薄壁多箱室主梁混凝土施工

摘要：在現代橋梁建設中，隨著經濟的快速發展、科技的進步和新材料新工藝的發明更新，對橋梁的跨徑要求越來越長，對結構截面尺寸的要求越來越小，于是薄壁多箱室截面形式作為大跨徑橋梁主梁的結構形式逐漸普遍。文章以巴中恩陽區義陽大橋為例，從混凝土配合比優化、混凝土性能控制、長高距離泵送混凝土及混凝土施工與振搗等方面對薄壁多箱室主梁混凝土施工進行闡述。

[作者簡介]羅曉崗（1985—），男，本科，工程師，研究方向為橋梁工程。

混凝土施工技術經過100多年的發展，在建筑領域已經有了比較成熟的施工技術經驗，但混凝土強度的增長有較長的時間過程，這對施工進度的加快提出了很大的挑戰，對懸澆混凝土的節段施工造成一定的窩工，同時對配筋率比較高的薄壁混凝土施工及裂紋的防治也提出了較高的要求。本文從混凝土配合比優化、集料級配優化及施工過程控制等方面對以上問題進行了研究，取得了顯著性的成果，達到了縮短工期、減少混凝土缺陷及節約成本的目的。

1 工程概況

義陽大橋為單塔單索面斜拉橋，采用塔梁墩固結體系，主橋跨度（105+140） m。主橋橋塔為混凝土橋塔，全高 130 m，橋面以上塔高 82 m，橋面以下高48 m。下部結構為承臺接樁基礎。引橋為預應力簡支T梁，橋面連續，北岸3×30+4×30=250 m，南岸4×40=160 m。主梁采用三向預應力體系，縱向設計以全預應力構件為基礎，橫向設計以A級結構為基礎，截面形式為單箱五室的C50預應力混凝土結構，頂板寬 33 m，底板寬13.8 m，中心梁高3.8 m，頂面設置雙向橫坡2 %，底板水平，結構中心線處梁高 3.8 m，挑臂3 m，中間箱室寬4 m，邊箱寬4.75 m，斜腹板對應的箱室寬 5.425 m;每個斜拉索對應的位置設橫隔板，中箱室橫隔板厚45 cm，邊箱變化到30cm。拉索采用平等鋼絲索，上端錨固于混凝土索塔內置鋼錨箱上，為錨固端，主梁上錨固于中室頂板上，為張拉端。中跨拉索標準間距6 m，為平衡懸臂澆筑的重量，邊跨1#～9#拉索間距取6 m，10#～19#拉索間距為3 m，橋榙錨固區間距根據拉索錨固的空間要求從1.8 m變化到3.1 m。

2 混凝土配合比優化

2.1 原材料

水泥：P.O42.5和P.052.5，巴中海螺水泥有限責任公司;礦粉：S95，漢中漢鋼新型建材有限公司;細骨料：機砂，中砂，南江縣明威建材有限公司;粗骨料：5～25 mm連續級配碎卵石，巴中市恩陽區和平沙石加工廠;減水劑：減水率26 %～30 %，四川三聚建材有限公司;水：飲用水。

2.2 配合比優化

根據本工程主梁混凝土隔板最小厚度只有30 cm，縱橫向及豎向預應力管道交錯布置多，鋼筋保護層厚度只有2 cm，鋼筋配筋率高、部分主筋凈間距只有3 cm，混凝土泵送垂直高度達48 m，混凝土輸送管最長距離達198 m等實際特點及原配合比混凝土前期彈性模量及強度偏低、實體混凝土強度增長較慢等原因，同時本工程工期特別緊張，故對原混凝土配合比進行優化。JGT10-2011《混凝土泵送施工技術規程》中對泵送混凝土性能要求如表1所示，因本工程特殊，混凝土性能只滿足表中不同高度泵送混凝土的要求時不能保證實體混凝土質量，混凝土需要具有一定的自密實性能，故將混凝土的坍落度設計成200～240 mm，坍落擴展度設計成500～550 mm。

主梁原配合比參數如表2所示，基于原配合比，將P.O42.5水泥調整為P.O52.5水泥，水膠比0.32調整為0.34，砂率41 %調整為42.5 %，粗骨料5～16 mm和16～25 mm的比例25：75調整為35：65，根據調整前后的參數分別檢測混凝土坍落度、 擴展度，坍落度、擴展度經時損失，混凝土3d、4d、5d、6d、7d、28d抗壓強度及抗壓彈性模量等參數[1]，調整前后的混凝土性能如表3所示。

由表4所見，將P.O42.5水泥更換成P.O52.5水泥 ，適當增加混凝土摻合料用量和砂率后，混凝土的早期強度和彈性模量明顯提高，混凝土拌和物性能得到改善。

2.3 混凝土配合比優化的意義

在本工程主梁實體混凝土澆筑完成后，從3d齡期開始進行現場結構混凝土回彈強度的采集，與室內標準養護試件及現場同條件養護試件的抗壓強度及彈性模量共同作為結構混凝土預應力張拉的依據，指導現場施工。實際施工混凝土取樣制件的力學性能與室內配合比試驗時的數據較接近。現就配合比優化前后結構混凝土回彈強度及施工進度進行比較，如表5、表6所示。

由表5所見，混凝土配合比優化后對結構混凝土早期強度的提高特別明顯，通過對配合比的優化、調整、原材料的了解和現場情況看，現場結構混凝土實體早期強度的提高主要原因是水泥的更換和粗骨料部分粗細比例的調整，用原配合比澆筑時，粗骨料中粗粒徑部分偏多，而混凝土保護層設計厚度較小，再加上鋼筋配筋率過高，混凝土表面2 cm主要是槳體為主，回彈法檢測的強度不能直接反映結構混凝土實體強度，通過提高粗骨料中5～10 mm部分的含量，可以減少回彈面強度與實體混凝土強度之間的差異，但粗骨料中細粒部分也不能加過多，不然影響整個混凝土的強度。通過優化配合比，現場強度及室內、室外標準試件強度都在3 d時達到預應力張拉條件，但考慮了混凝土早期體積還不是很穩定，所以定在4 d時張拉，這跟原配合比相比，將原來7 d甚至更長時間才能進行的預應力張拉施工縮短到4 d時間，節省了工期，也避免了工人窩工現象。由表6可以看出，主梁懸澆節段循環工期由原來的17 d甚至更長縮短到后面11 d施工1節段。

綜上所述，本次混凝土配合比的優化是成功的，他的意義在于，有效解決了結構混凝土前期強度增長慢，實體強度與標準抗壓強度偏差大，避免了工人為等待混凝土強度達標而延時進入下一工序施工造成窩工，同時保證了質量，節省了工期。24A5E018-E18A-46A1-AE1E-02973CCAF554

3 混凝土性能控制

3.1 原材料準備

進場原材料均已根據規范規程的要求進行抽樣檢測合格，否則不允許使用，為保證混凝土質量，每次進場的外加劑都要經過試拌，混凝土性能與配合比設計時無大的差異，在開盤前進行砂石料含水率的檢測，同時估算原材料儲備量是否滿足本次混凝土的方量，并給混凝土拌和站下配料通知單。主梁1#～9#塊一次需要混凝土約340 m3，10#～19#塊一次需要混凝土約170 m3。

3.2 混凝土拌和及運輸

混凝土采用2臺SZL50型拌和機進行拌和，混凝土罐車運輸混凝土。拌和站計量系統除了計量所進行校準外，拌和站要定期進行自校準，確保各種材料的計量準確，每盤混凝土攪拌時間控制在不少于120 s，試驗檢測人員安排專人在拌和站進行混凝土性能的控制及調整，剛開盤時都要檢測出機坍落度等混凝土拌和物性能，各項性能滿足要求才能進行拌和。混凝土運輸途中罐車攪拌筒應以3-6 r/min的緩慢速度不斷轉動，以保證混凝土拌和物不產生離析。澆筑1#-9#塊時，運輸車到達現場后由兩頭均衡供料。

4 泵送混凝土

4.1 設備準備

主梁混凝土的澆筑質量直接影響主梁混凝土的施工質量，根據主梁的結構布置形式，經過多方案比較，最終確定選用一級混凝土泵送方案進行主梁混凝土澆筑。根據主梁混凝土泵送高度和長度的要求，混凝土泵送設備選擇2臺三一HBT80C-2118型高壓混凝土泵（表7）。

混凝土泵管選用直徑125 mm，單根長度3.0 m，壁厚8 mm的高壓泵管，為保證主跨和邊跨混凝土平行作業互不干擾，沿主梁兩側各布置一套混凝土泵管進行主梁混凝土施工[2]。泵管通過水平管道從高壓支撐泵連接到塔身兩翼，然后泵管從0#塊主梁兩端連接到懸灌混凝土施工處。

泵管在塔柱外側及電梯壁附近布置，沿塔柱方向每增加4.5 m設置一道附墻，確保泵管固定牢固。

泵管固定示意如圖1所示。

為了保證現場施工，避免突然停電帶來影響，備有1臺550 kW柴油發電機作備用，滿足施工照明、混凝土振搗和零星焊接用電。

混凝土的振搗考慮到鋼筋和預應力筋較多，間隙較小，主要采用50和30型振動棒，50型和30型振電機和棒各計劃10套，2套附著式振搗器，另外各備用4條振動棒備用。

4.2 泵送混凝土

在本工程中，混凝土泵送管道較長，因此在泵送混凝土之前，泵送足夠的水使管道充分濕潤，然后將管道內的水排干;管道干燥前，放入一個直徑略小于泵管內徑的海綿球，之后泵送砂漿約2 m3，再泵送混凝土。施工時隨時檢查混凝土性能，嚴禁泵送不合格的混凝土，同時按要求及時在澆筑現場取樣制作試塊進行試驗檢測。

5 混凝土澆筑

5.1 混凝土澆筑

混凝土施工時要分層澆筑分層振搗，底板、頂板及隔板采用振動器振搗，振動器形式為插入式，每層厚度不宜大于 30 cm，振動時間20～30 s，操作時快插慢撥，相鄰兩個插入位置的距離不宜大于50 cm，振搗上層混凝土時，要插入下層混凝土深度5～10 cm;斜腹板采用附著式振搗器振搗，振搗時間不宜過長，達到混凝土密實為度[3]。對灌筑高度超過2 m的，采用滑槽、串筒、漏斗等器具灌筑。混凝土澆筑要確保連續性，如需間斷，其允許間斷時間根據試驗數據確定，超過混凝土初凝時間的，按施工接縫處理。

混凝土水平分次澆注時，下層混凝土澆注完成后，清除混凝土表面浮漿，待混凝土達到1.2 MPa以上強度后，拉毛（約1 cm）并用鑿子或鏨子鑿除混凝土頂面上的水泥砂漿薄膜和表面上松動的石子及松弱混凝土層，鑿碎后用高壓水徹底沖洗，在準備澆筑上部混凝土前，灑上清水，使混凝土粘結面充分濕潤，無積水。在澆筑混凝土前，可先在下層混凝土表面澆筑一層灰砂比相同、水灰比略小的水泥砂漿，厚度約為15 mm，再澆筑上層混凝土。接縫處的混凝土應加強振動，使新老層混凝土緊密結合。混凝土灌注完畢，待混凝土初凝后，壓平混凝土頂面（需鑿毛的結合面除外），混凝土終凝后及時用土工布覆蓋并澆水養護。確保混凝土內部質量均勻密實，杜絕空洞、露筋、露骨、蜂窩、麻面、裂縫等缺陷。

5.2 防止梁段混凝土裂紋發生的方法

本工程梁體形式為薄壁多箱室結構，同時混凝土壁板厚度厚薄不一，容易產生裂紋。針對裂紋產生的原因，采取合理設計及優化混凝土配合比、控制水泥用量、增加礦物摻合料用量、選用減水率較高的優質高性能減水劑、降低水膠比等辦法，減少收縮裂紋和溫度裂紋;在梁段混凝土灌注中，采取從前向后逐步灌注的辦法，防止由于掛籃變形在新、老混凝土連接處產生裂紋。

6 結束語

本文以巴中恩陽區義陽大橋主梁混凝土施工為例，主要從混凝土配合比優化、混凝土性能控制、長高距離泵送混凝土及混凝土施工與振搗等方面對薄壁多箱室主梁混凝土施工各個環節進行控制，特別是通過混凝土配合比的優化，使混凝土早期各項指標得到提高，防止了薄壁多箱室主梁裂紋的產生，縮短了施工工期，具有較好的經濟效益和社會效益，對相似工程的施工具有借鑒意義。

參考文獻

[1] 王英嬌 孫鎮國. 懸索橋“D”型截面混凝土索塔施工技術[J]. 環球市場， 2017（7）：3-3.

[2] 王保國. 機制砂高性能混凝土的試驗研究與應用[J]. 工程與試驗， 2011（2）：32-35.

[3] 魏紅兵 劉紅飛. 泵送法預制鉆井井壁工藝的應用[J]. 混凝土與水泥制品， 2007（2）：39-41.24A5E018-E18A-46A1-AE1E-02973CCAF554