市域鐵路橋墩混凝土質(zhì)量影響因素識別與管控研究

趙翔、洪成潑、王彥虎

（1.溫州市交通工程管理中心，浙江溫州325000；2.溫州市鐵路與軌道交通投資集團有限公司，浙江溫州325000；3.中鐵隧道局集團有限公司，廣東廣州511458）

0 引言

市域鐵路線路敷設(shè)方式以高架橋為主，橋梁混凝土施工質(zhì)量關(guān)系到市域鐵路運營安全問題。溫州市域鐵路設(shè)計了花瓶式橋墩以提升景觀效果。花瓶式橋墩的外觀質(zhì)量對其景觀效果的影響最為直接。引起混凝土施工質(zhì)量問題的因素較多。準確識別混凝土質(zhì)量影響因素，并進行針對性管控，可有效提高混凝土質(zhì)量。目前關(guān)于混凝土質(zhì)量控制的研究主要集中在施工工藝控制措施上。為保障市域鐵路運營安全和景觀效果，開展市域鐵路橋墩混凝土質(zhì)量調(diào)查，分析引起質(zhì)量問題的原因，進行針對性質(zhì)量管控。

1 工程概況

溫州市域鐵路S2 線一期工程土建SG4 標段位于樂清市翁垟街道和柳市鎮(zhèn)，里程及全線長度為：DK40+587.902 翁垟北（不含）～DK47+770.72 黃華（含），全長7073.6m 包含兩站四區(qū)間，分別為翁垟站、黃華站、翁垟北站～翁垟站高架區(qū)間、翁垟站～黃華站區(qū)間、黃華站～靈昆站高架區(qū)間、黃華站～靈昆站明挖區(qū)間，溫州市域鐵路S2 線平面示意圖，如圖1所示。高架區(qū)間共有194 個橋墩，墩身混凝土采用鋼模+泵送C40 混凝土澆筑[1]。

圖1 溫州市域鐵路S2 線平面示意圖

2 混凝土質(zhì)量問題調(diào)查

對調(diào)查的橋墩混凝土色差明顯、冷縫、表面鱗斑、外傷或污染、蜂窩麻面、錯臺過大等質(zhì)量問題進行統(tǒng)計分析，橋墩混凝土質(zhì)量問題百分比，見圖2。

圖2 橋墩混凝土質(zhì)量問題百分比

由外觀質(zhì)量問題統(tǒng)計表和影響外觀質(zhì)量問題排列圖可以看出，橋墩混凝土外觀質(zhì)量的主要問題是色差明顯和冷縫，次要問題是表面鱗斑、外傷或污染、蜂窩麻面、錯臺過大[2]。下面將著重分析造成色差明顯和冷縫的原因。

3 引起混凝土質(zhì)量問題的原因

3.1 影響因素分析

影響工程質(zhì)量的因素有很多，涉及諸多方面，歸納起來有五大類: 人員素質(zhì)、工程材料、機械設(shè)備、工藝方法和環(huán)境條件，簡稱4M1E[7]，建設(shè)工程施工質(zhì)量問題的因果圖，見圖3。用4M1E 法分別對混凝土表面色差明顯和冷縫原因進行分析，因果分析圖見圖4混凝土表面色差明顯因果圖和圖5 橋墩混凝土冷縫因果圖。由圖3 和圖4 的因果分析可知，影響混凝土質(zhì)量的末端因素有：其一，混凝土坍落度大小變化；其二，混凝土原材料的變化；其三，混凝土攪拌時間不足、不均勻；其四，混凝土放料高度料大（離析）；其五，模板打磨差，模板漆涂刷不均勻；其六，工人振搗不密實（漏振）；其七，工人過振；其八，施工溫差；其九，混凝土原材料不一致；其十，施工時間不連續(xù)；其十一，施工環(huán)境、溫度變化；其十二，振搗時間、深度不一致；其十三，澆筑分層厚度不一；其十四，養(yǎng)護不及時[3]。

圖3 建設(shè)工程施工質(zhì)量問題的因果圖

圖4 混凝土表面色差明顯因果圖

圖5 橋墩混凝土冷縫因果圖

3.2 確定要因

通過現(xiàn)場檢查、原材料產(chǎn)地、批號、歸號及配合比檢查，確認末端因素是否為影響混凝土質(zhì)量的主要因素。混凝土質(zhì)量問題要因分析結(jié)果，見表1，橋墩混凝土質(zhì)量要因分析表。

表1 橋墩混凝土質(zhì)量要因分析表

通過要因分析，剔除非主要因素，確定最終的主要因素：一是混凝土坍落度大小變化；二是混凝土原材料的變化；三是混凝土攪拌時間不足、不均勻；四是混凝土放料高度料大（離析）；五是工人振搗不密實（漏振）；六是工人過振；七是混凝土原材料不一致；八是施工時間不連續(xù)；九是施工環(huán)境、溫度變化；十是養(yǎng)護不及時。

4 混凝土質(zhì)量管控措施

4.1 制定對策

針對上述確定的影響混凝土質(zhì)量的10 項主要因素，分別制定混凝土施工質(zhì)量控制對策，見表2。

表2 混凝土施工質(zhì)量控制對策

4.2 實施方案

根據(jù)混凝土質(zhì)量控制對策，制定相應的實施方案。

4.2.1 提高人員素質(zhì)

一是教育現(xiàn)場施工員認真執(zhí)行各項質(zhì)量制度和質(zhì)量控制程序，嚴肅工藝紀律，合理安全生產(chǎn)因素和工序管理。教育現(xiàn)場施工員組織質(zhì)量保證體系的現(xiàn)場實施工作，把項目質(zhì)量目標分解到班組和個人，對項目質(zhì)量指標的完成負責。教育現(xiàn)場施工員對現(xiàn)場管理作業(yè)統(tǒng)一布局，按質(zhì)量管理標準進行控制，并積極協(xié)調(diào)各班組之間的生產(chǎn)矛盾[4]。

二是利用民工學校組織會議，現(xiàn)場施工負責人對工人進行專項技術(shù)培訓，使工人進一步了解混凝土性能，混凝土施工，振動棒操作等；

三是招聘了技術(shù)熟練的工人，采用“幫帶”模式，提高工人的技術(shù)水平。通過對工人培訓及相互幫帶，工人的整體技術(shù)水平得到了提高。

4.2.2 提高工程材料性能

為了加強混凝土澆筑后的觀感度以及混凝土性能，因此在配合比中摻加了粉煤灰。粉煤灰對加強混凝土外觀的作用：混凝土拌和料和易性得到改善，增加密實性，使混凝土表面光潔度好，無大氣泡；降低混凝土的水化熱，減少因水化熱引起的溫度裂縫的產(chǎn)生[5]。

4.2.3 優(yōu)化施工工藝

（1）鋼模的拼裝

墩身施工前，對承臺頂面墩身范圍進行鑿毛處理，并用高壓水槍沖洗干凈。模板底部整平處理，立模周邊線的高程用調(diào)平墊鐵進行調(diào)平，再用泡沫填縫劑將模板底部的縫隙封堵好，以防止?jié)仓r漏漿導致墩柱根部產(chǎn)生蜂窩、麻面，影響觀感度。

鋼筋保護層墊塊的選用，不可用焊鋼筋頭的方法控制保護層，若鋼筋生銹的話，混凝土表面會出現(xiàn)銹跡，影響美觀。要選用特制的水泥凈漿墊塊，使得澆筑后的混凝土外觀清潔一致[6]。

相鄰鋼模間的連接，包括使用模板配套螺絲、模板配套銷子和對拉用精軋螺紋鋼。模板支撐應牢固，接縫嚴密、尺寸準確，不因模板漏漿產(chǎn)生蜂窩、麻面和模板變形、漲模產(chǎn)生混凝土表面翹曲、邊線不順的外觀質(zhì)量通病。立好的模板放置時間不宜太長，應采取措施避免或減少下道工序操作時造成的污染和大氣中灰塵的污染。

（2）混凝土的澆筑

控制混凝土坍落度在160～200mm 之間，對混凝土外觀質(zhì)量的過程控制，最重要的環(huán)節(jié)是混凝土坍落度控制，要求混凝土拆模后對混凝土外路面的色澤觀感一致，則要求混凝土坍落度一致。

混凝土采用泵車放料，控制混凝土放料高度。由于混凝土自由落體高度超過2m 就會發(fā)生離析現(xiàn)象，所以對泵車軟管需要加長處理。并且放料時應左右墩柱對稱放，每次放料厚度控制在40～50cm 左右。另外混凝土放料時間也需要合理控制，均勻鋪料，不可中斷過長時間，保證不出現(xiàn)施工冷縫[7]。

混凝土振搗方法，根據(jù)混凝土情況不要早振，也不要遲振；不要漏振，也不要過振的原則。高度重視混凝土的振搗，分層澆筑，每層厚40～50cm，混凝土初步攤平后，先振周邊后振中間，每個位置振搗時間控制在20～25s，控制好振搗棒與模板之間的距離。避免振動棒碰撞鋼筋、模板及預埋件；移動間距不超過1.5 倍作用半徑；與側(cè)模保持50～100mm 距離；插入下層混凝土50～100mm 深度，確保與下層混凝土的結(jié)合。

4.2.4 混凝土拆模后的養(yǎng)護

嚴格控制拆模時間。檢查混凝土強度是否達到拆模強度；適當延長拆模時間，特別是在氣溫較低的天氣，澆筑完不滿3 天不拆模，使混凝土散發(fā)出來的水氣不散失，混凝土得到更好的養(yǎng)護。模板外側(cè)灑水養(yǎng)護，使混凝土的水化熱更好地散發(fā)。

滿足拆模條件后可拆模，拆模時應注意不可用撬棍、鐵錘直接作用于混凝土表面，不可暴力拆模；吊離模板時，模板下端用麻繩拉住，不讓模板左右搖晃，以免碰撞到混凝土表面，破壞表面完整，影響美觀。

拆完模后混凝土表面立即采用薄膜包裹養(yǎng)護。包裹前混凝土面灑水濕潤，把混凝土表面敞露的部分用薄膜全部嚴密地覆蓋起來，保證混凝土在不失水的情況下得到充足的養(yǎng)護，保持薄膜布內(nèi)有凝結(jié)水，滿足養(yǎng)護時間大于7 天[8]。

4.3 管控效果檢查

通過針對性的具體實施的落實，對完成的花瓶墩混凝土外觀進行檢查，其中僅存在兩個問題。

5 結(jié)語

由外觀質(zhì)量問題統(tǒng)計表和影響外觀質(zhì)量問題排列圖可以看出，橋墩混凝土外觀質(zhì)量的主要問題是色差明顯和冷縫，次要問題是表面鱗斑、外傷或污染、蜂窩麻面、錯臺過大。著重分析造成色差明顯和冷縫的原因。主要末端因素有混凝土坍落度大小變化、混凝土原材料的變化等10 項。采取提高人員素質(zhì)、提高工程材料性能、管控措施后、優(yōu)化施工工藝等管控措施后，市域鐵路橋墩混凝土質(zhì)量得保障。