山陽路立交橋連續箱梁一次澆筑成型施工工藝

王 文 成， 蔣 愛 民

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 工程概述

山陽路互通式立交橋位于河南省焦作市，上跨南水北調中線總干渠，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840.906 m，跨渠道主橋長75 m，主跨長35 m，引橋長度為289.5 m,機動車道寬16.5 m,非機動車道寬13 m，現澆連續箱梁8聯,混凝土5 862 m3；匝道橋全長1 520.32 m，現 澆 連 續 箱 梁 27 聯, 混 凝 土9 923 m3；匝道路基全長為3 966.29 m。

山陽路互通式立交橋上部結構為現澆混凝土連續箱梁，其中預應力箱梁12聯、鋼筋混凝土箱梁23聯。箱梁高度均為1.668 m，梁 內 箱 室 為1～5個，箱室最大凈高1.228 m。

2 箱梁施工的技術難點分析

矮斷面箱梁設計高度一般小于1.8 m，箱梁內部凈高一般為1.2 m左右。對于箱梁的施工，傳統工藝采用二次澆筑，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，待底板混凝土達到一定強度后，再澆筑剩余部分的腹板和頂板混凝土。這樣施工的優點是操作人員對底板混凝土可進行充分振搗，底板質量較好?？刂茣r可視性好，看得見，摸得著并可減輕支架荷載，對地基承載能力要求相對較低；缺點是增加了一次施工循環，對接茬部位需進行鑿毛、接漿處理，并在梁體外側留有明顯的施工接縫。這種施工工藝不僅工期長，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質量隱患。端橫梁和墩頂橫梁為鋼筋極密區，同時也是波紋管的交叉區，混凝土鑿毛和鋼筋除污處理的難度極大。

實驗證明：二次施工的試件無論抗壓、抗折強度均較一次成型的試件有不同程度的降低。影響混凝土結合面強度的主要原因是結合面的鑿毛質量。如果結合面不鑿毛或結合面鑿毛質量差時，其抗拉強度竟然接近于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量對梁體的抗扭能力有巨大影響。

由于施工增加了一個循環和接縫的處理，從而明顯造成工期延長。

因此，為取得質量、外觀、工期幾個因素的綜合統一，必須克服箱梁內部空間狹小和一次性澆筑混凝土方量大的困難。項目部通過采用專門的芯模保證作業箱內的空間和條件，確保了混凝土一次澆筑的質量。

3 混凝土箱梁一次性澆筑的施工要點

3.1 芯模的制做

要保證一次性混凝土的底板施工質量，必須加強對底板混凝土的振搗。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。因此，必須采用無底芯模以保證對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空間，而且芯模頂板要留進人孔，使工人能夠進入箱內。為保證工人在箱內的操作空間以及芯模的拆卸方便，對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，箱內采用木撐，芯模不設底板。這樣實施，工人在澆筑時可站在箱梁底模板上進行操作，箱內的凈空可達70～80 m，一般身材的工人可以半蹲或趴著施工。中幅箱梁內模支撐排架典型形狀如圖1所示。

圖1 中幅箱梁內模支撐排架系統圖

(2)芯模框架采用10 cm×10 cm方木制作，每個框架設支撐，立桿之間的凈距應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設置一道，并且在橫撐上釘縱向方木條，使各支撐聯成整體以增加其安全系數，底板澆筑后，工人可在橫撐上趴著施工。

(4)每節芯板長度為3 m，便于芯模的重復組裝、利用，從而盡可能地提高骨架及多層板的周轉次數和利用率。

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

(6)為防止箱內的施工人員對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，在進人孔處加密，增加支撐力，以保證其在箱梁內部施工時不變形。

(7)在芯模外側筋上綁塑料墊塊，控制保護層厚度，防止因鋼筋保護層厚度不足或裸露腐蝕而產生混凝土裂縫；芯模兩側與大箱側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)每個芯模的拆除均從進人孔處開始向兩邊進行，邊拆除邊外運，完整拆除一個芯模后向里推進，使空間逐漸增加。

采用以上措施可以保證在箱內有適當的操作空間，能夠充分振搗混凝土，從而保證底板混凝土的澆筑質量。

3.2 梁體混凝土的施工質量

3.2.1 混凝土配合比設計

連續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。根據規范中的有關規定，在泵送混凝土配合比中，對碎石級配的空隙率、砂子的細度模數及砂率、粉煤灰和外加劑(主要為減水緩凝劑)的摻量都做了嚴格的控制。由于施工高度較高，控制入倉塌落度為170～190 mm(視澆筑溫度調整大小)。由于粗骨料為碎石，當混凝土塌落度過大時，梁體外觀顏色較差且易出現流砂、水紋等質量通病，故塌落度不易過大。

由于單聯混凝土量大(單聯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致的箱體開裂，在混凝土配合比設計中加入了緩凝劑，以控制混凝土初凝時間為14～16 h。

3.2.2 混凝土的現場施工控制

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。

為達到單聯結構的整體性并防止澆筑上層時破壞下層，并保證其在先澆筑的一層混凝土初凝前完成，根據以下公式確定澆筑參數。

h≥s/t

式中h為澆筑時混凝土面上升速度的最小允許值；s為攪動深度，以澆筑時的規定為準，一般為0.25～0.5 m；t為水泥實際初凝時間。

綜合現場實際條件，計劃澆筑15h。

(2)混凝土縱向入模順序。

該順序為從低到高，分三層臺階澆筑；第一層的臨時施工縫設在橫梁處。

(3)混凝土橫向入模順序。

從兩肋對稱灌入混凝土，通過振搗使之溢出底三角。施工時注意觀察兩肋倒角混凝土是否密實。由于底板較寬，需從進人孔將泵管深入箱內補充底板混凝土，并注意底板混凝土與斜角溢出混凝土的結合，在結合區間內保證混凝土骨料的含量。

(4)嚴格控制腹板混凝土的入灰量。

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

(5)加強底板混凝土的質量控制。

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

②由于箱梁內操作空間狹小，工人施工極不方便。為保證施工質量，振搗設備應完好適用，φ50、φ30振搗棒和平板振動器均需配備。

③振搗時振搗棒不能觸碰底板，振搗棒操作人員與振搗棒開關人員應相互協調，振搗棒離開混凝土后要及時關閉，防止振搗棒觸擊芯模造成不良影響。

④振搗方向為從中間向兩側振搗，防止底板中部砂漿過多而影響局部混凝土強度。

⑤振搗工在振搗前可站在箱梁底模上施工，振搗完畢應蹲在芯模支撐上進行收面，不許踩踏底板混凝土，箱內的振搗人員應與箱外人員及時進行協調溝通，振搗好腹板底角，不能產生過振和漏振。

(6)控制好工作時間間隔。

底板振搗完后，應間隔一定的時間再上升澆筑腹板和頂板，以底板混凝土初凝前為準。實際施工中，應根據底板混凝土的情況、天氣情況，適當調整間隔時間，使底板混凝土塌落度適當損失(條件允許時，底板混凝土的塌落度可適當減小，以能泵送為原則)，減少其流動性，防止底板混凝土受壓后上翻。腹板澆筑時，振搗棒應插入下層混凝土中充分振搗，使兩層混凝土良好結合，不留下施工縫的痕跡。

3.3 現場管理要點

3.3.1 天窗的設置

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

3.3.2 箱內人員和設備的配備

箱梁因工作面小，人員配備不宜過多，每箱室內一般配備4～5名工作人員。其中，振搗工一人，負責底板及腹板底角處的振搗并及時移動照明燈具；開關振搗棒一人，負責按振搗工的意圖及時開關、移動振搗器；底板收漿抹面一人，及時對底板頂面進行處理；加固芯模及信息傳遞一人，負責加固芯模并及時溝通箱內外信息；箱外配備一人，天氣炎熱時，還應配一定數量的通風降溫設備。質量控制人員應旁站，處理可能發生的其它事宜。

3.3.3 工作面的管理

箱梁由于底板與頂板澆筑有時間間隔，總體上形成兩個工作面，底板一般比腹板超前澆筑6～10 m，施工管理難度較大。施工中應重點控制兩工作面的間隔時間，通過下料控制兩工作面的施工進度，及時溝通箱內外信息，協調箱內外人員及設備的調配并嚴密觀察箱內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”，一般發生在腹板底角部分。造成的原因是模板側模與底板處不密貼，混凝土停滯時間過長，接頭處初凝不能再塑和前引混凝土坡度過陡。

處理辦法：嚴格注意腹板側模和大底的密貼，鎖固緊固件，并在混凝土澆筑過程中不應使領先混凝土停滯時間過長。間隔停滯時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的裂縫

通常發生在梁端或預應力筋錨固處，裂縫比較短小。其發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°，運營初期有所發展，以后會趨于穩定。其產生的主要原因是端部應力集中，錨固區金屬結構件密集，混凝土質量不良所致。

處理方法：錨固區金屬結構件要認真安裝，保證其幾何尺寸。在混凝土澆筑過程中，要保證該區的骨料含量，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。

4.2.2 腹板的收縮裂縫

該裂縫大多在脫模后2～3 d內發生，裂縫通常從上梁肋到下梁肋，整個腹板裂通寬度一般為0.2～0.4 mm，施加預應力后大多會閉合。

產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，以控制裂縫的發生。對混凝土的內外溫差應嚴格控制，尤其是在極低的外界溫度時要加設暖棚保暖。在夏季，混凝土初凝后及時將箱室內裝滿水并灑水覆蓋養護至少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，箱梁底板上發生不規則裂縫系因腹板與底板受力不均勻所致。

處理辦法：在支架設計時，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致箱梁彎曲裂縫的產生。在分段式箱梁中，一般出現在接縫內或接縫附近，梁底裂縫寬度可達0.1～0.2 mm。

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

4.2.5 頂板的裂紋

其產生的原因一般為箱梁混凝土標號高，而商品混凝土塌落度波動大，往往造成“過振”現象。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時，從一頭開始全斷面抹面并注意排除泌水。

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

4.3 振搗不足或漏振

其產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；在預留孔、預埋件及鋼筋密集區澆筑，振搗方法不當。

預防措施：對于腹板和鋼筋及預埋管多的部位，采用以φ30、φ50棒振搗為主并適當“插信子”，同時在模板上安置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。

嚴格掌握插入式振搗器的操作方法：快插、慢抽，上下抽動5～10 cm以觀察混凝土表面不再下降、不再出現氣泡、表面水平、泛出水泥砂漿為宜。建立崗位責任制，采取定人、定崗、定責任，現場掛牌監督。

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

5 結 語

箱梁一次性澆筑的關鍵工藝之一是優化和改進芯模設計，在保證底板混凝土質量的前提下，使芯模盡可能地少占箱內空間，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間，使底板既不拱起，腹板又不出現施工縫痕跡。

嚴格控制混凝土的澆筑質量，控制質量通病的發生。

要以人為本，對箱梁內外的工作配合要求應非常嚴格。因此，在提前做好施工布署的情況下，加強現場工作的管理與協調。

作者簡介:

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