山陽(yáng)路立交橋連續(xù)箱梁一次澆筑成型施工工藝

王 文 成， 蔣 愛 民

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概述

山陽(yáng)路互通式立交橋位于河南省焦作市，上跨南水北調(diào)中線總干渠，為該市交通主干線，也是焦作市最大的一座立交橋。主干道全長(zhǎng)840.906 m，跨渠道主橋長(zhǎng)75 m，主跨長(zhǎng)35 m，引橋長(zhǎng)度為289.5 m,機(jī)動(dòng)車道寬16.5 m,非機(jī)動(dòng)車道寬13 m，現(xiàn)澆連續(xù)箱梁8聯(lián),混凝土5 862 m3；匝道橋全長(zhǎng)1 520.32 m，現(xiàn) 澆 連 續(xù) 箱 梁 27 聯(lián), 混 凝 土9 923 m3；匝道路基全長(zhǎng)為3 966.29 m。

山陽(yáng)路互通式立交橋上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁，其中預(yù)應(yīng)力箱梁12聯(lián)、鋼筋混凝土箱梁23聯(lián)。箱梁高度均為1.668 m，梁 內(nèi) 箱 室 為1～5個(gè)，箱室最大凈高1.228 m。

2 箱梁施工的技術(shù)難點(diǎn)分析

矮斷面箱梁設(shè)計(jì)高度一般小于1.8 m，箱梁內(nèi)部?jī)舾咭话銥?.2 m左右。對(duì)于箱梁的施工，傳統(tǒng)工藝采用二次澆筑，第一次只澆筑梁底板和部分腹板，有的則是將底板和腹板同時(shí)澆筑，留下頂板和翼緣板，分界線在翼板腋下5 cm處，待底板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再澆筑剩余部分的腹板和頂板混凝土。這樣施工的優(yōu)點(diǎn)是操作人員對(duì)底板混凝土可進(jìn)行充分振搗，底板質(zhì)量較好?？刂茣r(shí)可視性好，看得見，摸得著并可減輕支架荷載，對(duì)地基承載能力要求相對(duì)較低；缺點(diǎn)是增加了一次施工循環(huán)，對(duì)接茬部位需進(jìn)行鑿毛、接漿處理，并在梁體外側(cè)留有明顯的施工接縫。這種施工工藝不僅工期長(zhǎng)，腹板鋼筋容易污染，接縫影響美觀，而且腹板接縫處容易出現(xiàn)質(zhì)量隱患。端橫梁和墩頂橫梁為鋼筋極密區(qū)，同時(shí)也是波紋管的交叉區(qū)，混凝土鑿毛和鋼筋除污處理的難度極大。

實(shí)驗(yàn)證明：二次施工的試件無論抗壓、抗折強(qiáng)度均較一次成型的試件有不同程度的降低。影響混凝土結(jié)合面強(qiáng)度的主要原因是結(jié)合面的鑿毛質(zhì)量。如果結(jié)合面不鑿毛或結(jié)合面鑿毛質(zhì)量差時(shí)，其抗拉強(qiáng)度竟然接近于0。有資料表明，閉口桿件的最大容許扭矩與開口桿件相比相差近17倍。由此可見，箱梁的縱向水平縫質(zhì)量對(duì)梁體的抗扭能力有巨大影響。

由于施工增加了一個(gè)循環(huán)和接縫的處理，從而明顯造成工期延長(zhǎng)。

因此，為取得質(zhì)量、外觀、工期幾個(gè)因素的綜合統(tǒng)一，必須克服箱梁內(nèi)部空間狹小和一次性澆筑混凝土方量大的困難。項(xiàng)目部通過采用專門的芯模保證作業(yè)箱內(nèi)的空間和條件，確保了混凝土一次澆筑的質(zhì)量。

3 混凝土箱梁一次性澆筑的施工要點(diǎn)

3.1 芯模的制做

要保證一次性混凝土的底板施工質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)底板混凝土的振搗。由于單室底板凈寬為2.15～2.9 m，底板混凝土不可能像空心板小直徑芯模那樣通過腹板混凝土的振搗就能保證底板混凝土密實(shí)。因此，必須采用無底芯模以保證對(duì)底板混凝土的直接振搗并盡可能地加大混凝土的施工作業(yè)空間，而且芯模頂板要留進(jìn)人孔，使工人能夠進(jìn)入箱內(nèi)。為保證工人在箱內(nèi)的操作空間以及芯模的拆卸方便，對(duì)芯模必須采取特殊的施工措施。

(1)芯模的典型形狀。

采用木板和多層板加工，箱內(nèi)采用木撐，芯模不設(shè)底板。這樣實(shí)施，工人在澆筑時(shí)可站在箱梁底模板上進(jìn)行操作，箱內(nèi)的凈空可達(dá)70～80 m，一般身材的工人可以半蹲或趴著施工。中幅箱梁內(nèi)模支撐排架典型形狀如圖1所示。

圖1 中幅箱梁內(nèi)模支撐排架系統(tǒng)圖

(2)芯?？蚣懿捎?0 cm×10 cm方木制作，每個(gè)框架設(shè)支撐，立桿之間的凈距應(yīng)保證有充足的操作空間；框架方木采用楔形連接形式，在支點(diǎn)處用木板釘緊，即保證了支撐牢固，又方便了拆卸。

(3)由于木板或多層板剛度較小，框架木支撐每隔75 cm設(shè)置一道，并且在橫撐上釘縱向方木條，使各支撐聯(lián)成整體以增加其安全系數(shù)，底板澆筑后，工人可在橫撐上趴著施工。

(4)每節(jié)芯板長(zhǎng)度為3 m，便于芯模的重復(fù)組裝、利用，從而盡可能地提高骨架及多層板的周轉(zhuǎn)次數(shù)和利用率。

(5)φ48架管帶頂托安放在芯模底腳預(yù)埋件上，預(yù)埋件用φ12螺紋鋼筋焊接成馬凳，馬凳下墊塑料墊塊，這樣實(shí)施，芯模的重量全部作用在馬凳上，不會(huì)對(duì)底板鋼筋造成擠壓，從而可以保證底板的厚度。

(6)為防止箱內(nèi)的施工人員對(duì)底層鋼筋間距的影響，按每層鋼筋的位置高度加工φ12螺紋鋼筋骨架。鋼筋骨架間用φ12螺紋筋按0.3 m間距焊接成型。鋼筋骨架在箱梁橫斷面上按間距1.5～2 m布置，在進(jìn)人孔處加密，增加支撐力，以保證其在箱梁內(nèi)部施工時(shí)不變形。

(7)在芯模外側(cè)筋上綁塑料墊塊，控制保護(hù)層厚度，防止因鋼筋保護(hù)層厚度不足或裸露腐蝕而產(chǎn)生混凝土裂縫；芯模兩側(cè)與大箱側(cè)板之間采用鋼筋撐桿加塑料墊塊固定，以確保腹板的厚度。

(8)每個(gè)芯模的拆除均從進(jìn)人孔處開始向兩邊進(jìn)行，邊拆除邊外運(yùn)，完整拆除一個(gè)芯模后向里推進(jìn)，使空間逐漸增加。

采用以上措施可以保證在箱內(nèi)有適當(dāng)?shù)牟僮骺臻g，能夠充分振搗混凝土，從而保證底板混凝土的澆筑質(zhì)量。

3.2 梁體混凝土的施工質(zhì)量

3.2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

連續(xù)箱梁的澆筑一般采用混凝土泵車，因此，混凝土塌落度必須滿足要求。根據(jù)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定，在泵送混凝土配合比中，對(duì)碎石級(jí)配的空隙率、砂子的細(xì)度模數(shù)及砂率、粉煤灰和外加劑(主要為減水緩凝劑)的摻量都做了嚴(yán)格的控制。由于施工高度較高，控制入倉(cāng)塌落度為170～190 mm(視澆筑溫度調(diào)整大小)。由于粗骨料為碎石，當(dāng)混凝土塌落度過大時(shí)，梁體外觀顏色較差且易出現(xiàn)流砂、水紋等質(zhì)量通病，故塌落度不易過大。

由于單聯(lián)混凝土量大(單聯(lián)1 300 m3)且地基承載不均勻，加之支架高度差較大，為保證在混凝土初凝前全部澆筑完畢，防止因上述不利因素可能導(dǎo)致的箱體開裂，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中加入了緩凝劑，以控制混凝土初凝時(shí)間為14～16 h。

3.2.2 混凝土的現(xiàn)場(chǎng)施工控制

箱梁混凝土總的澆筑原則是從低處向高處澆筑，盡可能地在混凝土初凝前全部澆筑完畢。

(1)混凝土的澆筑速度。

為達(dá)到單聯(lián)結(jié)構(gòu)的整體性并防止?jié)仓蠈訒r(shí)破壞下層，并保證其在先澆筑的一層混凝土初凝前完成，根據(jù)以下公式確定澆筑參數(shù)。

h≥s/t

式中h為澆筑時(shí)混凝土面上升速度的最小允許值；s為攪動(dòng)深度，以澆筑時(shí)的規(guī)定為準(zhǔn)，一般為0.25～0.5 m；t為水泥實(shí)際初凝時(shí)間。

綜合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，計(jì)劃澆筑15h。

(2)混凝土縱向入模順序。

該順序?yàn)閺牡偷礁?，分三層臺(tái)階澆筑；第一層的臨時(shí)施工縫設(shè)在橫梁處。

(3)混凝土橫向入模順序。

從兩肋對(duì)稱灌入混凝土，通過振搗使之溢出底三角。施工時(shí)注意觀察兩肋倒角混凝土是否密實(shí)。由于底板較寬，需從進(jìn)人孔將泵管深入箱內(nèi)補(bǔ)充底板混凝土，并注意底板混凝土與斜角溢出混凝土的結(jié)合，在結(jié)合區(qū)間內(nèi)保證混凝土骨料的含量。

(4)嚴(yán)格控制腹板混凝土的入灰量。

混凝土在腹板振搗過程中，須在箱梁內(nèi)倒角處進(jìn)行引流，使混凝土從兩腹板向底板中間流動(dòng)，致倒角處達(dá)到密實(shí)。由于采用的是無底芯模施工，若腹板下料過多，易造成箱內(nèi)底板混凝土上翻，從而導(dǎo)致底板超厚。

(5)加強(qiáng)底板混凝土的質(zhì)量控制。

① 箱梁底板由于從腹板下料溢出和底板補(bǔ)灰，往往造成結(jié)合部混凝土不足和骨料不均，為此，要人為地進(jìn)行骨料均勻或補(bǔ)充混凝土。

②由于箱梁內(nèi)操作空間狹小，工人施工極不方便。為保證施工質(zhì)量，振搗設(shè)備應(yīng)完好適用，φ50、φ30振搗棒和平板振動(dòng)器均需配備。

③振搗時(shí)振搗棒不能觸碰底板，振搗棒操作人員與振搗棒開關(guān)人員應(yīng)相互協(xié)調(diào)，振搗棒離開混凝土后要及時(shí)關(guān)閉，防止振搗棒觸擊芯模造成不良影響。

④振搗方向?yàn)閺闹虚g向兩側(cè)振搗，防止底板中部砂漿過多而影響局部混凝土強(qiáng)度。

⑤振搗工在振搗前可站在箱梁底模上施工，振搗完畢應(yīng)蹲在芯模支撐上進(jìn)行收面，不許踩踏底板混凝土，箱內(nèi)的振搗人員應(yīng)與箱外人員及時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，振搗好腹板底角，不能產(chǎn)生過振和漏振。

(6)控制好工作時(shí)間間隔。

底板振搗完后，應(yīng)間隔一定的時(shí)間再上升澆筑腹板和頂板，以底板混凝土初凝前為準(zhǔn)。實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)底板混凝土的情況、天氣情況，適當(dāng)調(diào)整間隔時(shí)間，使底板混凝土塌落度適當(dāng)損失(條件允許時(shí)，底板混凝土的塌落度可適當(dāng)減小，以能泵送為原則)，減少其流動(dòng)性，防止底板混凝土受壓后上翻。腹板澆筑時(shí)，振搗棒應(yīng)插入下層混凝土中充分振搗，使兩層混凝土良好結(jié)合，不留下施工縫的痕跡。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)管理要點(diǎn)

3.3.1 天窗的設(shè)置

作為出入箱室的通道，天窗的大小應(yīng)方便正常體形人員的進(jìn)出，形狀以方型或橢圓形為宜。考慮到內(nèi)模拆卸后從天窗運(yùn)出，天窗的尺寸以長(zhǎng)邊為1 m，短邊為0.8 m為宜。天窗的尺寸不易過大，以盡量減少對(duì)梁體受力的影響，其位置設(shè)置在梁的1/4跨徑處，天窗位置的頂板鋼筋要斷開并留足焊接長(zhǎng)度。芯模拆除后，天窗即可回補(bǔ)?；匮a(bǔ)前應(yīng)對(duì)天窗四周頂板混凝土進(jìn)行鑿毛和頂板鋼筋焊接，清除倉(cāng)內(nèi)的垃圾并在天窗位置吊好底模板后即可澆筑。

3.3.2 箱內(nèi)人員和設(shè)備的配備

箱梁因工作面小，人員配備不宜過多，每箱室內(nèi)一般配備4～5名工作人員。其中，振搗工一人，負(fù)責(zé)底板及腹板底角處的振搗并及時(shí)移動(dòng)照明燈具；開關(guān)振搗棒一人，負(fù)責(zé)按振搗工的意圖及時(shí)開關(guān)、移動(dòng)振搗器；底板收漿抹面一人，及時(shí)對(duì)底板頂面進(jìn)行處理；加固芯模及信息傳遞一人，負(fù)責(zé)加固芯模并及時(shí)溝通箱內(nèi)外信息；箱外配備一人，天氣炎熱時(shí)，還應(yīng)配一定數(shù)量的通風(fēng)降溫設(shè)備。質(zhì)量控制人員應(yīng)旁站，處理可能發(fā)生的其它事宜。

3.3.3 工作面的管理

箱梁由于底板與頂板澆筑有時(shí)間間隔，總體上形成兩個(gè)工作面，底板一般比腹板超前澆筑6～10 m，施工管理難度較大。施工中應(yīng)重點(diǎn)控制兩工作面的間隔時(shí)間，通過下料控制兩工作面的施工進(jìn)度，及時(shí)溝通箱內(nèi)外信息，協(xié)調(diào)箱內(nèi)外人員及設(shè)備的調(diào)配并嚴(yán)密觀察箱內(nèi)的支撐及梁底支架的情況，做到分工明確，人員各司其職，施工井然有序。

4 質(zhì)量通病的防治

其存在的主要缺陷有爛根、裂縫、燒底模、漏振等，筆者從中選擇出幾項(xiàng)并介紹了如何控制缺陷的方法。

4.1 爛 根

通常也稱“爛腳丫”，一般發(fā)生在腹板底角部分。造成的原因是模板側(cè)模與底板處不密貼，混凝土停滯時(shí)間過長(zhǎng)，接頭處初凝不能再塑和前引混凝土坡度過陡。

處理辦法：嚴(yán)格注意腹板側(cè)模和大底的密貼，鎖固緊固件，并在混凝土澆筑過程中不應(yīng)使領(lǐng)先混凝土停滯時(shí)間過長(zhǎng)。間隔停滯時(shí)間以混凝土初凝前為宜，并保持混凝土的分層澆筑程序。

4.2 裂 縫

箱梁的裂縫一般有后張法梁端錨固處的裂縫、腹板收縮裂縫、底板裂縫、頂板裂縫等。

4.2.1 后張法梁端錨固處出現(xiàn)的裂縫

通常發(fā)生在梁端或預(yù)應(yīng)力筋錨固處，裂縫比較短小。其發(fā)生在梁端多與鋼絲束方向一致，在錨固處與梁縱軸的角度多呈35°～45°，運(yùn)營(yíng)初期有所發(fā)展，以后會(huì)趨于穩(wěn)定。其產(chǎn)生的主要原因是端部應(yīng)力集中，錨固區(qū)金屬結(jié)構(gòu)件密集，混凝土質(zhì)量不良所致。

處理方法：錨固區(qū)金屬結(jié)構(gòu)件要認(rèn)真安裝，保證其幾何尺寸。在混凝土澆筑過程中，要保證該區(qū)的骨料含量，不能使砂漿過分集中。因該處鋼筋密集，要采用“插信子”的辦法，保證混凝土振搗密實(shí)。

4.2.2 腹板的收縮裂縫

該裂縫大多在脫模后2～3 d內(nèi)發(fā)生，裂縫通常從上梁肋到下梁肋，整個(gè)腹板裂通寬度一般為0.2～0.4 mm，施加預(yù)應(yīng)力后大多會(huì)閉合。

產(chǎn)生的原因是混凝土收縮和溫差所致。

處理辦法：脫模后及早張拉1/3或1/2，以控制裂縫的發(fā)生。對(duì)混凝土的內(nèi)外溫差應(yīng)嚴(yán)格控制，尤其是在極低的外界溫度時(shí)要加設(shè)暖棚保暖。在夏季，混凝土初凝后及時(shí)將箱室內(nèi)裝滿水并灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)至少7 d。

4.2.3 底板裂縫

由于梁的橫向受力性能與橫向不變形截面有很大的不同，箱梁底板上發(fā)生不規(guī)則裂縫系因腹板與底板受力不均勻所致。

處理辦法：在支架設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮腹板和底板的重量分配，加密腹板支架的支撐能力，使支架受力均勻。

4.2.4 箱梁彎曲裂縫

由于混凝土抗拉能力不足而導(dǎo)致箱梁彎曲裂縫的產(chǎn)生。在分段式箱梁中，一般出現(xiàn)在接縫內(nèi)或接縫附近，梁底裂縫寬度可達(dá)0.1～0.2 mm。

處理辦法：在支架上現(xiàn)澆混凝土要進(jìn)行程序控制，以避免使支架產(chǎn)生橫向荷載或模板部分受力集中。

4.2.5 頂板的裂紋

其產(chǎn)生的原因一般為箱梁混凝土標(biāo)號(hào)高，而商品混凝土塌落度波動(dòng)大，往往造成“過振”現(xiàn)象。商品混凝土一般水泥用量大，易使混凝土在硬化過程中出現(xiàn)較大的干縮而形成裂紋。

控制干縮裂紋的措施：在頂板混凝土收面作業(yè)時(shí)，從一頭開始全斷面抹面并注意排除泌水。

在混凝土初凝前，采用高壓噴霧對(duì)已收面的混凝土進(jìn)行濕潤(rùn)，延緩干縮時(shí)間，待混凝土表面有一定強(qiáng)度后(以手指觸按混凝土表面不沾灰漿為標(biāo)準(zhǔn))立即用透水無紡布進(jìn)行覆蓋，覆蓋后隨時(shí)灑水，保持混凝土表面的完全濕潤(rùn)；炎熱天氣更要適當(dāng)加大噴水。嚴(yán)格控制操作人員不得進(jìn)入混凝土表面，避免踩踏出坑。

4.3 振搗不足或漏振

其產(chǎn)生的原因是混凝土的一次澆筑厚度過大，或未水平分層，或分層不清而振搗不足；振搗間距過大，在振搗器振搗不到的地方形成漏振；在預(yù)留孔、預(yù)埋件及鋼筋密集區(qū)澆筑，振搗方法不當(dāng)。

預(yù)防措施：對(duì)于腹板和鋼筋及預(yù)埋管多的部位，采用以φ30、φ50棒振搗為主并適當(dāng)“插信子”，同時(shí)在模板上安置1.5 kW的附著式振搗器(可吊掛在模板背面的備管上)，將每次振搗時(shí)間控制在5～10 s。還可以施加人工插搗和橡皮錘敲擊等輔助手段。

嚴(yán)格掌握插入式振搗器的操作方法：快插、慢抽，上下抽動(dòng)5～10 cm以觀察混凝土表面不再下降、不再出現(xiàn)氣泡、表面水平、泛出水泥砂漿為宜。建立崗位責(zé)任制，采取定人、定崗、定責(zé)任，現(xiàn)場(chǎng)掛牌監(jiān)督。

混凝土澆筑上料人員應(yīng)服從振搗人員指揮，后臺(tái)人員服從前臺(tái)人員的指揮，下級(jí)人員服從上級(jí)人員的指揮，以防組織混亂，避免澆筑時(shí)分層、分條不清而造成漏振。

5 結(jié) 語(yǔ)

箱梁一次性澆筑的關(guān)鍵工藝之一是優(yōu)化和改進(jìn)芯模設(shè)計(jì)，在保證底板混凝土質(zhì)量的前提下，使芯模盡可能地少占箱內(nèi)空間，在保證其有足夠剛度的前提下便于裝拆。

在一次性澆筑工藝中，要認(rèn)真選擇混凝土的塌落度并控制好底板和腹板、頂板混凝土的間隔時(shí)間，使底板既不拱起，腹板又不出現(xiàn)施工縫痕跡。

嚴(yán)格控制混凝土的澆筑質(zhì)量，控制質(zhì)量通病的發(fā)生。

要以人為本，對(duì)箱梁內(nèi)外的工作配合要求應(yīng)非常嚴(yán)格。因此，在提前做好施工布署的情況下，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工作的管理與協(xié)調(diào)。

作者簡(jiǎn)介:

王文成(1975-)，男， 四川中江人，項(xiàng)目總工程師，工程師，從事水電工程施工技術(shù)及管理工作；蔣愛民(1966-)，女，河南封邱人，工程師，從事水電工程施工技術(shù)及管理工作.