青海地區公路橋梁預制構件質量提升關鍵措施研究*

張建鵬，景晶晶

（1.青海西互高速公路管理有限公司，青海 西寧810008；2.江蘇開放大學 建筑工程學院，江蘇 南京210036）

1 概述

在新時代交通強國建設背景下，公路工程建設實體質量水平要求越來越高，青海省交通工程建設領域迎來重大的挑戰和發展機遇。隨著交通工程建設高質量發展的趨勢，青海省交通運輸廳組織編制了《青海省公路建設管理指南》（第二分冊管理機構與工地建設）[1]，全面推行工廠化生產、裝配化施工，精細管控公路工程預制梁板實體質量，提高工程耐久性。工程耐久性一直以來都是交通工程建設者們關注的重點，多位學者從耐久性設計[2-6]、鋼筋保護層厚度控制[7]、外觀質量[8-9]等多方面開展了一系列研究，也取得了一系列成果。然而，現有研究中，針對施工過程中具體的工程耐久性提升措施研究還尚顯不足，且對橋梁預制構件質量提升的針對性也不夠強。

同時，交通運輸部品質工程理念的提出，更是對公路工程建設提出了更高的要求，追求工程內在質量和外在品味的有機統一。2017 年底，交通運輸部印發的《公路水運品質工程評價標準（試行）》[10]中明確提出工程建設項目的“耐久性控制指標符合項目質量管理要求，混凝土關鍵指標質量控制均勻性高”，其中混凝土關鍵指標包括主要構件混凝土強度（以28 天齡期強度進行計算）標準差和鋼筋保護層厚度（工后）合格率，要求主要構件混凝土強度標準差小于1.5，鋼筋保護層厚度合格率大于95%。

青海省交通運輸廳印發的《青海省公路工程品質提升三年（2018-2020 年）攻關行動實施方案》[11]中，也明確指出青海省公路橋梁建設，仍存在鋼筋加工安裝不規范、智能張拉與壓漿關鍵工序質量控制不嚴、預制梁板幾何尺寸控制不精準、墩臺垂直度控制不嚴、工后鋼筋保護層厚度合格率不高、濕接縫施工質量控制不嚴等問題，應大力推廣橋梁施工標準化、裝配化程度，切實提高寒冷地區橋梁工程質量，提升橋梁使用耐久性。

為此以西寧至互助一級公路擴能改造工程項目（以下簡稱“西互項目”）預制梁板的混凝土關鍵指標為研究對象，通過分析質量檢測數據，深入剖析混凝土強度均勻性差、鋼保層厚度合格率不高的問題，并從施工工藝、原材料、機械設備、現場管理等方面提出質量提升關鍵措施，提煉總結先進技術和管理經驗，形成可復制可推廣的特色經驗做法，切實提高青海地區預制梁板工程實體質量。

2 預制梁板質量檢測數據分析

西互項目地處西寧市和海東市互助縣境內，位于青海省東北部，是《青海省省道網規劃（2014-2030 年）》5 條放射線中“省道101 線西寧高速”的重要組成部分，也是加強西寧市向周邊地區輻射的高速路網重要組成部分。路線全長42.78 公里，設計速度100 公里/小時，概算投資35.85 億元，其中共設大橋2354.6m/9 座，中橋622.84m/7 座。西互項目推行工廠化生產、裝配化施工，作為青海省首批橋梁裝配化施工試點，橋梁上部結構預制化率達到70%。

為深入了解西互項目預制梁板在實體質量方面存在的問題，對大莊大橋預制梁板的混凝土強度標準差、鋼筋保護層厚度合格率進行了檢測和評定，其中混凝土強度標準差根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T 23-2011），采用回彈法進行強度檢測，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》（JTGE30-2005）評定，后經統計計算得出強度標準差；鋼筋保護層厚度根據《混凝土中鋼筋檢測技術規程》（JGJ/T 152-2008），采用電磁感應法進行工后鋼筋保護層厚度的無損檢測，按《公路橋梁承載能力檢測評定規范》（JTG/T J21-2011）評定（鋼筋保護厚度特征值與設計值比值介于0.9～1.3 的為合格），后統計計算得出合格率。

經實地檢測及數據統計分析，大莊大橋預制梁板的混凝土強度標準差為2.088，鋼筋保護層厚度合格率僅為61.6%。混凝土強度均勻性差，鋼筋保護層厚度合格率低，預制梁板實體質量、耐久性存在嚴重問題。

3 預制梁板存在的主要問題及原因分析

從上述預制梁板檢測指標的質量數據分析可以看出，預制梁板鋼筋保護層厚度合格率較低，混凝土強度離散程度大、均勻性不高等問題嚴重，通過現場檢查和反推各施工環節，發現西互項目預制梁板在混凝土強度、鋼筋加工和安裝、混凝土澆筑等方面存在施工精度不足、質量控制不嚴等現象。基于此，圍繞施工工藝、材料、機械設備和現場管理四個方面開展原因分析。

3.1 混凝土性能問題

3.1.1 混凝土強度偏低

表現為混凝土構件強度檢測結果達不到設計要求。其原因包括：（1）施工工藝：配合比不符合要求或未按集料含水率變化及時調整施工配合比。（2）材料：水泥受潮，水泥強度等級降低，影響混凝土強度；碎石的壓碎值、針片狀、級配等指標達不到要求，砂石料的含泥量過大，黃砂中含有較多的木炭、卵石、貝殼、泥塊等雜質，黃砂的級配差，石英含量低；水泥、砂、石料和拌和用水計量不準確或根本就沒有計量；混凝土拌和用水不符合要求；摻加的外加劑不符合要求。（3）現場管理：未按照施工規范做好混凝土養生措施。

3.1.2 混凝土強度不均勻

表現為28 天抗壓強度標準差偏大。其原因包括：（1）施工工藝：配合比的設計不合理；澆筑過程中振搗不均勻，部分位置振搗不足或過振；拌合時間不足；未根據濕度、溫度等情況動態調整養生方案；養生時未能保證混凝土各處養生條件均勻，比如灑水不均勻、蒸養時溫度變化大。（2）材料：水泥、砂石料等原材質量不穩定；外加劑、摻合料等材料不穩定；混凝土和易性不好，澆筑時產生離析。（3）機械設備：拌合樓計量系統精確度不足，計量不準確；罐車運輸過程中攪拌速率不穩定；發生擁堵，運輸時間不可控；現場落料方式（泵送、滑槽和直接下料）不一致；振搗設備不配套；拌合樓工作不穩定。（4）現場管理：未根據材料及現場情況動態調整施工配合比；現場組織不合理，澆筑過程不連續；未有效執行養生方案；技術交底不到位。

3.2 鋼筋保護層問題

3.2.1 鋼筋加工精度

表現為長度、角度加工偏差不符合規范要求。其原因包括：（1）施工工藝：配料計算長度不準確；鋼筋在堆放中產生扭曲，角度偏差；鋼筋半成品在裝卸、運輸或堆放過程中發生扭曲、變形，外形尺寸不符合要求。（2）材料：鋼筋進場即扭曲；鋼筋粗細不均，給加工帶來障礙。（3）機械設備：加工設備自動化程度低；很多設備處于半自動化，人工操作困難；加工設備加工精度較低，偏差較大；加工設備使用磨損大。（4）現場管理：很多新設備，操作人員不熟練，操作不規范；管理人員過分依賴設備，不對半成品進行檢驗；鋼筋加工及安裝放樣不準確。

3.2.2 安裝精度

（1）鋼筋定位不準確。其原因包括：a.施工工藝：部分鋼筋圖設計不合理，鋼筋太過密集，現場無法準確定位；測量放樣存在偏差。b.材料：鋼筋加工半成品精度不高；鋼筋骨架存在局部變形。c.機械設備：鋼筋胎架制作精度誤差大；鋼筋胎架使用過程中變形及基礎沉降。d.現場管理：作業人員未按圖紙設計定位進行安裝；安裝不夠牢固，致使偏離設計定位；骨架運輸、吊裝及存放不規范，存在局部變形。（2）連接方式不夠穩固（焊接、機械連接、綁扎）。其原因包括：a.施工工藝：焊接方式選取不當；焊接中電流、引弧高度、下送速度不正確。b.材料：焊條質量不合格；連接套筒不符合規范要求；扎絲質量不合格。c.機械設備：鋼筋滾絲設備加工精度較低，偏差較大。d.現場管理：作業人員不熟練，操作不規范；作業人員責任心不強，未把握焊縫/搭接長度，未有效清理焊渣/扎絲規范綁扎；鋼筋絲頭未打磨平整，加工完后未有效保護。（3）鋼筋骨架吊裝偏差。其原因包括：a.施工工藝：吊點選取不當；吊裝方法不正確。b.材料：吊裝架剛度不足。c.現場管理：未有效執行吊裝方案；吊點不足；指揮吊裝作業不規范。（4）模板安裝及混凝土施工影響。其原因包括：a.施工工藝：模板粗暴安裝，對鋼筋骨架造成擾動；混凝土振搗過振，對鋼筋骨架造成擾動。b.材料：模板剛度不足，變形；模板表面不平整；保護層墊塊不合格、墊塊密度不夠。c.現場管理：模板拼裝過程不規范；振搗過程中過振；保護層墊塊安裝數量不足；澆筑過程中模板存在位移。

3.2.3 鋼筋保護層厚度偏差較大

表現為鋼筋保護層實測數據不符合設計和規范要求。其原因包括：a.施工工藝：鋼筋保護層墊塊設置偏少、偏小、不規范，定位不準確；混凝土澆筑時對鋼筋骨架擾動較大。b.材料：鋼筋骨架扭曲、變形嚴重；模板尺寸不準確，偏差較大或模板剛度不足，支撐固定不牢，施工出現跑模現象。c.現場管理：作業人員未按技術交底內容落實施工；現場管理人員巡查、核查不足，未能及時發現問題；技術交底不到位。

4 質量提升措施

4.1 混凝土性能提升措施

一是從源頭把關，經多方實地比選，選取優質砂石料、水泥、外加劑。二是料倉大棚及拌合機、上料倉采用全鋼結構全封閉結構，所有進場車輛一律經過洗車池沖洗，防止外來污染物污染材料。三是加強原材料、半成品和成品的進場監管及取樣檢測工作，把好工程質量第一關。四是重視原材料及混凝土配合比，控制混凝土拌和用水量、水膠比、外加劑等。五是經試驗確定混凝土施工工藝參數。如混凝土坍落度范圍、澆筑順序、分層厚度、振搗時間、提棒速度、混凝土拆模及養護齡期的一致性等。六是強化現場組織，確保工序作業銜接合理。七是攪拌用水設庫，配備電加熱設備，合理選擇混凝土澆筑時間，運輸罐車采取保溫措施，穩定混凝土入模溫度。八是配備數量足夠、合適的振搗設備，實行混凝土振搗分區劃塊，選擇有經驗的振搗工進行施工作業。九是采用強制式攪拌設備，保證充分的拌和時間，每盤混凝土攪拌時間不少于120s，對于摻纖維等材料的混凝土，適當延長攪拌時間，防止混凝土強度不均勻。十是采用拌和站信息化管理系統，運用信息化手段，通過采集生產過程數據，運用傳輸、存儲、統計分析等手段，達到混凝土生產監控及質量追溯的目的，確保混凝土質量。最后是針對青海地區高寒、日溫差大、干燥等特點制定合理的養生措施，實時對時間、溫度、濕度進行監控。

4.2 鋼保合格率提升措施

一是采用智能數控鋼筋加工設備，并根據標準樣件進行抽檢，保證鋼筋加工精確度。二是采用鋼筋綁扎專用胎具，對底、腹板及頂板鋼筋進行限位，另外輔以拉線、靠尺等手段進行定位綁扎，提高鋼筋的精準度。三是在批量鋼筋加工前采用首件鋼筋認可制度，對梁體每種型號鋼筋進行試加工，嚴格比對1：1 鋼筋大樣圖，直至尺寸完全吻合后將尺寸與彎曲角度輸入數控鋼筋彎曲中心后批量生產。四是提高鋼筋綁扎胎架和鋼筋籠吊具剛度，減少鋼筋骨架形變。五是針對不同部位采用不同形式的高強砂漿墊塊，墊塊的厚度根據首件試驗確定。六是根據保護層厚度選擇相應尺寸的墊塊，嚴格控制保護層墊塊尺寸和強度，尺寸誤差不得超過1mm，強度不小于結構混凝土強度。七是保護層墊塊數量不得少于圖紙或規范要求，按梅花形布置，并且保證均勻，腹板底部等受力較大部位適當加密。八是提高測量放樣精度，并嚴格按照測量現場放樣尺寸進行定位。九是采用扁擔梁或增加加強鋼筋的方式多點平衡吊裝，并采用專用運輸車運輸鋼筋，減少變形。十是嚴格按照測量放樣尺寸安裝模板，并控制好垂直度，并增加模板支撐的剛度，防止模板位移。

5 結束語

公路橋梁施工裝配化是當前行業發展的主流，青海地區公路橋梁預制構件質量水平受原材料、模板、加工精度、工藝控制、技能水平、現場管理，甚至高原氣候條件等因素影響，現階段實體質量水平尚有待提升。通過對青海地區公路橋梁預制構件質量提升關鍵措施的研究，深入剖析青海省預制梁板存在的質量問題以及產生的原因，并提出了相應的質量提升措施，為切實提高青海地區公路橋梁預制構件質量提供技術支撐。

在交通強國、質量強國、品質工程的發展潮流下，需要我們交通建設者以高質量發展為目標，多角度、多維度、多層次、全方位地去發現問題、解決問題，切實提高實體質量，力爭打造優質耐久的工程項目。