公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及優(yōu)化措施

高玉偉

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

0 引言

公路作為最基礎(chǔ)、最廣泛的交通基礎(chǔ)設(shè)施，是銜接其他各種運(yùn)輸方式和發(fā)揮綜合交通網(wǎng)絡(luò)整體效率的主要支撐，在綜合交通運(yùn)輸體系中具有不可替代的作用。我國地域遼闊，地形地貌差異較大，尤其是西部地區(qū)更是多山多河，進(jìn)行公路建設(shè)時(shí)不可避免會涉及到橋梁的修建。作為公路施工的關(guān)鍵部分，橋梁往往是整條線路的控制性工程。公路橋梁施工中，鋼筋混凝土橋梁巧妙地結(jié)合了混凝土和鋼筋的材料特點(diǎn)，具有造價(jià)低、強(qiáng)度高、整體性好、易于就地取材等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛的橋梁類型。

經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，鋼筋混凝土橋梁施工技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，部分施工技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平。但由于設(shè)計(jì)以及施工等主觀原因造成的鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)缺陷，外加惡劣的自然條件和多變的氣候環(huán)境等客觀原因，導(dǎo)致部分鋼筋混凝土橋梁未達(dá)到使用年限就出現(xiàn)較大安全隱患，甚至發(fā)生安全事故。究其原因，大部分是由于混凝土施工質(zhì)量不滿足要求造成的，展開橋梁混凝土施工技術(shù)研究尤為重要。

鑒于此，結(jié)合某高速公路特大橋混凝土結(jié)構(gòu)施工，著重介紹了普通混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)；分析了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決措施；針對目前公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)提出了針對性的優(yōu)化措施，力求對公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工提供較為可靠的指導(dǎo)。

1 工程概況

某高速公路特大橋工程起止樁號為GK11+845.45～GK15+617.67，橋梁總長約為3.8km。由于需要跨越既有二級公路，設(shè)置了一座三跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁橋，跨徑布置為55m+80m+55m，施工方法為懸臂澆注法。施工時(shí)，0 號塊施工完成后安裝掛籃，連續(xù)梁下部結(jié)構(gòu)為重力式橋墩配合承臺和樁基礎(chǔ)，承臺尺寸為10m×6m×3m（長×寬×高）。其余跨徑均為簡支箱型梁，下部結(jié)構(gòu)為排架式橋墩加樁基礎(chǔ)。該橋梁施工中主要涉及普通混凝土結(jié)構(gòu)施工、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工和大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工。

2 混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析

2.1 普通混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

該橋梁工程中混凝土使用方量大，不同部位使用的混凝土類型差別較大，對混凝土質(zhì)量的要求也很高，因此需要格外注意混凝土施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)。以下從混凝土拌合、運(yùn)輸、澆注和養(yǎng)護(hù)四個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，對普通混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1.1 混凝土拌和

混凝土拌和過程需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度，對工作人員能力和技術(shù)有著較高的要求。首先，完成準(zhǔn)備工作后要按照既定的配合比制備混凝土材料，部分工程的混凝土采用現(xiàn)場制備的方式，在拌和混凝土前要注意做好現(xiàn)場空氣溫度和濕度的檢測，確保與拌和要求相符合。其次，混凝土拌和過程中要對水泥、砂石等原材料質(zhì)量以及水灰比等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保與設(shè)計(jì)相符合。最后，要按照既定順序添加各種原材料，控制好攪拌時(shí)間。另外，在確定攪拌均勻后檢測人員還要取樣檢測，明確混凝土原材料坍落度、含氣量等是否達(dá)標(biāo)，只有各項(xiàng)參數(shù)都符合標(biāo)準(zhǔn)后方可投入使用。

2.1.2 混凝土運(yùn)輸

廠家拌制好的混凝土要使用混凝土攪拌車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，需注意做好運(yùn)輸路線和時(shí)間的合理安排。運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，檢查混凝土材料是否發(fā)生泌水等不良現(xiàn)象，如果材料合格那么可以使用起重機(jī)、泵車等機(jī)械設(shè)備垂直運(yùn)輸至需要澆注的部位，或者采用小推車將其運(yùn)輸?shù)绞┕の恢?，要保證運(yùn)輸安全。運(yùn)輸過程中還要注意保證材料流動(dòng)性、均勻性，盡量避免周轉(zhuǎn)，盡量快速、高質(zhì)量的運(yùn)輸混凝土材料。

2.1.3 混凝土澆注

首先，施工現(xiàn)場要提前做好準(zhǔn)備工作，配備好施工技術(shù)人員，準(zhǔn)備好振搗工具，檢查模板質(zhì)量情況。在一切準(zhǔn)備就緒后，當(dāng)混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場就可以進(jìn)行澆注作業(yè)。分層澆注、分段澆注都是當(dāng)前常用的混凝土澆注方式。本項(xiàng)目中采用分層澆注的方式，主要注意每層澆注厚度控制不超過50cm，同時(shí)對澆注時(shí)間加強(qiáng)管控，保證在混凝土凝結(jié)前澆注下一層混凝土。在澆注過程中要密切關(guān)注模板情況，明確是否存在漏漿現(xiàn)象，如果出現(xiàn)問題要及時(shí)處理。其次，要提高振搗技術(shù)水平。通過合理地開展振搗工作可以將混凝土中多余的空氣排出，提高混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度。本項(xiàng)目振搗工作主要是由施工人員手工操作振搗棒進(jìn)行振搗，選擇插入式和平板式兩種設(shè)備。在振搗中需要堅(jiān)持快插慢拔的原則，對振搗時(shí)間、振搗間隔進(jìn)行把控。通常每層振搗深度大約為30cm，按照20～30s 的范圍控制每次振搗時(shí)間。為了保證振搗效果，提高混凝土密實(shí)度，工作人員還要在前一層混凝土凝結(jié)前澆注下一層混凝土。最后，在澆注完混凝土后，施工人員要打磨平整混凝土表面，處理細(xì)小的裂縫，開始養(yǎng)護(hù)。

2.1.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

公路橋梁混凝土澆注后需要立刻進(jìn)入到養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)。很多企業(yè)對養(yǎng)護(hù)工作并沒有給予足夠的重視，導(dǎo)致后期容易出現(xiàn)裂縫等病害。養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平對混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和質(zhì)量有著直接影響，為此，施工單位需要在正式施工前做好原材料和混凝土性能的管控，編制合理的混凝土養(yǎng)護(hù)方案，加強(qiáng)檢查監(jiān)測?；炷聊痰沫h(huán)境溫度和濕度是決定混凝土質(zhì)量的重要因素，在澆注完公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)后，工作人員要結(jié)合氣溫條件、公路橋梁構(gòu)造形式做好溫度調(diào)節(jié)，通常內(nèi)外溫差不能超過20℃。灑水、噴霧、覆蓋等都是常用的養(yǎng)護(hù)方法，在調(diào)整混凝土結(jié)構(gòu)溫度和濕度方面發(fā)揮著明顯的效果。此外，要控制拆模時(shí)間，要在混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模標(biāo)準(zhǔn)后方可逐步拆除模板。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

該橋梁工程中的連續(xù)箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系，即縱向、橫向和豎向預(yù)應(yīng)力，主梁箱體采用C50 混凝土。由此可知，預(yù)應(yīng)力混凝土標(biāo)號比普通混凝土高。在連續(xù)梁橋的懸臂施工過程中，預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量不僅關(guān)系到每一節(jié)段，而且對連續(xù)梁橋的整體性，線路的平順性有很大的影響[1-3]。在0 號塊施工完成后，掛籃安裝之前0 號塊的預(yù)應(yīng)力需要及時(shí)施作，這樣才能保證0號塊具有有效的承載力、韌性和抗裂性。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中容易出現(xiàn)的問題主要是因混凝土澆注產(chǎn)生的孔道塌陷、孔道堵塞和錨具安裝缺陷。

針對上述問題，分別從“人、機(jī)、料、法”幾方面著手進(jìn)行解決。針對預(yù)應(yīng)力施工人員，作業(yè)之前要清楚交底，責(zé)任到人，堅(jiān)持“三檢制”，由熟練工人進(jìn)行直接操作，期間配合技術(shù)人員進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)測及糾正；預(yù)應(yīng)力作業(yè)的機(jī)械主要有張拉千斤頂和泵站，其中，張拉千斤頂和張拉油表必須配套使用，且施工之前必須由相關(guān)資質(zhì)的單位進(jìn)行校準(zhǔn)；預(yù)應(yīng)力混凝土施工材料包括：混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、預(yù)留孔道、錨墊板等，混凝土材料配合比參數(shù)、強(qiáng)度參數(shù)等需要由專業(yè)的實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后確定，且在澆注過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證混凝土的和易性，其他材料必須有相關(guān)檢測單位的檢測報(bào)告，施工期間嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工操作；對于預(yù)應(yīng)力施工，需要制定專項(xiàng)施工方案，且進(jìn)行三級技術(shù)交底，確保技術(shù)措施及要求能夠傳達(dá)到施工一線人員。

2.3 大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

混凝土實(shí)體最小結(jié)構(gòu)尺寸大于1m 的大體量混凝土稱為大體積混凝土，該連續(xù)梁橋的0 號塊及承臺結(jié)構(gòu)符合大體積混凝土的規(guī)定，因此需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。大體積混凝土的特征是：結(jié)構(gòu)厚重，混凝土方量大，因此水泥產(chǎn)生的水化熱較大，容易造成溫度裂縫，而溫度裂縫一般都會貫穿整個(gè)混凝土，此外混凝土內(nèi)部溫度過高也會降低混凝土后期強(qiáng)度，因此必須對溫度裂縫進(jìn)行預(yù)防和控制。

首先是選擇合適的混凝土原材料，優(yōu)化配合比，使得混凝土的初始絕熱溫升變小是控制溫度裂縫的有效手段之一。水泥的選擇一般可以選擇低礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥等；對于骨料而言，要選擇級配好，且含泥量較少的骨料；摻加粉煤灰也是控制大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的有效手段，粉煤灰能夠有效的改善混凝土的和易性、干縮性和脆性等；為了防止產(chǎn)生過多的水泥水化熱，可以在滿足強(qiáng)度的同時(shí)，減少水泥的用量，提高混凝土的流動(dòng)型，反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選擇最合適比例。

其次選擇合理有效的大體積混凝土施工工藝也可以有效的降低溫度裂縫的產(chǎn)生，可以從混凝土的澆注順序、混凝土的入模溫度、混凝土澆注完成后的保濕保溫處理和實(shí)時(shí)調(diào)整混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝等角度出發(fā)。為了有效避免因內(nèi)外溫差產(chǎn)生的溫度梯度，一般采用分塊、分層的澆注方法進(jìn)行大體積混凝土的澆注，當(dāng)混凝土的運(yùn)輸和拌合能夠滿足連續(xù)澆注要求時(shí)，可以有效的防止垂直裂縫、水平裂縫和斜裂縫的產(chǎn)生；降低混凝土的入模溫度，可以采取低溫拌合水和散裝水泥的方法，盡可能將混凝土澆注安排在夜間施工；混凝土澆注完成后，要及時(shí)有效的進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，這樣可以控制內(nèi)外溫差保持在合理范圍內(nèi)，一般保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于15d；在養(yǎng)護(hù)過程中，對于有較為明顯的降溫、大風(fēng)等惡劣天氣，實(shí)時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)策略，制定備選方案，有條件的話，可以采取蒸汽養(yǎng)護(hù)。

3 混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)優(yōu)化措施

3.1 重視施工組織管理

公路橋梁建設(shè)中需要合理調(diào)節(jié)質(zhì)量、進(jìn)度、成本等因素，這一系列的工作主要依托于完善成熟的管理組織體系[4-6]。為此，該公路橋梁建設(shè)中重點(diǎn)關(guān)注了混凝土結(jié)構(gòu)施工組織管理。施工之前，圖紙審核團(tuán)隊(duì)和設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)圖紙的核驗(yàn)，確定圖紙內(nèi)容是否符合實(shí)際情況。在混凝土結(jié)構(gòu)施工中客觀地評估進(jìn)度和效果，如果出現(xiàn)和計(jì)劃不一致的情況進(jìn)行了及時(shí)的調(diào)整，以免對施工作業(yè)正常推進(jìn)產(chǎn)生阻礙。相關(guān)施工單位也根據(jù)技術(shù)要求做好了特殊施工環(huán)節(jié)常見問題的預(yù)防和處理，保證技術(shù)交底充分，保證所有施工人員都能夠明白自身的崗位職責(zé)和任務(wù)，確保能夠及時(shí)高效地落實(shí)相關(guān)要求，嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展各項(xiàng)工作，最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的高效執(zhí)行。

3.2 改善施工工藝

公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)中的重難點(diǎn)之一是施工工藝的改善。不同類型的混凝土有著不同的施工工藝，如果投料順序錯(cuò)誤可能發(fā)生抱團(tuán)、攪拌不均勻等問題；如果采用的是粉狀摻和料為了保證攪拌均勻需要適當(dāng)將攪拌時(shí)間延長；如果攪拌時(shí)間不夠，那么可能降低混凝土材料的和易性和強(qiáng)度；如果攪拌時(shí)間過長，不但會降低施工效率，還可能發(fā)生離析問題影響混凝土原材料質(zhì)量；在運(yùn)輸中，顛簸的路線、較長的運(yùn)輸時(shí)間、日曬等都會改變混凝土的坍落度，降低混凝土材料質(zhì)量。為此，該項(xiàng)目在混凝土拌制、運(yùn)輸、澆注等多個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格落實(shí)技術(shù)要求，改善施工工藝，并不斷提高施工技術(shù)水平，確保了混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

3.3 應(yīng)用高性能混凝土

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)的不斷開拓創(chuàng)新，無論是公路橋梁結(jié)構(gòu)形式還是混凝土材料都得到了前所未有的發(fā)展。當(dāng)前公路橋梁有著多種類型，比如T 梁橋、箱型橋、混凝土板橋等?；炷翗蛄和兄^大的結(jié)構(gòu)尺寸，這和普通混凝土材料特性有著很大關(guān)系，部分橋梁有90%的荷載來自于自重，笨重的結(jié)構(gòu)加上材料的退化導(dǎo)致使用后可能出現(xiàn)損壞、壽命縮短等問題。經(jīng)過多年發(fā)展，高性能混凝土應(yīng)運(yùn)而生，有著優(yōu)異的性能，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中可以極大地縮小混凝土板的厚度，同時(shí)通過添加鋼纖維等材料可以提高其抗拉強(qiáng)度。由于高性能混凝土的耐久性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，有著普通混凝土難以企及的優(yōu)勢。在該項(xiàng)目中，部分混凝土結(jié)構(gòu)使用了高性能混凝土，取得了良好的效果，極大的改善了混凝土結(jié)構(gòu)的重量，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。未來高性能混凝土將會得到進(jìn)一步發(fā)展，還會在大跨徑、鋼筋用量高的橋梁工程中得到進(jìn)一步應(yīng)用。

4 結(jié)束語

結(jié)合實(shí)際工程案例，對公路橋梁施工過程中普通混凝土結(jié)構(gòu)拌和、運(yùn)輸、澆注和養(yǎng)護(hù)的施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹；分析了橋梁中的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及容易出現(xiàn)的問題，并從“人、機(jī)、料、法”幾個(gè)方面探討了預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)；結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)探討了大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)；從重視施工組織管理、改善施工工藝、應(yīng)用高性能混凝土三個(gè)方面提出了公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)優(yōu)化措施。

公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平事關(guān)橋梁整體工程質(zhì)量的優(yōu)劣，需要格外重視。隨著現(xiàn)代工程對技術(shù)的要求不斷提升，預(yù)應(yīng)力混凝土、新型混凝土和高性能混凝土的使用會越來越廣泛，施工難度會越來越大，這就要求施工中混凝土結(jié)構(gòu)各階段的技術(shù)方案要得到有效執(zhí)行，重點(diǎn)把控施工工序，不斷對施工工藝和方案進(jìn)行優(yōu)化，保證混凝土施工質(zhì)量的同時(shí)，全面提高施工的水平，最終促進(jìn)公路橋梁工程建設(shè)水平的提高。