現澆混凝土超寬橋面鋪裝的平整度控制方法

蔣春陽，韓曉霞，王朝輝

(1.石家莊市公路橋梁建設集團，河北石家莊 050091;2.長安大學公路學院，陜西西安 710064)

0 引言

隨著社會經濟水平不斷提升，汽車擁有量迅速增加，道路車流量逐年遞增，為滿足中國巨大的交通需求，越來越多加寬道路與超寬橋面應運而生。加寬道路與超寬橋面的建設除滿足承擔行車荷載的要求外，還需要保證良好的行車舒適度［1-5］，而行車舒適度與路面平整度密切相關。調查數據顯示，加寬路面平整度指標基本能滿足相應的技術要求［6-8］，但作為保護橋面板與傳遞車輪荷載的橋面鋪裝平整度普遍較差，不僅行車舒適性難以保證，而且在一定程度上也會對橋梁的安全性、耐久性和使用壽命產生嚴重影響［9-12］。普通橋面鋪裝常因攤鋪工藝選擇不當、施工質量難以控制等原因導致平整度較差［13-14］，而超寬橋面鋪裝不僅具有普通橋面鋪裝的問題，還常因施工工藝的缺陷出現中間厚度不足與表面波浪等問題，平整度難以滿足規范要求［15-16］，因此如何提高超寬橋面平整度是一個亟需解決的工程難題。

基于此，本文對比2種常用橋面鋪裝工藝，確定適用于超寬橋面鋪裝的施工工藝，建議重點施工工序與施工質量控制措施，并依托京昆高速滹沱河特大橋超寬橋面進行工程應用，為后續現澆混凝土超寬橋面鋪裝平整度的控制提供借鑒，對提高橋面鋪裝平整度、提升橋面施工質量具有重要意義。

1 超寬橋面鋪裝工藝優化

橋面鋪裝平整度的高低與施工機具的選擇及施工工藝的先進程度密不可分，為提高超寬橋面鋪裝的平整度，必須優選施工機具、優化施工工藝。針對現澆混凝土超寬橋面鋪裝的特點，對比2種常用的橋面鋪裝工藝，提出適用于現澆混凝土超寬橋面鋪裝的施工工藝。

1.1 常用橋面鋪裝施工工藝及特點

(1)振搗梁整平機配合手扶式抹平機抹面。該工藝在施工過程中可一次性完成全寬鋪裝，鋪裝整體性好、無接縫、不易漏水，可有效延長橋梁的使用壽命，節省機械臺班和人工用量;但在施工過程中振搗梁梁體下垂撓度過大，易在鋪裝中部形成“鍋底”;攤鋪布料寬度大，布料時混凝土高度不易控制，易導致“骨料窩”和“漿液坑”;混凝土水泥漿在橫坡作用下流向低側，使混凝土產生離析;同時施工過程中手扶式抹平機控制人員需要在混凝土表面行走，易在混凝土表面踩踏出腳印，影響橋面鋪裝平整度，鋪裝平整度檢測合格率只有80%［17-19］。振搗梁整平施工如圖1所示，手扶式混凝土抹平機施工如圖2所示。

圖1 振搗梁整平施工

圖2 手扶式混凝土抹平機施工

(2)三輥軸整平機配合手扶式抹平機抹面。該工藝施工時攤鋪寬度為4～6 m，可有效避免振搗梁全寬鋪裝帶來的撓度大、布料高度不易控制及混凝土離析等問題;但由于攤鋪寬度的限制，在超寬橋面鋪裝的過程中會出現縱向接縫，橋面整體性不好;雨水易沿接縫處滲漏，縮短橋梁使用壽命;接縫不易抹平，平整度較差，嚴重影響行車舒適性。在施工過程中手扶式抹平機控制人員同樣需要在混凝土表面行走，易在混凝土表面踩踏出腳印，影響平整度，平整度檢測合格率只能達到85%［20-21］。三輥軸整平施工如圖3所示。

圖3 三輥軸整平施工

1.2 橋面鋪裝施工工藝優化

基于對上述2種工藝的探討，以及對橋梁機械產品的調查，發現整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面可以同時具備上述2種工藝的優點。整體桁架式混凝土整平機可以全寬一次性鋪裝，不留施工縫，保證橋面平整度。桁架較大的抗變形能力可避免振動梁撓度過大而影響平整度，施工平整度合格率整體較高。使用座駕式雙盤混凝土抹平機，操作人員不需直接站立在混凝土表面，有利于提高橋面鋪裝的平整度。這2種設備的結合對保證超寬橋面鋪裝的平整度具有重要意義。整體桁架式整平機施工如圖4所示，座駕式雙盤混凝土抹平機施工如圖5所示。

圖4 整體桁架式整平機施工

圖5 座駕式雙盤混凝土抹平機施工

2 超寬橋面鋪裝重點控制工序

施工過程中必須對重點施工工序進行嚴格把關，才能確?，F澆混凝土超寬橋面鋪裝平整度滿足規范要求。為保證超寬橋面鋪裝平整度能夠滿足規范要求，建議以下6項施工重點控制工序。

2.1 整平機軌道鋪設

混凝土表面平整度的好壞主要受整體桁架式混凝土整平機的影響;所以為保證整平機能夠平穩行駛，不發生顛簸，整平機軌道需提供充分抗力且不發生很大位移。然而，由于設備本身自重較大且橋面鋪裝存在鋼筋網片等問題，難以保證整平機平穩行駛。解決方法是在梁板打眼安裝H型支架，8 cm槽鋼以倒扣形式安裝在H型支架上作為整平機行走軌道，保證整平機的平穩行駛。整平機軌道鋪設如圖6所示。

圖6 整平機軌道鋪設

2.2 模板布設

為保證橋面鋪裝與防撞護欄接頭處的平整度和施工質量，需在橋面鋪裝邊緣布設兩道模板，模板采用與鋪裝上保護層同厚的方鋼。模板安裝時嚴格按照測量人員的放樣位置進行布設，保證模板支擋牢固，不得在施工過程中發生傾覆現象。橋面鋼筋網片以下用密目網封堵混凝土，上部采用鋼模板齊邊，防止混凝土滲入護欄位置影響護欄施工質量。模板布設如圖7所示。

圖7 模板布設

2.3 混凝土布料

在混凝土布料時，由于橋面存在橫坡，混凝土會發生由高向低的流動現象，若混凝土流動距離較長，易離析產生“石子堆”和“漿液坑”，導致混凝土表面局部不平整甚至開裂，降低混凝土的防水能力，影響橋梁安全性能，縮短橋梁的使用壽命。借鑒三輥軸整平機的施工特點，較窄的攤鋪寬度可有效降低混凝土的離析現象，因此施工中采用鋼管將超寬橋面分割為較小的獨立單元，縮短混凝土攤鋪寬度，避免混凝土在橋面橫坡的作用下產生離析。混凝土布料如圖8所示。

圖8 混凝土布料

2.4 整平施工

桁架式整平機振搗整平，每個作業循環長度為5 m，往返振動3次，依靠整平機的輥軸振動將混凝土密實，同時保證攤鋪時的初始平整度。軌道與模板之間80 cm處采用振搗棒振搗密實，整平機僅適用于大面積整平，因此模板邊緣位置使用人工提漿抹平。整平施工如圖9所示。

圖9 整平施工

2.5 抹面施工

混凝土初凝前，使用座駕式雙盤抹平機抹面，混凝土表面不會留下腳印，且施工效率更高。鋪裝兩側、軌道溝以人工用鋼抹子抹平。兩側模板及端頭位置以人工用鋼抹子抹平壓光，抹平人員應踩在護欄鋼筋縫隙及軌道上抹面，避免混凝土表面出現腳印影響平整度。完成整平工作后拆除軌道，最后人工補料抹平軌道痕跡。抹面施工如圖10所示。

圖10 抹面施工

2.6 混凝土養生

混凝土攤鋪整平以后應及時覆蓋土工布灑水養生，養生時必須保持橋面濕潤，養生時間不得少于7 d，同時養生期間嚴禁車輛通行?；炷琉B生如圖11所示。

圖11 混凝土養生

3 超寬橋面鋪裝施工質量控制

為保證整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面的新型施工工藝能達到預期的目標，針對其施工特點，提出以下4項施工質量控制措施。

3.1 嚴控軌道安裝質量

軌道的平穩性是影響整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面施工工藝施工效果的關鍵因素，施工中必須保證軌道具有足夠的強度，使整平機在重力作用下能夠平穩行駛。施工中為確保軌道順直、平穩，在梁板上每隔0.5 m電鉆打眼，安裝H型鋼筋支架，每5 m設一個高程控制點，掛線調整支架高度，然后將8 cm槽鋼點焊固定在調整好的H型支架上。在槽鋼與槽鋼接頭部位進行支架加密。注意H型支架高度不得露出混凝土表面，頂部應低于混凝土表面2 cm左右;為避免鋼筋銹蝕損傷橋面，在施工前應剔除表面銹蝕嚴重和發生變形的槽鋼。

3.2 嚴控鋼筋網片安裝質量

根據整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面的施工特點，可知混凝土布料厚度是由放置在鋼筋網片上、與上保護層同厚度的鋼管控制的。這就意味著，鋼筋網片在安裝時必須保證位置準確且具有足夠的剛度，以抵抗施工人員及臨時設備的荷載。在施工時按照測量放樣確定的高程控制點掛線布設鋼筋網片的工程控制帶，調整剪力筋高度至設計高程，將調整到設計高程的鋼筋網片與梁板預埋剪力筋焊接牢固，以保證鋼筋網片的位置和剛度，為橋面鋪裝施工打下良好基礎。

3.3 嚴控模板的安裝質量

在橋面鋪裝施工過程中，橋面鋪裝模板安裝與其他部位模板安裝不同，其他部位是將模板底部直接安裝在混凝土基礎上，而橋面鋪裝由于連續的鋼筋網片需要伸入護欄內部，使得模板只能安裝在鋼筋網片上。由于鋼筋網片下保護層的存在，使模板不能完全封閉，在澆筑混凝土時，混凝土會從模板下部流入護欄底部，影響邊角處的混凝土澆筑質量，同時在護欄澆筑前需要將流出的混凝土進行鑿除，消耗人力較多。為了解決此問題，在施工時使用與上保護層同厚的方鋼作為模板，在橋面鋼筋網片以下用鋼絲密目網封堵混凝土，上部采用鋼模板齊邊，這樣既能防止混凝土滲入護欄位置影響護欄施工質量，也能確保橋面鋪裝兩側齊整。

3.4 確定合理的施工時機

由于鋪裝混凝土厚度較薄，只有13 cm，在橋面施工時極易受到外部環境(刮風、高溫等)的影響而產生裂縫，而且全斷面攤鋪寬度達15.75 m。為保證混凝土能夠在較短時間內完成全斷面布料、振搗、抹面及覆蓋養生，使用2臺混凝土泵車對稱布料，保證每小時全斷面布料不小于10 m，確保在混凝土初凝之前完成所有施工。

4 工程應用效果

京昆高速滹沱河特大橋是石家莊至冀晉界公路LJ-2合同段中的主要控制性工程，橋長3 187 m，設計為雙向六車道，橋面鋪裝為2幅，寬15.75 m，要求平整度合格率在90%以上。橋梁跨徑長，工程量大，質量要求高，為保證該橋平整度滿足規范要求，采用新工藝整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面完成鋪裝工作，對完工后的滹沱河特大橋橋面鋪裝平整度進行檢測，合格率為97.1%，滿足《河北省高速公路施工標準化指南》中平整度合格率在90%以上的要求，且橋面鋪裝的外觀質量、兩側邊角施工質量均符合要求。檢測結果表明，該方法可有效提高施工效率和施工質量，使橋面平整度得到大幅度提升。該技術在今后超寬橋面鋪裝中具有廣闊的應用前景。完工后的橋面鋪裝質量如圖12所示。

圖12 橋面鋪裝質量

5 結語

(1)系統對比了振搗梁整平機配合手扶式抹平機抹面與三輥軸整平機配合手扶式抹平機抹面2種常用施工工藝，提出了適用于超寬橋面鋪裝的施工工藝——整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面。

(2)確定了整平機軌道鋪設、模板布設、混凝土布料、整平、抹面及養生為整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面施工工藝的重點控制工序。

(3)建議了控制軌道安裝質量、控制鋼筋網片安裝質量、控制模板安裝質量及確定施工時機4項施工質量控制措施，為整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面施工工藝后續的推廣應用提供質量保證。

(4)依托京昆高速滹沱河特大橋進行工程應用，對使用整體桁架式整平機配合座駕式雙盤抹平機抹面完成鋪裝工程的滹沱河特大橋進行平整度檢測，合格率達97.1%。

［1］ 張金喜，蘇蕊葳，王 鋒.路面平整度與駕駛速度關系的實驗研究［J］.武漢理工大學學報，2011，33(10):59-63.

［2］ 張金喜，杜艷花.基于乘客感受的瀝青路面平整度評價方法［J］.北京工業大學學報，2013，39(2):257-262.

［3］ 徐勛倩.車-鋼橋面鋪裝耦合振動系統動力效應分析［J］.應用力學學報，2009，26(3):501-506.

［4］ 張園操，郭 亮.高速公路橋梁橋面鋪裝施工控制技術分析［J］.交通世界，2016(36):66-67.

［5］ 汪雙杰，李志棟，黃曉明.水泥混凝土橋瀝青鋪裝系設計與鋪裝技術發展［J］.筑路機械與施工機械化，2017，34(2):33-41.

［6］ 詹成根，王 民，劉 克.馬鞍山長江公路大橋鋼橋面鋪裝方案設計與論證［J］.筑路機械與施工機械化，2016，33(2):84-86.

［7］ 關愛軍，朱小京，姚述堂，等.湖北省谷竹高速公路水泥混凝土橋面鋪裝層三輥軸施工技術［J］.施工技術，2013，42(23):20-24.

［8］ 劉立斌.施工中提高橋面鋪裝平整度的幾點措施［J］.交通世界，2009，201(8):203-204.

［9］ 趙瑞智，司鵬飛.淺談橋面混凝土鋪裝平整度的影響因素及控制措施［J］.中國科技博覽，2012(3):163-163.

［10］ 尹春業.影響橋面鋪裝平整度的因素及其控制［J］.北方交通，1995(1):18-18.

［11］ 向云桂.影響橋面鋪裝平整度的因素及控制措施［J］.城市建設理論研究:電子版，2013(24):178-180.

［12］ 劉 麗.淺談橋面平整度的施工控制措施［J］.黑龍江科技信息，2010(11):204-204.

［13］ 付東巖，黃寶昱，楊春雪，等.淺談橋面鋪裝厚度及平整度質量控制［J］.北方交通，2017(4):38-39.

［14］ 汪浙民，楊建平，李英豪，等.水泥混凝土橋面瀝青層鋪裝平整度控制新方法［J］.公路交通科技:應用技術版，2013(1):136-138.

［15］ 畢海軍.高速公路橋梁橋面鋪裝施工控制技術［J］.公路，2014(9):74-76.

［16］ 姚高嶺.高速公路混凝土橋梁橋面鋪裝的病害及防治措施［J］.福建建材，2008(3):74-75.

［17］ 周國永.淺談橋面鋪裝質量控制要點［J］.公路交通科技:應用技術版，2011(3):32-33.

［18］ 羅康生.瀝青砼橋面鋪裝各項指標的控制措施［J］.山西交通科技，2003(6):67-68.

［19］ 梁愛軍.淺析橋面鋪裝平整度的控制［J］.交通運輸研究，2007(6):129-130.

［20］ 賀 鵬.橋面平整度仿真模擬及評價方法研究［D］.西安:長安大學，2011.

［21］ 邢國彬.如何提高橋面鋪裝平整度［J］.交通世界，2016(10):72-74.