D80伸縮裝置安裝及SFRC澆筑施工技術(shù)

廖茂權(quán)

中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 四川 成都 610081

伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)全國(guó)交通運(yùn)輸條件也提出更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。作為交通運(yùn)輸主要設(shè)施的公路橋梁結(jié)構(gòu)，對(duì)連接深溝高壑兩側(cè)道路有著至關(guān)重要的作用，在我國(guó)的高速、城市以及農(nóng)村道路等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)區(qū)域均衡，有著十分關(guān)鍵的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也給公路橋梁工程施工技術(shù)和質(zhì)量管理帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。而伸縮縫作為橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位之一，在起到調(diào)節(jié)橋梁上部結(jié)構(gòu)之間的位移和聯(lián)結(jié)等作用的同時(shí)，其施工工藝和質(zhì)量的好壞將直接決定橋梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和使用壽命。因此，本文以引江濟(jì)淮工程管護(hù)道路工程為背景，對(duì)橋梁兩端的D80伸縮縫安裝以及SFRC澆筑的施工工藝技術(shù)進(jìn)行了研究并付諸實(shí)施，為類(lèi)似工程提供參考。

1 概述

1.1 工程概況

引江濟(jì)淮工程C003-1標(biāo)段位于安徽省桐城市境內(nèi)，沿線分布有3條主要支流，為滿足渠道兩岸管護(hù)道路通行要求，設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)支T梁橋跨越支流。其中，1#管護(hù)道路橋位于輸水渠道右岸42+130樁號(hào)處，橋面總跨度60.0m，與兩端堤頂管護(hù)道路順接，橋面設(shè)計(jì)寬度6.0m，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)支預(yù)應(yīng)力T梁，兩端設(shè)置D80伸縮縫2道。

伸縮縫設(shè)置于T梁端頭和左右側(cè)橋臺(tái)臺(tái)帽之間，伸縮裝置制造及安裝由專(zhuān)業(yè)廠家及施工隊(duì)伍負(fù)責(zé)實(shí)施，采用后做法施工，伸縮裝置兩端伸出橋面5cm，積水通過(guò)導(dǎo)流槽注入邊溝中，伸縮縫安裝完成后采用CF50鋼纖維混凝土找平槽口并對(duì)E型鋼進(jìn)行再次錨固。D80型伸縮縫裝置布置示意見(jiàn)圖1。

圖1 伸縮縫裝置布置示意圖

2 伸縮縫及錨固材料性能特點(diǎn)

橋梁端頭伸縮縫的主要作用是防止橋梁上部結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中因環(huán)境溫度、混凝土收縮徐變等因素導(dǎo)致橋面開(kāi)裂等問(wèn)題。本工程選用單組式數(shù)模伸縮縫作為主要伸縮裝置，并采用鋼纖維混凝土作為錨固材料。

2.1 D80伸縮縫

D80伸縮縫采用具有耐油、耐氧化、強(qiáng)度高且吸震緩沖性能良好的橡膠條同熱軋整體成型的高強(qiáng)異型鋼材組合而成，可用于伸縮量在80mm及以下的伸縮縫，是目前橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用頻率較高的一種類(lèi)型，具有良好的抗彎、抗壓能力。

在加工生產(chǎn)過(guò)程中，D80伸縮縫按照設(shè)計(jì)要求加工制作。具體的型號(hào)還包括以GQF-C、GQF-F、GQF-C60(NR)、GQF-F80(CR)型橋梁伸縮縫。

2.2 鋼纖維混凝土

鋼纖維混凝土（SFRC）是在普通混凝土中摻入亂向分布的短鋼纖維所形成的一種新型的多相復(fù)合材料[1]。該類(lèi)混凝土較普通混凝土有著較好的韌性、抗沖擊性，與水泥親和性好，在承受車(chē)輛沖擊荷載時(shí)，可與鋼纖維共同承受行車(chē)產(chǎn)生的沖擊荷載，同時(shí)能夠降低混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)生的概率，對(duì)混凝土的抗彎拉以及抗沖擊性能，具有較好的延性。

SFRC中鋼纖維添加的體積率在1%～2%之間，采用外摻法拌制，相較于普通混凝土而言，SFRC的抗拉強(qiáng)度提高40%～80%，抗彎強(qiáng)度提高60%～120%，抗剪強(qiáng)度提高50%～100%，抗壓強(qiáng)度提高0～25%[2]。由此可見(jiàn)，鋼纖維的引入明顯提高了基體的延性和抗裂性，使其具有了更高的抗拉、抗剪性能，克服了混凝土材料拉伸強(qiáng)度弱、延性變形差等缺點(diǎn)[3]，SFRC較同級(jí)普通混凝土性能指標(biāo)增長(zhǎng)率統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 SFRC較同級(jí)普通混凝土性能指標(biāo)增長(zhǎng)率統(tǒng)計(jì)表

3 伸縮縫安裝施工技術(shù)

為順利完成橋梁伸縮縫的安裝與錨固混凝土澆筑，施工前需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理選擇施工工藝流程與可靠的施工方法。橋梁端頭伸縮縫施工流程為：施工準(zhǔn)備→切縫開(kāi)槽→基面清理→錨固鋼筋調(diào)整→伸縮縫安裝固定。

3.1 施工準(zhǔn)備

伸縮縫安裝前，工程技術(shù)人員要熟悉橋梁伸縮縫設(shè)計(jì)圖紙和公路橋梁伸縮縫的安裝操作規(guī)程，檢查驗(yàn)收T梁架設(shè)質(zhì)量、伸縮縫間隙。

提前進(jìn)行伸縮縫安裝施工方案的設(shè)計(jì)，結(jié)合工程量的大小以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，配備足夠的工人和機(jī)械設(shè)備等施工資源。

3.2 開(kāi)槽

（1）T梁頂部設(shè)現(xiàn)澆層，強(qiáng)度等級(jí)為C50防水混凝土?，F(xiàn)澆層施工結(jié)束后，根據(jù)施工圖以及伸縮裝置的要求，由測(cè)量人員在距離伸縮縫邊緣30cm處放出切縫開(kāi)鑿邊線，兩側(cè)鑿除寬度均為30cm。

（2）切縫前沿切割標(biāo)識(shí)線張貼1～1.5m寬的塑料薄膜，采用封口膠帶將塑料薄膜固定在橋面現(xiàn)澆層上，防止混凝土切割污染周邊混凝土，并在伸縮縫內(nèi)填充海綿、泡沫板等易拆除材料，防止混凝土切縫時(shí)堵塞伸縮縫。

（3）切縫由專(zhuān)業(yè)人員采用切割機(jī)順切縫開(kāi)鑿邊線切割兩側(cè)現(xiàn)澆層，確保切縫順直無(wú)彎曲、無(wú)缺損，切割完成后由人工持風(fēng)炮或電錘鑿除混凝土，漏出預(yù)埋錨固鋼筋，切槽深度＞180mm-現(xiàn)澆層厚度（施工前結(jié)合伸縮縫兩端橋面現(xiàn)澆層厚度，按設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算確定，同時(shí)確保橫向連接鋼筋頂面保護(hù)層厚度不小于3cm）。

（4）切割完成后采用水槍將槽體沖洗干凈，做到開(kāi)槽部位干凈、無(wú)雜物、無(wú)積水，并由人工持小型工器具清除伸縮縫兩側(cè)預(yù)埋錨固鋼筋表面附著混凝土，并調(diào)整錨筋形狀間距，控制設(shè)計(jì)間距200mm，方向與順橋向平行，調(diào)整完成后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查復(fù)核，確保滿足伸縮裝置邊梁E型鋼錨固鋼筋焊接要求，對(duì)間距偏大的錨筋及時(shí)調(diào)整或采取鉆孔補(bǔ)植筋處理，植筋要穿過(guò)現(xiàn)澆層并深入梁體或臺(tái)帽，鉆孔深度大于15cm，并采用改性高強(qiáng)度環(huán)氧型植筋錨固膠進(jìn)行錨固，避免形成不穩(wěn)定的隱患。

現(xiàn)澆層鋼筋網(wǎng)在伸縮縫開(kāi)鑿?fù)瓿珊笱由熘敛劭谶吘壊荒芙財(cái)?，鋪設(shè)時(shí)控制其端頭距離槽口邊緣2cm，并在伸縮裝置焊接完成后沿橫橋向插入槽口分布鋼筋并綁扎固定。

（5）伸縮縫開(kāi)始施工前封閉交通，禁止車(chē)輛和五官人員通行，避免造成槽口質(zhì)量受損影響伸縮縫錨固混凝土外觀質(zhì)量。伸縮縫內(nèi)的雜物，尤其是混凝土塊等影響橋梁伸縮的硬質(zhì)雜物要在槽口修整清理結(jié)束后清除干凈。

3.3 伸縮縫安裝

（1）安裝前對(duì)開(kāi)槽寬度、深度及梁體端頭間隙進(jìn)行檢查，防止伸縮裝置邊梁架空或因?qū)挾炔蛔?，影響結(jié)構(gòu)受力。

（2）檢查完成后沿垂直于橋梁軸線方向放出伸縮裝置頂面高程控制線，并采取拉線標(biāo)示，放線時(shí)采用全站儀精確量測(cè)，控制E型鋼的頂部標(biāo)高低于兩側(cè)鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)高2～3mm。

（3）將伸縮裝置沿控制線準(zhǔn)確安裝在伸縮縫頂部，并根據(jù)量端伸縮縫的中心線進(jìn)行伸縮裝置的微調(diào)，調(diào)整完成并符合要求后采用點(diǎn)焊的方式將伸縮裝置臨時(shí)固定在錨筋上，固定時(shí)順著伸縮裝置的一端向另一端每間隔兩根錨筋點(diǎn)焊一點(diǎn)，點(diǎn)焊時(shí)由兩名工人對(duì)稱(chēng)施焊。點(diǎn)焊固定后由測(cè)量人員采用二等水準(zhǔn)儀或全站儀應(yīng)對(duì)伸縮裝置的頂面標(biāo)高進(jìn)行再次復(fù)測(cè)，確認(rèn)無(wú)誤后方可將伸縮裝置邊梁上的錨筋與結(jié)構(gòu)預(yù)埋錨筋焊牢，焊接時(shí)嚴(yán)禁出現(xiàn)點(diǎn)焊、跳焊、漏焊等現(xiàn)象。

（4）安裝時(shí)要確保伸縮裝置的中心線與梁端伸縮縫的中心線相重合。

3.4 模板安裝

槽口端頭模板采用新購(gòu)覆膜木膠合板，模板安裝牢固、嚴(yán)密不漏漿，能在砼振搗時(shí)而不出現(xiàn)移動(dòng)。

4 SFRC施工

伸縮縫安裝完成后對(duì)其進(jìn)行覆蓋保護(hù)，并澆筑SFRC錨固。錨固混凝土在伸縮裝置焊接固定并校核完成后澆筑。設(shè)計(jì)SFRC強(qiáng)度等級(jí)為FC50，澆筑施工工藝流程為：配合比設(shè)計(jì)→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)。

4.1 配合比設(shè)計(jì)

SFRC配合比設(shè)計(jì)的主要目的是根據(jù)使用要求，合理確定拌合料的水灰比、鋼纖維體積率、單位用水量和砂率等4個(gè)基本參數(shù)，由此計(jì)算出各組成材料的用量[4]。各材料之間的用量配比是影響ASFC材料力學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一?；炷僚渲脧?qiáng)度、水膠比等按照規(guī)范要求進(jìn)行計(jì)算確定，并且需要考慮摻入的鋼纖維分散均勻，與混凝土充分結(jié)合。

在ASFC的制備過(guò)程中，由于粗骨料會(huì)阻礙鋼纖維在基體中的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此粗骨料粒徑和摻量亦會(huì)對(duì)鋼纖維的定向效果產(chǎn)生影響。關(guān)于ASFC的配合比，在保證一定工作性和場(chǎng)強(qiáng)使鋼纖維轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)計(jì)方向的基礎(chǔ)上，一般粗骨料的粒徑控制在20mm以內(nèi)，砂率控制在50%左右，且鋼纖維不宜太長(zhǎng)[3]。

（1）原材料

SFRC所使用的水泥、骨料等原材料，必須有相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)合格證明，并在進(jìn)場(chǎng)時(shí)組織進(jìn)行材料質(zhì)量見(jiàn)證取樣檢測(cè)。

SFRC采用等級(jí)不低于P·O42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥進(jìn)場(chǎng)前提供出廠檢驗(yàn)報(bào)告等質(zhì)量證明文件；粗骨料采用連續(xù)級(jí)配的粗骨料，最大公稱(chēng)粒徑控制在25mm以內(nèi)，并不大于鋼纖維長(zhǎng)度的3/4；所使用的外加劑要符合GB 8076等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范規(guī)定，并且不得使用含氯鹽的外加劑。

（2）確定混凝土配置強(qiáng)度

式中：

（3）確定水膠比

水膠比是SFRC配合比設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，對(duì)SFRC性能具有重要影響，根據(jù)以往的試驗(yàn)結(jié)果分析，在一定范圍內(nèi)，水膠比越小，混凝土強(qiáng)度越高。

（4）鋼纖維摻入量

鋼纖維摻入量以體積率進(jìn)行計(jì)算，即鋼纖維所占SFRC體積的百分?jǐn)?shù)，該數(shù)據(jù)的大小決定了SFRC韌性增強(qiáng)程度。結(jié)合橋頭伸縮縫所承受的外部荷載，為確保其滿足抗壓、抗折以及抗拉強(qiáng)度，鋼纖維長(zhǎng)度20mm～60mm，直徑0.3mm～1.2mm，體積摻量1.5%。

（5）按假定質(zhì)量法確定SFRC配合比材料用量時(shí)按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：

（6）配合比適配

SFRC配合比計(jì)算完成后采用工程實(shí)際使用的原材料進(jìn)行適配，并對(duì)適配拌合物性能、力學(xué)性能和耐久性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果再次調(diào)整配合比，直至滿足和施工要求后，即可確定為設(shè)計(jì)配合比，并報(bào)監(jiān)理工程師審批后用于工程施工。

（7）拌合物性能

配置好后采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌均勻，并不得出現(xiàn)鋼纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象；SFRC的強(qiáng)度、模量、彎曲韌性等力學(xué)性能要滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 SFRC澆筑及養(yǎng)護(hù)

（1）SFRC采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)，罐車(chē)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。混凝土澆筑前在槽口兩側(cè)采用塑料薄膜覆蓋保護(hù)周邊混凝土面，覆蓋保護(hù)范圍約為0.8～1.0m，并采用泡沫板填塞伸縮縫后覆蓋彩條布保護(hù)伸縮縫。

（2）澆筑時(shí)采用兩側(cè)對(duì)稱(chēng)澆筑的方法施工，澆筑后振搗密實(shí)，由人工持鐵抹仔細(xì)抹面收光，控制其頂面高程與C50現(xiàn)澆混凝土層頂面齊平，同時(shí)確?；炷另敳科秸绕钚∮?mm。

（3）采用覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護(hù)的方式進(jìn)行現(xiàn)澆SFRC的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)頻率為混凝土表面時(shí)刻保持濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天；混凝土養(yǎng)護(hù)期間封閉交通，防止車(chē)輛或行人通行擾動(dòng)錨固混凝土，影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，出現(xiàn)錨固隱患。

（4）混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后即可安裝橡膠條，安裝前掏出前期填塞在縫內(nèi)的閉孔泡沫板，清理伸縮縫。橡膠條安裝要求平整、長(zhǎng)度適當(dāng)、外形整潔、美觀、順直。

5 質(zhì)量控制

橋梁伸縮縫必須與梁體或臺(tái)帽之間連接牢固，否則在外部荷載的沖擊下會(huì)使其遭受破壞，降低使用壽命，因此，在橋梁伸縮縫安裝及錨固混凝土澆筑施工過(guò)程中必須采取有效措施控制施工質(zhì)量。

（1）T梁預(yù)制前要根據(jù)臺(tái)帽之間的實(shí)際間距嚴(yán)格控制T梁定型模板長(zhǎng)度，防止出現(xiàn)梁端過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致伸縮縫間距縮小等問(wèn)題。

（2）植筋施工時(shí)要根據(jù)伸縮裝置E型鋼邊梁上設(shè)置的錨筋位置確定植筋鉆孔位置，并采用改性高強(qiáng)度環(huán)氧型植筋錨固膠進(jìn)行錨固，不得采用砂漿錨固。

（3）錨筋施工結(jié)束72小時(shí)后按規(guī)范要求展開(kāi)錨筋拉拔試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量為全檢。

（4）澆筑砼前要對(duì)伸縮裝置進(jìn)行覆蓋保護(hù)，防止混凝土滲入伸縮裝置中。

（5）進(jìn)場(chǎng)后的伸縮裝置外觀要平整潔凈，無(wú)損傷、毛刺、銹蝕，橡膠條表面要光滑平整無(wú)缺陷，涂裝表面平整無(wú)脫落、留痕、褶皺等。

（6）伸縮裝置在廠家進(jìn)行組裝，并標(biāo)注好吊裝位置，運(yùn)輸及存放過(guò)程中避免暴曬、雨淋，保持清潔并防止裝置變形。

（7）伸縮縫安裝之前，應(yīng)按照安裝時(shí)的氣溫調(diào)整安裝時(shí)的定位值，用專(zhuān)用卡具將其固定[5]。

6 結(jié)語(yǔ)

伸縮縫作為橋梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位之一，起到調(diào)節(jié)上部結(jié)構(gòu)之間的位移和聯(lián)結(jié)的作用，其施工質(zhì)量的好壞直接決定了橋梁的整體穩(wěn)定性、使用舒適性和和安全性。

但由于伸縮縫所出部位特殊，一般采用反開(kāi)槽法施工，并采用SFRC作為錨固混凝土，在顯著改善橋梁伸縮縫抗拉、抗彎、抗沖擊及抗疲勞性能的同時(shí)，對(duì)其施工質(zhì)量和施工技術(shù)提出了更高的要求。通過(guò)對(duì)伸縮縫安裝及SFRC澆筑施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施的具體分析和應(yīng)用，確保了1#橋梁伸縮縫施工質(zhì)量，積累了相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，可供類(lèi)似工程借鑒。