市域鐵路橋墩混凝土質(zhì)量影響因素識(shí)別與管控研究

趙翔、洪成潑、王彥虎

（1.溫州市交通工程管理中心，浙江溫州325000；2.溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司，浙江溫州325000；3.中鐵隧道局集團(tuán)有限公司，廣東廣州511458）

0 引言

市域鐵路線路敷設(shè)方式以高架橋?yàn)橹鳎瑯蛄夯炷潦┕べ|(zhì)量關(guān)系到市域鐵路運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題。溫州市域鐵路設(shè)計(jì)了花瓶式橋墩以提升景觀效果。花瓶式橋墩的外觀質(zhì)量對(duì)其景觀效果的影響最為直接。引起混凝土施工質(zhì)量問(wèn)題的因素較多。準(zhǔn)確識(shí)別混凝土質(zhì)量影響因素，并進(jìn)行針對(duì)性管控，可有效提高混凝土質(zhì)量。目前關(guān)于混凝土質(zhì)量控制的研究主要集中在施工工藝控制措施上。為保障市域鐵路運(yùn)營(yíng)安全和景觀效果，開(kāi)展市域鐵路橋墩混凝土質(zhì)量調(diào)查，分析引起質(zhì)量問(wèn)題的原因，進(jìn)行針對(duì)性質(zhì)量管控。

1 工程概況

溫州市域鐵路S2 線一期工程土建SG4 標(biāo)段位于樂(lè)清市翁垟街道和柳市鎮(zhèn)，里程及全線長(zhǎng)度為：DK40+587.902 翁垟北（不含）～DK47+770.72 黃華（含），全長(zhǎng)7073.6m 包含兩站四區(qū)間，分別為翁垟站、黃華站、翁垟北站～翁垟站高架區(qū)間、翁垟站～黃華站區(qū)間、黃華站～靈昆站高架區(qū)間、黃華站～靈昆站明挖區(qū)間，溫州市域鐵路S2 線平面示意圖，如圖1所示。高架區(qū)間共有194 個(gè)橋墩，墩身混凝土采用鋼模+泵送C40 混凝土澆筑[1]。

圖1 溫州市域鐵路S2 線平面示意圖

2 混凝土質(zhì)量問(wèn)題調(diào)查

對(duì)調(diào)查的橋墩混凝土色差明顯、冷縫、表面鱗斑、外傷或污染、蜂窩麻面、錯(cuò)臺(tái)過(guò)大等質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，橋墩混凝土質(zhì)量問(wèn)題百分比，見(jiàn)圖2。

圖2 橋墩混凝土質(zhì)量問(wèn)題百分比

由外觀質(zhì)量問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表和影響外觀質(zhì)量問(wèn)題排列圖可以看出，橋墩混凝土外觀質(zhì)量的主要問(wèn)題是色差明顯和冷縫，次要問(wèn)題是表面鱗斑、外傷或污染、蜂窩麻面、錯(cuò)臺(tái)過(guò)大[2]。下面將著重分析造成色差明顯和冷縫的原因。

3 引起混凝土質(zhì)量問(wèn)題的原因

3.1 影響因素分析

影響工程質(zhì)量的因素有很多，涉及諸多方面，歸納起來(lái)有五大類: 人員素質(zhì)、工程材料、機(jī)械設(shè)備、工藝方法和環(huán)境條件，簡(jiǎn)稱4M1E[7]，建設(shè)工程施工質(zhì)量問(wèn)題的因果圖，見(jiàn)圖3。用4M1E 法分別對(duì)混凝土表面色差明顯和冷縫原因進(jìn)行分析，因果分析圖見(jiàn)圖4混凝土表面色差明顯因果圖和圖5 橋墩混凝土冷縫因果圖。由圖3 和圖4 的因果分析可知，影響混凝土質(zhì)量的末端因素有：其一，混凝土坍落度大小變化；其二，混凝土原材料的變化；其三，混凝土攪拌時(shí)間不足、不均勻；其四，混凝土放料高度料大（離析）；其五，模板打磨差，模板漆涂刷不均勻；其六，工人振搗不密實(shí)（漏振）；其七，工人過(guò)振；其八，施工溫差；其九，混凝土原材料不一致；其十，施工時(shí)間不連續(xù)；其十一，施工環(huán)境、溫度變化；其十二，振搗時(shí)間、深度不一致；其十三，澆筑分層厚度不一；其十四，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)[3]。

圖3 建設(shè)工程施工質(zhì)量問(wèn)題的因果圖

圖4 混凝土表面色差明顯因果圖

圖5 橋墩混凝土冷縫因果圖

3.2 確定要因

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查、原材料產(chǎn)地、批號(hào)、歸號(hào)及配合比檢查，確認(rèn)末端因素是否為影響混凝土質(zhì)量的主要因素?；炷临|(zhì)量問(wèn)題要因分析結(jié)果，見(jiàn)表1，橋墩混凝土質(zhì)量要因分析表。

表1 橋墩混凝土質(zhì)量要因分析表

通過(guò)要因分析，剔除非主要因素，確定最終的主要因素：一是混凝土坍落度大小變化；二是混凝土原材料的變化；三是混凝土攪拌時(shí)間不足、不均勻；四是混凝土放料高度料大（離析）；五是工人振搗不密實(shí)（漏振）；六是工人過(guò)振；七是混凝土原材料不一致；八是施工時(shí)間不連續(xù)；九是施工環(huán)境、溫度變化；十是養(yǎng)護(hù)不及時(shí)。

4 混凝土質(zhì)量管控措施

4.1 制定對(duì)策

針對(duì)上述確定的影響混凝土質(zhì)量的10 項(xiàng)主要因素，分別制定混凝土施工質(zhì)量控制對(duì)策，見(jiàn)表2。

表2 混凝土施工質(zhì)量控制對(duì)策

4.2 實(shí)施方案

根據(jù)混凝土質(zhì)量控制對(duì)策，制定相應(yīng)的實(shí)施方案。

4.2.1 提高人員素質(zhì)

一是教育現(xiàn)場(chǎng)施工員認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)質(zhì)量制度和質(zhì)量控制程序，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，合理安全生產(chǎn)因素和工序管理。教育現(xiàn)場(chǎng)施工員組織質(zhì)量保證體系的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施工作，把項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)分解到班組和個(gè)人，對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)的完成負(fù)責(zé)。教育現(xiàn)場(chǎng)施工員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理作業(yè)統(tǒng)一布局，按質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，并積極協(xié)調(diào)各班組之間的生產(chǎn)矛盾[4]。

二是利用民工學(xué)校組織會(huì)議，現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人對(duì)工人進(jìn)行專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)，使工人進(jìn)一步了解混凝土性能，混凝土施工，振動(dòng)棒操作等；

三是招聘了技術(shù)熟練的工人，采用“幫帶”模式，提高工人的技術(shù)水平。通過(guò)對(duì)工人培訓(xùn)及相互幫帶，工人的整體技術(shù)水平得到了提高。

4.2.2 提高工程材料性能

為了加強(qiáng)混凝土澆筑后的觀感度以及混凝土性能，因此在配合比中摻加了粉煤灰。粉煤灰對(duì)加強(qiáng)混凝土外觀的作用：混凝土拌和料和易性得到改善，增加密實(shí)性，使混凝土表面光潔度好，無(wú)大氣泡；降低混凝土的水化熱，減少因水化熱引起的溫度裂縫的產(chǎn)生[5]。

4.2.3 優(yōu)化施工工藝

（1）鋼模的拼裝

墩身施工前，對(duì)承臺(tái)頂面墩身范圍進(jìn)行鑿毛處理，并用高壓水槍沖洗干凈。模板底部整平處理，立模周邊線的高程用調(diào)平墊鐵進(jìn)行調(diào)平，再用泡沫填縫劑將模板底部的縫隙封堵好，以防止?jié)仓r(shí)漏漿導(dǎo)致墩柱根部產(chǎn)生蜂窩、麻面，影響觀感度。

鋼筋保護(hù)層墊塊的選用，不可用焊鋼筋頭的方法控制保護(hù)層，若鋼筋生銹的話，混凝土表面會(huì)出現(xiàn)銹跡，影響美觀。要選用特制的水泥凈漿墊塊，使得澆筑后的混凝土外觀清潔一致[6]。

相鄰鋼模間的連接，包括使用模板配套螺絲、模板配套銷子和對(duì)拉用精軋螺紋鋼。模板支撐應(yīng)牢固，接縫嚴(yán)密、尺寸準(zhǔn)確，不因模板漏漿產(chǎn)生蜂窩、麻面和模板變形、漲模產(chǎn)生混凝土表面翹曲、邊線不順的外觀質(zhì)量通病。立好的模板放置時(shí)間不宜太長(zhǎng)，應(yīng)采取措施避免或減少下道工序操作時(shí)造成的污染和大氣中灰塵的污染。

（2）混凝土的澆筑

控制混凝土坍落度在160～200mm 之間，對(duì)混凝土外觀質(zhì)量的過(guò)程控制，最重要的環(huán)節(jié)是混凝土坍落度控制，要求混凝土拆模后對(duì)混凝土外路面的色澤觀感一致，則要求混凝土坍落度一致。

混凝土采用泵車放料，控制混凝土放料高度。由于混凝土自由落體高度超過(guò)2m 就會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象，所以對(duì)泵車軟管需要加長(zhǎng)處理。并且放料時(shí)應(yīng)左右墩柱對(duì)稱放，每次放料厚度控制在40～50cm 左右。另外混凝土放料時(shí)間也需要合理控制，均勻鋪料，不可中斷過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，保證不出現(xiàn)施工冷縫[7]。

混凝土振搗方法，根據(jù)混凝土情況不要早振，也不要遲振；不要漏振，也不要過(guò)振的原則。高度重視混凝土的振搗，分層澆筑，每層厚40～50cm，混凝土初步攤平后，先振周邊后振中間，每個(gè)位置振搗時(shí)間控制在20～25s，控制好振搗棒與模板之間的距離。避免振動(dòng)棒碰撞鋼筋、模板及預(yù)埋件；移動(dòng)間距不超過(guò)1.5 倍作用半徑；與側(cè)模保持50～100mm 距離；插入下層混凝土50～100mm 深度，確保與下層混凝土的結(jié)合。

4.2.4 混凝土拆模后的養(yǎng)護(hù)

嚴(yán)格控制拆模時(shí)間。檢查混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到拆模強(qiáng)度；適當(dāng)延長(zhǎng)拆模時(shí)間，特別是在氣溫較低的天氣，澆筑完不滿3 天不拆模，使混凝土散發(fā)出來(lái)的水氣不散失，混凝土得到更好的養(yǎng)護(hù)。模板外側(cè)灑水養(yǎng)護(hù)，使混凝土的水化熱更好地散發(fā)。

滿足拆模條件后可拆模，拆模時(shí)應(yīng)注意不可用撬棍、鐵錘直接作用于混凝土表面，不可暴力拆模；吊離模板時(shí)，模板下端用麻繩拉住，不讓模板左右搖晃，以免碰撞到混凝土表面，破壞表面完整，影響美觀。

拆完模后混凝土表面立即采用薄膜包裹養(yǎng)護(hù)。包裹前混凝土面灑水濕潤(rùn)，把混凝土表面敞露的部分用薄膜全部嚴(yán)密地覆蓋起來(lái)，保證混凝土在不失水的情況下得到充足的養(yǎng)護(hù)，保持薄膜布內(nèi)有凝結(jié)水，滿足養(yǎng)護(hù)時(shí)間大于7 天[8]。

4.3 管控效果檢查

通過(guò)針對(duì)性的具體實(shí)施的落實(shí)，對(duì)完成的花瓶墩混凝土外觀進(jìn)行檢查，其中僅存在兩個(gè)問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

由外觀質(zhì)量問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表和影響外觀質(zhì)量問(wèn)題排列圖可以看出，橋墩混凝土外觀質(zhì)量的主要問(wèn)題是色差明顯和冷縫，次要問(wèn)題是表面鱗斑、外傷或污染、蜂窩麻面、錯(cuò)臺(tái)過(guò)大。著重分析造成色差明顯和冷縫的原因。主要末端因素有混凝土坍落度大小變化、混凝土原材料的變化等10 項(xiàng)。采取提高人員素質(zhì)、提高工程材料性能、管控措施后、優(yōu)化施工工藝等管控措施后，市域鐵路橋墩混凝土質(zhì)量得保障。