橋梁外立面的露石混凝土施工技術

解慶賀 宗小雨 王 昌 位石圈

中國建筑第八工程局有限公司 山東 青島 266100

1 工程概況

上海迪士尼度假區西南環路（西側）中心湖橋位于設計道路的直線段，長100 m，分5跨，每跨長20 m，單幅箱梁結構頂寬16.35 m，樁基為鉆孔灌注樁，采用雙立柱圓截面橋墩，橋跨承重結構采用預應力混凝土連續箱梁，單箱四室。上海迪士尼度假區中心湖橋（西側）為迪士尼園區建成后的主要觀光通道，橋梁和擋土墻結構外露面采用露石混凝土[1-4]。露石混凝土是指混凝土結構施工完成強度達到100%后，再采用噴砂工藝對表面水泥漿進行處理，以達到形似外露石料的自然裝飾效果（圖1）。

圖1 露石混凝土效果圖

2 工藝原理

優化模板配置和混凝土配合比，在混凝土澆筑、養護、預應力張拉完成后，對混凝土的外露面進行噴砂處理。噴砂處理按照由上而下的順序進行，橋梁工程各分部混凝土設計強度等級不同，混凝土噴砂壓力不同，噴砂處理的深度為2～3 mm。

3 施工流程

橋梁外立面露石混凝土施工工藝流程為：支架基礎處理及預壓→支架搭設、預壓、沉降、變形觀測→卸載、底模板鋪設、標高調整→底腹板鋼筋綁扎、波紋管安裝定位、鋼絞線穿束→內模板安裝→箱梁第1次混凝土澆筑（底板、腹板）→內模板拆除、頂模板安裝→頂板鋼筋綁扎、波紋管安裝定位、鋼絞線穿束→箱梁第2次混凝土澆筑（頂板）→預應力張拉→預應力孔道壓漿→張拉槽口封錨→模板、支架拆除→混凝土噴砂處理[5-7]。

4 施工要點

4.1 混凝土原材控制

同一座橋梁相同部位的混凝土原材（碎石、黃砂、水泥）采用同一產地和同一廠家。碎石和黃砂地材按照工程的實際需要量在拌和站一次性采購，采用質量穩定的水泥，并選用高效聚羥酸作為外加劑。混凝土指標要求如下：

1）施工配合比：混凝土砂率控制在29%，控制水泥用量。

2）石子粒徑控制在5～20 mm，且不得超過最小鋼筋間距3/4，嚴格控制扁平顆粒含量，保證其遠遠低于設計要求范圍。

3）砂的細度模數要求≥2.7，控制在2.8。

4）在滿足泵送的前提下，盡量降低混凝土坍落度。墩柱混凝土坍落度應控制在100～130 mm之間，箱梁混凝土坍落度控制在150～170 mm之間。

5）采用泵車泵送，第一車潤管砂漿單獨攪拌、運送。

4.2 模板工程

在墩柱施工中采用定型鋼模，墩柱內部不再設置加固用的對拉螺栓。依據本橋墩柱的數量、高度以及截面尺寸，將模板設計成標準節1.5、1.2、0.4 m，模板板面為厚5 mm的冷軋鋼板。直線段采用的鋼模板高度為1.2、0.4 m，墩柱頂部采用高1.5 m的標準節鋼模板（圖2），鋼模板采用φ16 mm×50 mm的高強螺栓連接，限位銷采用φ18 mm× 95 mm。在鋼模板兩端接頭處采用企口縫，以防止漏漿。

利用竹膠板＋鐵皮的組合方式鋪設箱梁底模板，首先箱梁底模采用厚15 mm鏡面竹膠板，然后涂抹高強黏合膠，再鋪設厚0.5 mm的鐵皮，鐵皮采用長2 cm的鐵釘固定，間距控制在5～7 cm之間，鐵皮之間粘貼強力膠帶。

箱梁模板支撐體系中次龍骨采用100 mm×100 mm木方，在平直段間距30 cm；主龍骨采用100 mm×150 mm的木方，設置在腳手架頂托上。箱梁兩側圓弧板下，順橋向次龍骨采用100 mm×100 mm木方，間距20 cm，木方固定在定型桁架上，桁架放在支架U形頂托上部。

箱梁腹板側模采用厚10 mm的竹膠板，次龍骨為100 mm×100 mm木方，間距控制在25 cm；主龍骨為雙拼φ48 mm×3.5 mm的鋼管并用φ14 mm對拉螺栓和山形卡固定，沿腹板高度設置2層，間距控制在60 cm。箱梁頂板也采用厚10 mm竹膠板，下部木方縱向間距30 cm，橫向間距60 cm，采用碗扣架鋼管及頂托作為模板內撐；腳手架間距為60 cm×60 cm，頂板支撐鋼管放在一次澆筑成型的底板上。

圖2 高1.5 m標準節模板示意

4.3 混凝土澆筑

墩柱澆筑時，采用2根70型振動棒，在φ1 000 mm直線段模板四周布置4個振點，中間布置1個振點；φ1 500 mm柱頂四周布置7個振點，中間布置2個振點。2根振動棒分別從兩側逆時針振搗，同時應保證每次澆筑高度在60～70 cm。振搗棒插入間距控制在25 cm，插入深度比澆筑高度深約10 cm。混凝土振搗要快插慢拔，振搗時間為80～90 s，拔出速度稍慢，保證混凝土中的氣泡被帶出來的同時又不會在表面附近引入氣泡，每個振點半徑為500 mm。

箱梁混凝土分2次澆筑，采用50型振動棒，每個箱室布置1根振動棒，振距控制在40 cm。

1）第1次混凝土澆筑順序：垂直方向為直線段底板→圓弧段底板→腹板；順橋向為從低處向高處，橫橋向為從中間向兩側。混凝土澆筑分3層，先橫梁、底板，再腹板頂。

2）第2次混凝土澆筑順序：垂直方向為腹板→腹板上倒角→頂板；水平方向為從低處向高處。混凝土分2層澆筑，先橫梁，后腹板上倒角、頂板（圖3）。

圖3 箱梁混凝土澆筑順序總體布置示意

為了保證圓弧段混凝土澆筑質量，防止振搗時弧頂混凝土向下流動，應將振點加密，并減短振搗時間。當圓弧段澆筑完成后，再澆筑腹板，為防止腹板混凝土從根部外溢，底板與腹板混凝土澆筑應交錯進行，同時要防止過振。箱室內部安排專人振搗，同時安排專人負責底部兩側圓弧混凝土的成型，把箱梁內底板上多余的混凝土鏟出，抹平收面。

4.4 混凝土噴砂處理

混凝土噴砂材料采用干凈的天然銅礦砂，砂中含水量不大于1%，在經過篩選、不含油污的條件下才能使用。噴射混凝土時，壓力不小于0.8 MPa，為了保證噴砂的效果和力度，噴槍口部產生的壓力為0.6～0.7 MPa；噴槍與混凝土面的距離應控制在50 cm，噴射角度呈45°，由左向右或由上向下，從一側勻速進行噴射施工，噴射行程控制在100 cm，2次噴射痕跡重合5 cm。混凝土噴砂點噴射厚度為2～3 mm，呈點、網狀全面均勻地噴射到混凝土表面。

混凝土不同的強度決定了噴槍在噴射時移動的速度。對于混凝土強度等級為C30的部位，移動速度控制在8 cm/s，強度等級為C50的部位，噴槍的移動速度控制在5 cm/s。

混凝土噴射完畢后對露石的深度進行檢查，外露深度宜控制在2～3 mm，達不到要求的應進行補噴，補噴時噴槍距離墻面宜控制在60 cm，噴嘴的移動速度控制在10 cm/s。

5 質量控制措施

5.1 模板工程

1）鋼模板進場后必須在打磨刨光、細砂紙打磨、干凈紗布擦拭、均勻涂刷機油后才能使用，同時在模板周轉施工時，支設前必須按照新模板進場的工藝進行處理。

2）模板拼裝完成后，拼縫處擠出的雙面膠帶、密封膠必須清理干凈，防止澆入混凝土中，使拼縫出現缺陷。同時在墩柱模板密閉性檢驗合格后，才能澆筑混凝土。

3）在澆筑混凝土前，鋼模板根部必須用水泥砂漿抹平，縫隙砂漿飽滿，盡量不出現模板內的混凝土漏漿。

4）鐵皮在裝卸、吊裝的過程中必須輕拿、輕放，鐵皮不得有卷邊、折痕、凹陷等缺陷。當鐵皮進場后，成卷鐵皮板要豎向放置，不得平放，防止鐵皮在自重作用下出現折痕。

5）在鋪設箱梁底模板的鐵皮前，竹膠板表面平整度、尺寸、高程應達到規范要求，同時采用拖把清理干凈，不得有雜物，尤其是硬質雜物。在鐵皮兩邊、中間涂抹3道高強黏結膠，每道黏結膠不得小于20 cm。

6）鐵皮在鋪設時，必須由2個人對成卷鐵皮進行放張、拉近，再由1個人用耙子驅趕折皺處，鐵皮兩側同時從一個方向釘鐵釘，間距不得超過8 cm，一般控制在5～7 cm。鐵皮縫隙在涂抹原子灰時，原子灰必須涂抹平整、均勻，超出鐵皮的部分在變干前清理干凈，防止在粘貼強力膠帶時，黏結強度減弱。

7）在粘貼膠帶時，沿著鐵皮縫隙從一個方向進行，利用刮平板邊貼邊壓緊，膠帶與鐵皮之間不得出現空隙。膠帶一次粘貼長度不宜過長，必須把鐵釘粘貼在內，鐵釘不得外露在鐵皮表面，防止釘眼漏氣。在綁扎鋼筋時，必須輕拿輕放，不得刮擦、破壞鐵皮和膠帶。

5.2 混凝土工程

1）為了確保供應混凝土有保證，應選擇技術力量、綜合實力、信譽高的預拌混凝土攪拌站。

2）嚴格控制原材料，做到混凝土專用材料單獨存放、覆蓋。

3）混凝土澆筑前，需清理干凈模板內的鐵絲、鋸末等雜物和鋼筋上的油污，對鐵皮的縫隙和預留孔位置進行嚴格檢查，防止漏漿、漏氣。

4）混凝土澆筑過程中必須連續進行，間隔時間不得超過30 min；根據現場混凝土澆筑速度，提前聯系拌和站，保證混凝土連續提供；施工中坍落度較小時，嚴禁向混凝土中加水，必須將混凝土退回拌和站重新攪拌或加入隨車的外加劑，攪拌均勻再使用。

5）在澆筑混凝過程中，由專人檢查模板支撐體系的沉降和變形。

5.3 混凝土噴砂處理

1）噴砂操作人員必須經過培訓和多次的練習，待其操作比較熟練后，才能進行實體工程施工。

2）噴砂施工前，實體工程混凝土強度必須達到90%以上；并需先清理混凝土表面，修補小的孔洞，倘若混凝土表面的脫膜劑未清理干凈，則應采用鋼絲刷將其清刷干凈。

3）噴砂前在現場采取圍護措施，防止銅礦石顆粒四處迸濺傷人；為確保機械、設備正常工作，空壓機、噴砂機在使用前需進行調試，保證壓縮產生的空氣潔凈，同時銅礦砂也需要篩選、凈化。

4）為了便于混凝土噴砂操作控制，盡可能減小壓縮空氣源與操作面的距離，檢查整個空氣壓縮系統，保證沒有漏氣位置存在，標準長度的噴砂軟管應準備充足，盡量減少系統管道接頭個數；為確保工作順利，空氣軟管和噴砂軟管都應在作業時保持順直，為了避免增大壓力降、加快軟管磨損速度，系統供壓管道不得繞太多彎或者直接盤繞。

5）嚴格控制銅礦砂的粒徑、含水量，不得含有油污，同時應采取防潮措施。

6）嚴格控制噴砂速度、角度、距離，噴砂深度應由淺入深，避免一次成型，大面積施工完成后，再進行細部補噴。

6 結語

橋梁工程混凝土外露骨料表面，這種具有隨機凹凸的表面，形狀、大小不同的骨料會產生迥然不同的景觀效果；外立面混凝土露出的骨料對強烈的光照形成漫反射，橋梁底面反射的光照強度減輕。隨著社會的發展，對于建筑物、橋梁的景觀效果要求越來越高，在上海迪士尼度假區的橋梁工程中，采用露石混凝土施工取得了良好的效果，特別是對混凝土結構立面和底面采用外露骨料表面，在國內尚屬首次，該方法具有一定的優勢以及廣闊的應用前景。