懸索橋鋼箱梁UHPC橋面鋪裝施工技術(shù)探討

郭照輝

摘要：根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)超高性能混凝土研究表明：UHPC橋面板的應(yīng)用能有效解決鋼橋橋面鋪裝層極易損壞和鋼結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂問(wèn)題，具有良好應(yīng)用前景，但是在實(shí)際工程中應(yīng)用研究較少，施工研究成果欠缺，對(duì)此本文以建元高速公路項(xiàng)目紅河大橋700m跨懸索橋鋼箱梁UHPC橋面鋪裝施工為依托，歸納總結(jié)其施工組織、現(xiàn)場(chǎng)攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的施工技術(shù)要求，為行業(yè)內(nèi)類(lèi)似工程施工提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：錨超高性能混凝土;橋面鋪裝;疲勞開(kāi)裂;施工組織

1.引言

超高性能混凝土，簡(jiǎn)稱(chēng)UHPC（Ultra-HighPerformanceConcrete），也稱(chēng)作活性粉末混凝土，超高是指其具有超高的力學(xué)性能和超高的耐久性。UHPC的抗壓強(qiáng)度是普通混凝土的4倍，抗折強(qiáng)度是普通混凝土的10倍，彈性模量是普通混凝土的1，2倍，徐變系數(shù)是普通混凝的15%。UHPC作為一種新型的材料，不僅可以減輕了結(jié)構(gòu)的自重，而且能減少了鋼材用量，增大結(jié)構(gòu)剛度、穩(wěn)定性和整體性。

本文以目前國(guó)內(nèi)理論研究成果的基礎(chǔ)上，以建元高速公路項(xiàng)目紅河大橋700m跨懸索橋鋼箱梁UHPC橋面鋪裝依托，歸納總結(jié)其施工組織、現(xiàn)場(chǎng)攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的施工技術(shù)要求，為行業(yè)內(nèi)類(lèi)似工程施工提供參考與借鑒。

2.工程簡(jiǎn)介

本文載體為云南省紅河州建元高速工程項(xiàng)目紅河大橋700m簡(jiǎn)支鋼箱懸索橋。鋼梁為整體式流線型鋼箱梁結(jié)構(gòu)。鋼箱加勁梁全寬29.5m，由頂板、底板、橫隔板及縱腹板組成，中心線處梁高2.994m，頂板厚度12mm，外側(cè)設(shè)置風(fēng)嘴，橋面鋪裝層設(shè)計(jì)為50mm-UHPC和45mm-SMA-13，橋面總面積約16060m2。

3.施工組織

3.1 倉(cāng)面區(qū)段劃分

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)備倉(cāng)情況，將16060m2的路面共劃分為18個(gè)倉(cāng)面，上下游倉(cāng)面對(duì)稱(chēng)，單幅對(duì)稱(chēng)澆筑。18個(gè)倉(cāng)面分為3個(gè)類(lèi)型，分別為84m×11.5m，72m×11.5m和92m×11.5m。各倉(cāng)面接縫處作為施工縫，施工縫必須間距鋼箱梁節(jié)段連接縫距離5m以上，且在施工縫處增加S型異型鋼板進(jìn)行局部加強(qiáng)。UHPC橋面澆筑倉(cāng)面劃分如0所示：

3.2 主要施工設(shè)備配置

UHPC橋面布料、攤鋪、整平施工采用超聲波UHPC布料攤鋪整平一體機(jī);UHPC拌制采用立軸行星式攪拌機(jī);UHPC拌合料運(yùn)輸采用3t叉車(chē)運(yùn);UHPC混合料上料采用25t汽車(chē)吊。主要施工設(shè)備配置如所示：

3.3拌和產(chǎn)能分析

針對(duì)目前UHPC施工相關(guān)數(shù)據(jù)欠缺問(wèn)題，無(wú)行業(yè)規(guī)范數(shù)據(jù)參考，故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)拌和試驗(yàn)，項(xiàng)目所使用的UHPC原材料為國(guó)外進(jìn)口預(yù)拌的干混料配合比如0所示：

試驗(yàn)分析總結(jié)成果如下：

（1）完成1臺(tái)機(jī)（0.87m3/臺(tái)機(jī)）砂子及預(yù)混料的上料時(shí)間共計(jì)18分鐘;

（2）砂子和預(yù)混料上料完成后攪拌3分鐘，加入水和外加劑用時(shí)2.5分鐘，再次攪拌4.5分鐘，加入鋼纖維用時(shí)3分鐘，繼續(xù)攪拌3分鐘，即完成拌制過(guò)程用時(shí)16分鐘;

（3）UHPC拌和料卸完至料斗中需4分鐘;

綜上所述，UHPC拌和料從上料至出機(jī)完成共需38分鐘。

3.4拌和產(chǎn)能與鋪裝速度分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段攤鋪效果表明UHPC混合料澆筑后在平均32℃條件下噴霧保濕約30分鐘會(huì)產(chǎn)生結(jié)皮現(xiàn)象，故應(yīng)保證UHPC拌合料從拌和出機(jī)至澆筑整平養(yǎng)護(hù)等工序完成時(shí)間控制在30分鐘內(nèi);而超聲波UHPC布料攤鋪整平一體機(jī)施工速度為15m/h，則單位時(shí)間內(nèi)需要的UHPC拌和料體積V=11.5×15×0.05=1.125m3，而立軸行星式攪拌機(jī)（間歇式）一臺(tái)機(jī)產(chǎn)量為0.87m3，折算為單位時(shí)間產(chǎn)量為1.37m3/h，為保證現(xiàn)場(chǎng)鋪裝，故配置2臺(tái)攪拌機(jī)進(jìn)行混合料拌和。

4.施工要點(diǎn)

4.1 施工流程

UHPC（超高性能混凝土的簡(jiǎn)稱(chēng)）高強(qiáng)度橋面板施工工藝流程如圖所示：

4.2 橋面鋼筋安裝

橋面鋼筋安裝前，應(yīng)對(duì)橋面進(jìn)行清理，保證橋面無(wú)雜物、無(wú)污染，將長(zhǎng)度為200mm～300mm的墊層鋼筋沿縱向每隔2m平放一根在橋面上，橫向不能留間隙，確保每根縱向鋼筋底下均能有墊層鋼筋，直徑10mm，墊層鋼筋橫向放置。完成全部工作后采用鋼直尺及水平尺等工具對(duì)鋼筋網(wǎng)安裝尺寸進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，對(duì)不符合規(guī)定的地方進(jìn)行重新綁扎安裝。

4.3 S型加強(qiáng)鋼板安裝

按照分倉(cāng)施工縫和圖紙尺寸進(jìn)行S型異型鋼板定位焊接，焊縫尺寸符合圖紙尺寸要求;焊后用樣板自檢合格，要求焊縫寬度均勻，表面美觀。焊縫邊緣與母材結(jié)合線必須熔合良好光滑過(guò)渡，不允許出現(xiàn)未熔合、裂紋、咬邊等焊接缺陷;焊接時(shí)注意防風(fēng)，每層每道施焊前，要清除灰塵及氧化渣皮，并清理焊縫表面油污，以減少氣孔，消除邊緣熔合不良現(xiàn)象;焊接設(shè)備要精細(xì)保養(yǎng)，經(jīng)常檢查氣路是否漏氣或其他故障，焊絲輸送與導(dǎo)電裝置及易損件是否完好，從焊接設(shè)備上保證少出現(xiàn)氣孔及其他焊接缺陷;各焊工嚴(yán)格焊接自檢，檢查出焊后缺陷，必須立即處理，杜絕出現(xiàn)漏焊及不合格焊縫。

4.4 UHPC澆筑施工

UHPC混合料采用叉車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸車(chē)通過(guò)橋面另一幅運(yùn)輸通道將裝有UHPC的料斗運(yùn)至澆筑區(qū)，運(yùn)輸通道區(qū)在橋面上墊方木，方木上鋪設(shè)木板，鋪設(shè)寬度2.5m。

采用25T汽車(chē)吊將料斗吊運(yùn)至超聲波UHPC布料攤鋪整平一體機(jī)進(jìn)料口進(jìn)行卸料，一體機(jī)在布料鋪裝的同時(shí)振平功能啟動(dòng)邊布料邊行走、振動(dòng)、收平。一體機(jī)自帶振動(dòng)板，在行走過(guò)程中將鋪設(shè)好的材料振平收光，機(jī)器自帶“前壓腳板”，可以防止UHPC從設(shè)備行進(jìn)前段過(guò)快溢出，保證均勻布料。UHPC拌制出機(jī)后采用叉車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)料斗進(jìn)行運(yùn)輸，叉車(chē)通過(guò)橋面便道將裝有UHPC的料斗運(yùn)至澆筑區(qū)，打開(kāi)料斗將UHPC材料卸載至一體機(jī)，通過(guò)一體機(jī)中螺旋軸把混凝土轉(zhuǎn)送至布料機(jī)的另一端，一體機(jī)勻速前進(jìn)，即可以把混凝土均勻布置于橋面上，一體機(jī)在布料鋪裝的同時(shí)振平功能啟動(dòng)邊布料邊行走、振動(dòng)、收平。運(yùn)行速度控制在0.5m/min～1.0m/min，施工過(guò)程中不能隨意停止，整平振搗每5m對(duì)厚度進(jìn)行檢測(cè)，不足部分要及時(shí)補(bǔ)平，超高部分要鏟平，并用人工收平，當(dāng)遇到前方布料機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，整平振搗機(jī)要停止前進(jìn)時(shí)，要馬上關(guān)閉振搗器。

4.5 二次收平覆膜養(yǎng)護(hù)

澆筑開(kāi)始后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的攪拌量控制澆筑速度，確保連續(xù)澆筑，澆筑間隔不大于澆筑時(shí)UHPC表面的結(jié)皮時(shí)間。結(jié)合橋?qū)捈皵嚢栊?，澆筑后及時(shí)進(jìn)行二次人工收面、噴霧、覆膜，防止表面結(jié)皮影響外觀質(zhì)量。澆筑過(guò)的UHPC表面少量褶皺部位及一體機(jī)兩端應(yīng)專(zhuān)人收面作業(yè)，UHPC高強(qiáng)混凝土澆筑后在噴霧保濕的條件下表面約30分鐘內(nèi)會(huì)產(chǎn)生結(jié)皮現(xiàn)象，須在整平完成后立即進(jìn)行收面作業(yè)，重點(diǎn)對(duì)局部褶皺起皮部位進(jìn)行帶水收面?？紤]到整平機(jī)過(guò)后施工人員不能直接進(jìn)入進(jìn)行收面、局部區(qū)域可能的補(bǔ)料等工作，覆膜機(jī)上帶有操作平臺(tái)，可進(jìn)行第三次收面，在收面時(shí)出現(xiàn)起皮現(xiàn)象適當(dāng)噴霧灑水同時(shí)立即進(jìn)行收面以保護(hù)UHPC表面平整度，局部區(qū)域補(bǔ)料使用手提式平板振搗器進(jìn)行振搗振平。

UHPC每攤鋪完成1m，應(yīng)及時(shí)噴霧采用養(yǎng)生薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)生薄膜應(yīng)搭接鋪設(shè)，搭接寬度應(yīng)大于20cm，并采用土工布覆蓋;保濕養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)巡查力度，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)有缺水部位時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。UHPC養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于7天，第一天養(yǎng)生采用塑料膜覆蓋，養(yǎng)護(hù)溫度不應(yīng)小于10℃，覆蓋后的薄膜須保證不被風(fēng)吹走，現(xiàn)場(chǎng)采用重物施壓（方木、模板）的方式覆壓。常溫養(yǎng)護(hù)1天后揭開(kāi)塑料薄膜立即覆蓋土工布，并且在養(yǎng)護(hù)期間保持土工布濕潤(rùn)（人踩在土工布上有水分析出為宜）。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后方可進(jìn)行下道工序的施工，養(yǎng)護(hù)期間同時(shí)做好成品保護(hù)工作。

5 UHPC橋面拋丸

主橋UHPC層施工完畢后應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行拋丸處理;瀝青層與UHPC層之間應(yīng)設(shè)置防水 粘結(jié)層。 拋丸處理前應(yīng)清除UHPC表面的油漬、銹跡、雜物，積水等雜質(zhì)，確保橋面干燥、潔凈。 拋丸處理后確保UHPC表面具有良好的清潔度，無(wú)浮灰、浮漿、碎屑等雜物，并對(duì)橋面進(jìn)行保 護(hù)，避免二次污染橋面。在面層施工前，拋丸施工不宜過(guò)早進(jìn)行。如過(guò)早進(jìn)行，不利于裸露鋼 纖維的防銹蝕。UHPC與瀝青鋪裝層之間應(yīng)設(shè)置防水粘結(jié)層，避免雨水下滲并保證混凝土層與瀝青層之間的有效粘結(jié)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以云南紅河州建元高速紅河大橋700m跨鋼箱加勁梁UHPC橋面鋪裝實(shí)體工程為載體，介紹包括攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)在內(nèi)的UHPC 施工技術(shù)要點(diǎn)，可知配合比設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、指標(biāo)檢測(cè)、澆筑整平與噴霧保濕和覆膜養(yǎng)護(hù)間的銜接是做好UHPC施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。