公路橋梁模數式伸縮縫質量控制探討

唐 志，徐向東，杜 鑌

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 5500081)

0 引言

橋梁伸縮縫雖然在橋梁結構中屬于附屬構件，但其對橋梁結構的耐久性及行車安全影響很大。近年來隨著公路交通量的增加，橋梁伸縮縫損壞現象變得十分突出。通過多條高速公路的伸縮縫使用現狀的調研，發現橋梁伸縮縫病害已然成為橋梁運營養護過程中的“頑疾”，很多公路橋梁由于伸縮縫病害影響了行車安全，不得不進行頻繁的維護和更換，導致維護費用大大增加，同時養護維修工作極易造成交通擁堵。隨著越來越多的公路橋梁服役，伸縮縫的問題將變得更為突出，如何確保橋梁伸縮縫設計和施工的質量值得深入研究。

1 伸縮縫設計現狀

1.1 伸縮縫的選型設計方面

在伸縮縫產品選型和設計方面，國內目前尚無專門的公路橋梁伸縮縫產品選型和設計規范，相關技術規范和標準僅從伸縮量要求、伸縮縫安裝寬度要求等方面對橋梁伸縮縫選型進行規定，沒有對伸縮縫承重系統、位移傳動系統和錨固系統的設計提出具體技術要求。現行伸縮縫規范規定，伸縮縫技術指標應滿足設計要求，但是在伸縮縫安裝施工圖中通常沒有提出伸縮縫產品具體的技術指標要求，這就意味著只要伸縮縫的規格和安裝尺寸能夠滿足設計要求，就可以采用。可見，目前伸縮縫的設計并不是真正意義上的選型，而僅是伸縮縫規格的選擇，設計圖中缺少伸縮縫產品質量的控制性指標要求，不能確保廠家能保證伸縮縫產品的質量。

1.2 伸縮縫的安裝設計方面

通過對目前橋梁伸縮縫設計現狀調研，發現在橋梁伸縮縫的設計中存在一個誤區：伸縮縫梁端預留間距與伸縮縫的型號規格相同，即認為當選擇80型橋梁伸縮縫時橋臺處預留的梁端間隙為80 mm，當選擇160型伸縮縫時橋墩伸縮縫處梁端預留間距為160 mm。根據橋梁伸縮縫的設計原理，由于橋梁主梁會發生伸長或縮短，要求梁體在伸長和縮短的情況下均未到伸縮縫的極限值的要求。如果按照上述做法將梁端間隙設置與伸縮縫規格相同，則在安裝伸縮縫時其開口已經達到伸縮縫的最大極限位移量，即此時伸縮縫只能適應主梁的伸長，不能發生收縮，否則將發生伸縮縫拉開、止水帶脫落的病害，同時引起在伸縮縫處發生“跳車”現象。倘若在夏季進行梁體吊裝施工，冬季安裝伸縮縫，則安裝伸縮縫時梁端間隙大幅變寬(圖1)，梁端間隙將>80 mm，此時若強行安裝伸縮縫，極易導致伸縮縫邊梁發生脫空(圖2)，從而加速伸縮縫的破壞。同樣，梁端間距預留量不足時也會發生梁端抵死伸縮縫失效的情況。

圖1 80伸縮縫梁端間距達130 mm示例圖

圖2 安裝的80型伸縮縫發生邊梁脫空現象示例圖

2 伸縮縫施工現狀

2.1 伸縮縫產品質量檢測方面

目前市場上伸縮縫產品形式多樣(包括邊梁截面形式、支承橫梁間距等均不同)，產品質量良莠不齊。質量合格伸縮縫產品是保證伸縮縫耐久性的基礎，現行行業規范對橋梁伸縮縫在型式檢驗及出廠產品的工廠檢測做出了明確的規定，能夠滿足產品型式檢驗和出廠質量檢測的需求。但是，在工地現場對伸縮縫產品質量的控制屬于薄弱環節，目前缺乏交貨驗收的檢測標準，由于工地現場橋梁伸縮縫產品交貨驗收簡單，在產品交貨驗收過程中難以保證實際伸縮縫產品的質量。(1)橋梁伸縮縫屬于定型產品，且種類較多，產品出廠質量檢測都是由廠家自檢，自檢合格后由廠家提供產品質量檢測合格證明、試驗報告等資料，目前橋梁伸縮縫的質量檢測基本上是由廠家來完成的。(2)當伸縮縫產品運到工地后，僅根據廠家提供的資料來判斷產品質量或僅憑外觀檢查來判斷伸縮縫的產品質量，檢查合格后即通過驗收。因此，對橋梁伸縮縫的產品質量檢測有待于進一步加強。

2.2 伸縮縫安裝質量控制方面

伸縮縫的安裝質量控制不單單指開槽安裝伸縮縫的施工質量控制，還包括主梁施工期間預留槽口及預埋鋼筋的施工質量控制。由于橋梁施工規范要求對橋梁伸縮縫安裝質量進行檢測，施工過程中往往重視開槽安裝伸縮縫的施工質量，而不重視主梁施工期間的槽口及預埋鋼筋的施工質量控制。尤其對預制橋梁來說，伸縮縫槽口和預埋鋼筋的施工不符合設計要求的問題普遍存在，主要表現為：預制梁架設后經常出現槽口處梁端間隙寬窄不一，槽口橫向不平順，各片梁呈現錯臺現象(圖3)；預制梁槽口兩側預埋鋼筋位置不準確，在橫向發生錯位及豎向出現高差影響后期伸縮縫的安裝。一般情況下，橋梁工程主體結構包括伸縮縫槽口及預埋筋的施工是由土建施工單位完成，而伸縮縫的施工安裝是由路面施工單位完成，伸縮縫槽口及預埋鋼筋施工質量不但關系到兩家單位的工作面的交接問題，而且土建單位的施工質量影響到路面施工單位伸縮縫的安裝質量。若預制梁槽口和預埋筋的施工質量控制不到位，后期路面施工單位整改和處理的難度很大，影響伸縮縫的整體施工質量。

圖3 槽口橫向不平順示例圖

3 伸縮縫設計和施工質量控制

3.1 伸縮縫設計

3.1.1 伸縮縫的選型設計

針對伸縮縫選型設計中存在的問題，為了更好地控制橋梁伸縮縫的產品選型，建議細化伸縮縫的施工圖設計，在施工圖紙中增加對伸縮縫上述技術指標的要求，對模數式伸縮縫來說可從邊梁截面型式、主梁重量要求、支撐橫梁間距、位移聯動方式等方面提出伸縮縫具體的技術指標要求，為施工單位采用伸縮縫提供明確的依據。伸縮縫的選型設計時不能僅依據縱向伸縮量來選擇，除了考慮梁體的縱向、橫向伸縮及轉角、豎向變位的等變位影響，還應考慮耐久性、防水性、施工性、經濟性等多方面的因素。

3.1.2 橋梁伸縮縫安裝設計

關于如何設置橋梁伸縮縫梁端預留間距的問題，其實現行橋涵設計規范中有明確的規定，之所以會出現梁端預留間距的設計誤區，是因為部分設計人員重點關注橋梁的結構，對橋梁附件伸縮縫沒有給予足夠的重視，甚至沒有按照相關規范對橋梁梁端預留間距或伸縮縫的安裝寬度進行詳細的計算。伸縮縫的安裝寬度與安裝溫度、聯長等因素有關，在不同的實際安裝溫度下，伸縮縫的安裝寬度是不一樣的。因此，伸縮縫設計圖中應給出不同安裝溫度下的伸縮縫的安裝寬度值及梁端預留間距，橋梁伸縮縫安裝寬度應該根據對具體橋梁主梁伸縮量的計算結果進行設置。對于先簡支后連續的橋梁，要根據體系轉換時的施工溫度確定預留梁端間距，當采用先安裝再現澆伸縮縫處的梁端段施工工藝時，梁端的預留間距可根據當天的平均氣溫計算確定。

當安裝寬度與設計不符時在伸縮縫安裝施工現場調整縫寬實施起來很困難，可以通過事前控制方法避免安裝過程中調整伸縮縫的縫寬。具體來說，就是在設計圖中先規定伸縮縫產品的安裝縫寬，要求廠家在生產過程中根據伸縮縫計算結果設置縫寬并加以固定。同時，橋梁伸縮縫應選擇在安裝溫度與設計溫度最接近時進行安裝。

3.2 伸縮縫施工

3.2.1 伸縮縫產品質量控制

現行行業規范對橋梁伸縮縫在型式檢驗及出廠產品的工廠檢測做出了明確的規定，能夠滿足產品型式檢驗和出廠質量檢測的需求。但是，在工地現場對伸縮縫產品質量的控制屬于薄弱環節，目前缺乏交貨驗收的檢測標準，不能保證伸縮縫收貨產品的質量。因此，應盡快制定工地現場橋梁伸縮縫產品質量檢測的行業規范，明確工地交貨驗收的檢測項目和檢測方法，并要求對于到達施工現場的伸縮縫產品應進行嚴格的檢驗。同時，建設單位、監理單位及施工單位都應重視伸縮縫產品質量的檢測，確保現場接收的是合格的橋梁伸縮縫產品。

3.2.2 伸縮縫安裝質量控制

針對伸縮縫施工期間易出現各種問題，施工單位在現澆、預制和安裝主梁時就應該把好質量關，為后期伸縮縫的安裝質量打下良好基礎。針對施工期間容易出現的梁端間隙寬窄不一、槽口橫向不平順、預埋鋼筋位置不準確等問題，建議采用先安裝后封端部的施工工藝，即梁端預留槽口、橫梁及預埋鋼筋在封錨時一并澆筑，不但可保證伸縮縫梁端間隙均勻和預留槽口平順性，還加強了預埋鋼筋的位置和間距施工質量的可控性，有利于伸縮縫安裝質量控制。

為了切實保證伸縮縫的施工質量，還應增加中間施工過程中伸縮縫預留槽口及預埋鋼筋施工質量的檢測，包括對每道伸縮縫的寬度和順直度、鋼筋位置等參數進行檢查。檢測結果既可為土建施工單位的施工質量進行評價和驗收，又能對不符合要求的項目及時處理，有利于提高施工質量。針對現行規范缺乏對伸縮縫槽口及預埋鋼筋檢測相應規定和要求，為加強施工階段對橋梁伸縮縫的施工質量控制，減少伸縮縫病害的發生，結合高速公路建設實際，建議制定公路橋梁伸縮縫施工期間槽口及預埋鋼筋施工質量檢測指標和要求，并納入伸縮縫施工規范，為工程質量管理單位及施工單位在工程實施過程和驗收過程中伸縮縫的檢測提供標準和依據。

4 結語

為了解決目前橋梁伸縮縫應用過程中常見問題，要求合理設計和規范施工，同時還要求要加強對伸縮縫的質量控制，除了對橋梁伸縮縫的工地交貨驗收檢測和對完成安裝的施工質量檢測外，還應增加施工過程中對伸縮縫槽口和預埋鋼筋的施工質量檢測。此外，現行規范缺乏對伸縮縫工地交貨驗收、中間過程施工質量檢測的具體要求，對設計和施工中的技術指標要求不完善，有必要完善伸縮縫檢測、設計和施工技術規范，進一步規范公路橋梁伸縮縫的檢測、設計和施工。