议在设计中应对此作出明确的规定。

1.3后张预应力孔道真空辅助压浆新技术的推广应用，使结构的整体质量得到提高

后张预应力孔道压浆的目的之一是防止预应力筋的腐蚀。

理论上，应充分重视结构的细部设计，加强桥面防水及预应力筋锚固部位的防水处理，压入孔道内的水泥浆在硬化后必须充满整个孔道且密实，无空洞现象，以防止侵蚀介质侵蚀预应力筋，起到有效防护的作用。

但大量工程实践证明，传统的后张预应力孔道压浆的质量一直存在问题。

传统压浆方法和水泥浆固有的泌水特点以及收缩徐变特性导致锚头下15-20cm左右的水分无法排除，有害气体的侵入直接腐蚀锚具，加固时，常发现有黄色小水滴漏出，加之工艺存在着较多不确定因素，致使桥梁使用寿命降低。

结构的细部设计、孔道材料和成孔的方式、水泥浆品质、技术与工艺的合理性、机具设备的可靠性以及施工中的组织与管理，都会直接或间接地对压浆的质量产生影响，而这些影响最终必然会在结构的耐久性方面反映出来。

而具有较高线膨胀系数和较低弹性模量等基本性能，在压浆被破坏后仍能防止侵蚀物质侵入的高密度聚乙烯和聚丙烯等塑料管的出现，推动了真空辅助压浆新技术的发展。

此项技术比传统的压浆方法有更高的可靠性，确实能起到保证工程质量和提高结构耐久性的作用，因此应在我国的预应力混凝土桥梁结构中大力推广应用。

建议从设计阶段开始推广应用。

严格来说，真空辅助压浆技术是传统压浆工艺的一种补充和改进，在推广应用时还有一些技术问题需要得到解决，如水泥浆性能的改善、专用添加剂的研制和生产、设备的配套、塑料管道的加工生产、对压浆质量进行检测的手段等等，都应进行进一步的研究，以形成一套完整的工艺技术方法。

另外，还有必要在推广应用并总结经验的基础上，适时制定塑料波纹管的产品标准，编制真空辅助压浆施工技术规程，以使该项技术能在工程中规范有序地使用。

2悬臂施工的预应力混凝土梁式桥

我国的变截面的预应力混凝土梁式桥多采用悬臂法施工，而且悬臂浇筑法用得较多，悬臂拼装法用得相对较少。

悬臂浇筑法在我国的预应力混凝土梁式桥中得到了普遍应用，施工工艺也比较成熟，但其突出问题是梁体混凝土的开裂。

尽管前些年对该类桥梁的混凝土裂缝问题展开过调查和分析研究，采取过一些相应措施，并收到了一定的效果，然而混凝土的裂缝问题并未得到真正的解决，甚至在近年建成的某些桥梁中这种现象还比较严重。

其产生既有设计梁体、墩身布筋稀而粗的原因，也有施工材料、工艺等方面不到位的原因。

因此有必要在现有认识的基础上，对此作进一步深入的探索，特别对可能会影响结构正常使用或结构耐久性的关键问题要加以研究并解决。

悬臂拼装法有很多优点，如梁体节段的预制可实现工厂化生产，施工质量较易控制；上下部结构可平行作业，施工速度快；节段混凝土的龄期较长，徐变收缩变形值较小，可减小结构的附加内力等等。

国外工程实践经验也表明，悬臂拼装对跨径小于100m的多跨长桥是一种效率高、经济的施工方法。

但从我国用悬臂拼装法建成的若干座桥梁来看，其效果并不理想，不论是湿接缝还是干接缝，存在的主要问题是由于梁体节段之间的接缝不密贴，使得通过接缝处的预应力筋有过早产生锈蚀的可能，从而降低了结构的耐久性。

悬臂拼装法对施工的精度要求很高，桥梁的跨径越大，其影响也越大。

在预制方面，不论采用长线台座还是短线台座，所有节段都必须保证较精确的外形尺寸以及各节段之间的准确定位接合；其次体现在拼装的精度上，由于混凝土是一种弹塑性材料，其龄期、温度的变化和材料的变异性等因素均会影响到节段混凝土的变形，使原来准确的尺寸变得不准确，拼不上或者接缝不密贴是必然的，最终只能在接缝处垫钢片或其它材料进行调整。

根据悬臂拼装法精度要求高的特点，不仅在设计时应充分考虑到各种因素的影响，使结构在各阶段的受力状况趋于合理；更重要的是在施工阶段，精度要求高意味着施工人员必须具备良好的素质，要有较高的技术水平和管理水平，在施工的组织、工序的衔接安排、机具设备的配套、质量控制等各方面都应有非常严密的管理措施。

鉴于国内在悬臂拼装施工方面的经验、现状和水平，对这种施工方法暂不宜推广应用，而应在吸取国外先进的成功经验以及对这种桥型和相应的施工方法有充分认识、能确保工程质量的基础上，再进行推广应用。

3空心薄壁墩墩身的裂缝

对悬索桥、斜拉桥的索塔和其它一些桥梁的高墩，现大多采用空心薄壁结构。

虽然这种结构形式有很多优点，但普遍存在墩身混凝土开裂的问题。

裂缝一般位于接近实体混凝土的部位，特别是与承台连接的墩身底部附近更易产生，而且这种裂缝是对称出现的，类似的现象已经数座桥梁所证实。

空心薄壁墩身多为普通钢筋混凝土结构，结构的特性决定了其在与实体混凝土连接的附近容易产生裂缝，例如在与承台连接的墩身底部附近，由于承台一般为大体积混凝土结构，其温度应力的变化、混凝土龄期的不同都会对墩身结构的变形产生影响，加之在连接处构造尺寸上的突变，这些因素使得墩身薄壁结构的变形与承台结构的变形产生了不一致，当墩身混凝土因变形过大而产生的拉应力超过其容许值时，裂缝就不可避免而随之产生，对称裂缝的出现更说明了这一点。

要解决这个问题，防止出现裂缝，首先要从设计着手，对于空心薄壁结构与实体混凝土连接处，应有一个构造尺寸上的过渡段，即从实体混凝土逐渐过渡到空心结构，而不是从实心混凝土段突变到空心结构；对于空心薄壁结构的配筋，宜布置细而密的防裂钢筋和箍筋，不能仅满足受力钢筋的要求而忽视构造钢筋的要求。

其次，施工时亦应注意选择确定合理的混凝土配合比，水泥用量不宜过大，加强对混凝土搅拌和振捣工艺的管理，注意对混凝土的养护，减少其内外温差，或将一定高度的墩塔身与部分承台混凝土同步浇筑。

认真做好这些工作，则空心薄壁墩墩身的裂缝就不易发生。

4沥青路面设计规范应推进路面设计的不断进步

目前我国沥青路面早期破坏较普遍且较严重，这涉及设计标准、技术规范、工程施工等多方面原因，但沥青路面设计规范对沥青路面设计的影响不可忽视。

4.1路表弯沉设计指标不能包容、反映沥青路面结构的多样性及各种破坏类型

（1）路面弯沉：

沥青路面设计是以路表弯沉作为主要设计指标的。

路表弯沉是路面的整体结构，包括路基、路面在载荷作用下的竖向位移量。

它反映道路整体结构的抗变形能力，也就是道路的结构整体的刚度。

它一方面是总体的综合性指标，另一方面是反映变形的指标。

路面在相同的结构组合和材料类型下，路表弯沉的大小，可以反映出路面结构的抗变形能力，路表弯沉值小的路面结构具有较大的承载能力和较长的使用寿命。

但实践证明，路面在不同的结构组合和材料同类型的情况下，路表弯沉值大的路面结构，其承载能力或使用寿命并不一定会比路表弯沉值小的路面结构差；反之，亦然。

尽管规范中对路表弯沉公式有各种修正系数进行修正，但不能彻底解决弯沉指标在路面设计中存在的问题。

弯沉指标，控制不了变化多样的结构组合和多样的材料类型的路面变形破坏。

（2）路表弯沉与路面破坏：

在半刚性路面结构破坏调查中发现，路面破坏时的路表弯沉有不同的值。

破坏点出现在基层底面，主要是该处弯拉应力超过了材料的疲劳强度，这时路表的变形量很小；而后裂缝在基层内扩展，另外，也向沥青面层扩展；随后路表出现裂缝或网裂，变形增大。

这就产生了认定是基层开裂为破坏状态，还是路表出现裂缝或网裂变形较大时为路面结构破坏状态的问题，而这两种情况的路表弯沉值有很大差别。

又如在柔基层上的沥青路面，破坏点可能出现在沥青面层底面，而后裂缝不断扩展并反映到道路表面；破坏点也可能出现在沥青层内部，由于剪切变形发展和积累，路表出现车辙变形，这两种变形破坏，路表的弯沉也不相同。

由于路面有不同的结构组合和材料类型，它的应力、应变场，相应有不同的结构破坏形变，应采用不同破坏标准。

而弯沉指标是路基、路面的综合性指标，对于结构组合和材料类型多样化的路面结构，无法反映和包含路面结构的多样性及各种破坏类型。

以弯沉作为设计主要指标欠妥。

4.2沥青面层的弯拉指标控制作用不强

由于目前我国沥青路面基层多采用半刚性基层，这种结构，在沥青面层底面和半刚性基层底面的应力状况和大小，是随上、下层的刚度比和层间接触条件而变的，它受路表弯沉影响很小。

路表弯沉指标也无法控制面层底面和基底底面的应力状况和大小。

沥青路面层间接触为滑动状况时，沥青面层底面应力，可能处于受拉状态，但是其疲劳寿命仍大于半刚性基层。

在设计中沥青层底面弯拉应力验算起不到控制作用，具有控制作用的是半刚性基层底面拉应力，可是规范对半刚性基层的控制指标是无侧限抗压强度。

4.3沥青路面组成设计规范有待完善

设计规范说：

“选择各层的级配时，应至少有一层是I型密级配沥青混凝土，以防止雨水下渗。

三层式沥青层的表面层采用抗滑表层时，中面层应用I型密级配沥青混凝土，下层宜根据当地的气候、交通量采用I型或II型沥青混凝土。

双层式沥青面层的表面采用抗滑层时，下面层应用I