淺談混凝土施工技術在道路橋梁工程施工中的應用

王洪宇

（中交一公局第三工程有限公司，北京 101102）

引言

1 工程背景概括介紹

某地為了緩解當地繞城高速公路的交通流量壓力，計劃2018 年9 月于原高速公路的第八合同段起始，建設一全長約1 878 m 的立交橋梁工程。該工程起止路段為K21+559.25-K23+437.539,該工程項目采用了鋼結構連續梁的組合體系設計，路基連接線長度約為250 m。主要建設內容分為上部構造與下部構造兩個部分。其中13 m×50 m 的上部主引橋段采用預應力混凝土梁箱結構設計，其構造見圖1，主要建設內容包括有引橋支座、支座墊石、蓋梁、主梁以及防落梁擋塊。其中箱梁高度為2.0 m，頂底板間橫坡為2%[1]。邊腹板跨中長度為70 cm，最大厚度處于梁支點之間的距離約為0.58 m，頂板厚度為0.25 m。

圖1 某地橋梁工程的梁箱結構示意

下部構造主要為雙薄壁柔性墩，墩體連同墩承臺共計高約27 m，盆式支座的理論最大承載強度為65 000 kN，橋底每肢寬約為3.7 m。每肢由一個主墩與兩個鉸支墩結構的次邊墩組成，共用底部的25.6 m×13.4 m 墩承臺，承臺厚度約為4.2 m，用3.4 m 的澆筑砼進行封底。其中主墩的基礎部分為旋挖鉆孔灌注樁結構，樁體直徑為φ20 m，以地下第6 層含少量中砂與透鏡體粗礫的亞粘土土層作為理想持力土層，嵌入微風化巖層約為3 m，單根主樁的設計容許承載力約為30 000 kN。邊墩樁為空心墻式墩身，底部基礎仍采用旋挖鉆孔灌注樁結構，樁體直徑為φ17 m。

2 混凝土施工技術在道路橋梁工程中的具體應用

2.1 混凝土配合比的計算

該工程方案中，承臺以上的構件全部采用C30 強度標號混凝土材料，坍落度為130～150 mm。因此根據工程需求情況，選擇材料為如下：浙江“三獅牌”P.O42.5 型號水泥，fce 強度為45.0 MPa；粗骨料為兩種不同粒徑的碎石按照2:8 質量比進行搭配摻和而成，粒徑大小分別為5～25 mm 與25～31mm；細骨料為粒徑不超過4.75 mm 的中砂；外摻劑選擇為II 級粉煤灰，外加劑選擇為蘇州常宏化工企業的WP-62 型混凝土緩凝劑、DC-6005 型減水劑。

根據混凝土材料的設計坍落度要求來看，混凝土單位用水量應當控制在215 kg 左右，而每單位混凝土材料拌制摻加緩凝劑、減水劑為1.7%，因此混凝土的用水量可以采用如下公式進行計算：

式中：m1為實際用水量,單位為kg；mw1為單位用水量，單位為kg；δ 為外摻劑的減水效率，該工程項目中使用的外摻劑產品為22%。

將數值帶入公式中進行簡單計算后，得出混凝土單位用水量應為168 kg。

接著再計算如下公式，根據單位用水量推導出水泥的單位用量：

式中：m2為實際水泥用量,單位為kg；m3為實際粉煤灰用量,單位為kg；λ 為取代系數，本次工程粉煤灰摻拌比例為16.5%，對應取值為1.3；m4為實際粉煤灰用量,單位為kg。

混凝土材料的單位容重為2 400 kg/m2，含砂率Bs=40%，那么對應的粗骨料與細骨料質量應當分別為1 142 kg 與730 kg。最終得到該橋梁工程使用的C30 混凝土材料配合比為[2]：

2.2 模板安裝

模板是指由螺栓、模板面、組合卡扣與支撐部件組成的澆筑模具體系，它的主要用途是為澆筑工段的混凝土提供拘束力，使澆筑的工程構件能夠干化形成指定的幾何形狀與結構。該橋梁工程在施工方案設計時，考慮到施工美觀度以及施工成本的問題，決定采用在鋼模板上涂刷脫模劑的做法進行模板安裝，以達到延長模板使用的目的。下面以圖2 橋梁工程的箱梁澆筑為例，對模板安裝工藝進行說明。

圖2 箱梁部位的模板安裝示意

首先是支架搭設，它是施工人員在高空完成澆筑作業的重要輔助設備，主要作用是為施工人員提供可靠穩定的操作平臺。在該工程中主要采用了滿堂門式支架方案，鋼管尺寸為26.8 mm×2.5 mm，組合卡扣、交叉支撐、調節架、水平架等配套構件均采用鋼結構。為了進一步提高施工作業的安全保障，在支架搭設完成后，還需對部分主要受力的連接點進行焊接加固。而后是進行施工圖紙的放線測量，在施工控制網格中找到澆筑構件的中心軸線，并用定位鋼筋進行標記。同時在模板安裝作業前，還需要根據模板的組合方案，將固定配件以預埋的方式安裝就位。接著從箱梁的陰角模板的安裝位置開始按照配板圖紙進行對接安裝，在安裝前需要先將模板用砂輪機進行表面除銹處理，涂刷層厚不小于8 mm 的脫模劑，等到安裝對位精準后，用54 mm 的標準短款銷釘與對拉螺栓進行固定。在所有模板組裝完整前，用于固定的對拉螺栓不能扳擰過緊，應當適當預留出部分用于微調安裝結合位置，避免模板錯位后受到彎距作用而出現形變損壞，但也不宜使模板發生松動[3]。最后是模板加固作業，等到構件四周的模板全部組裝完成后，在每個模板背楞連接部位應當用U 字碼將兩個搭接的模板加強筋進行連接固定，而箱梁頂部墻柱的安裝模板，則用頂部拉斜支撐的方法進行固定。加固作業時還需要檢查模板的對地垂直度，若發現存在錯位、偏差安裝的目標，可以通過改變頂部斜拉支撐力的方法，來不斷調整柱、墻模板的垂直度，直至其完全滿足設計施工方案的質量要求為止。

2.3 鋼筋綁扎工藝

圖3 為該橋梁某連接件的結構示意圖，混凝土材料分布的鋼筋主要有以下幾類：上部架立筋，架設在箱梁上部的用于抵消梁板構件受力彎距的鋼筋，規格為HPB400，直徑為φ35 mm；受力筋，安裝在箱梁底部下排用于承載受力的鋼筋，它的作用是分攤與轉移橋梁工程上部結構的荷載，規格為HPB400，直徑為φ32 mm；分布筋，在箱梁板間交錯分布的鋼筋，它與梁板的受力筋安裝方向垂直，用帶彎扣的扣筋固定在模板上，它的作用是將梁板承受的負荷均勻地分布傳遞給板間受力筋，避免箱梁構件出現應力集中點位，從而減小構件受到的壓彎剪切作用，規格為HPB400，直徑為φ20 mm。在鋼筋綁扎時需要注意以下幾個問題：一是梁柱以及懸挑位置的受力區鋼筋節點必須要滿扎，確保每個節點的綁絲纏繞牢靠。而非受力區則可以以“梅花法”進行跳扎固定，即綁扎節點的相鄰節點均不設綁絲，跳過一個節點后再進行綁扎固定；二是對鋼筋進行焊接固定時，每條主筋上的焊接點數量不能超過總節點的40%；三是鋼筋進行壓彎或調直加工時，應當檢查鋼筋的完好情況，單根鋼筋的傷痕截面積總和不能超過鋼筋橫截端面的5%。

圖3 鋼混材質連接件鋼筋結構示意

2.4 澆筑施工作業

等到鋼筋綁扎固定完成后，即可組織進行混凝土的澆筑作業了。在該工程項目組織澆筑作業時發現，由于分布筋與受力筋布置較為密集，容易因混凝土沖擊鋼筋骨架或模板影響最終的澆筑成型質量。因此在混凝土入模澆筑的過程中，該項目主要是采用了“串筒溜管下料”的做法來控制混凝土的澆筑下落走向，將混凝土的自由傾落高度控制在1.5 m 以內[4]。同時在澆筑層高度提升時，還要同時調整出料口位置，盡可能地繞開鋼筋密集處。

為了避免混凝土澆筑作業出現離析現象，本次施工采用每聯2 次的澆筑方法，第1 次澆筑箱梁的底板與腹板，第2 次再澆筑頂板。但兩次澆筑作業必須要混凝土對稱均勻，避免因內模受力不均的問題給模板產生水平推力，使模板向澆筑量大的一邊發生偏移。同時在分聯澆筑作業時，還要與澆筑工序一同展開振搗作業，將直徑為3 cm 的插入式振搗棒插入混凝土澆筑點位使該處混凝土充分密實。在進行振搗作業時需要注意以下幾點：一是振搗器應當快插慢拔，且不得與鋼筋骨架交錯的位置發生直接接觸；二是需要合理控制振搗器的移動間距，振搗上一層時，至少要插入下層5～10 cm，確保兩個振搗層的混凝土結合緊密、質量均勻，水平移動間距不應超過振搗作用半徑的1.5 倍，也就是40～50 cm 之間[5]；三是振搗應當逐點按照順序進行，不能出現遺漏，振搗點位不能設置過疏或過密，通常為振搗器有效作用半徑的1.25 倍，也就是30～40 cm 之間。

2.5 施工縫處理

最后是施工縫處理，由于橋梁工程的混凝土施工任務量較大，難以一次澆筑完工，所以必須要設置施工縫來分段進行澆筑作業。施工縫并不是真正意義上的“縫隙”，而是兩個不同澆筑作業段之間由于先后凝固時間不同而形成的界面接縫。在本次施工作業過程中，總結了以下施工接縫處理方法：首先是施工縫設置，應當根據橋梁工程的設計圖，找到箱梁構件的受力區部位與非受力區部位，其中受力區不得設置施工接縫；而后在預設施工接縫的部位用規格為HPB235，直徑φ8 mm 的彎頭鋼筋作為連接筋植入接縫界面；接著等到混凝土開始初凝后，像圖4 那樣以人工鑿毛的形式將施工縫表面較為軟弱的一層混凝土鑿除，深度控制在20～30 mm 范圍以內，需要露出混凝土的粗骨料，但不能裸露鋼筋；最后用水槍等工具將接縫處表面的碎塊、浮灰沖洗干凈后，在其上部涂刷層厚不小于10～20 mm 的C30 水泥砂漿[6]。在施工縫部位繼續施工之前，需要對舊混凝土表面進行強度檢驗，只有當強度達到完全硬化的70%時方可繼續新工段的澆筑施工，避免振搗作業破壞舊澆筑段的水化結晶效果，使混凝土出現開裂斷層現象。

圖4 施工縫表面鑿毛效果

3 結論

綜上所述，當前階段在橋梁工程中混凝土施工占據了極大的比重，它對于橋梁工程的安全性、耐久性以及運行效益均有著極為密切的影響。因此需要橋梁工程的施工單位在組織混凝土施工作業時，嚴選工程材料，選擇合適的澆筑技術，合理控制工藝參數，掌握正確的技術方法。只有這樣才能切實保障道路橋梁工程的施工質量，促進橋梁工程的施工技術水平不斷提高，確保城市交通體系運行通暢、穩定。