小箱梁橋面UHPC防水鋪裝層施工技術分析

陳有水

（上饒市德興公路事業發展中心，江西 上饒334200）

0 引言

當前建筑行業對混凝土材料的研究逐漸深入，超高性能混凝土材料被研發出來，因UHPC材料結構較為緊密、耐久性能強，逐漸被應用到橋梁結構施工中，可充分發揮其材料性能，有效降低橋梁自重與建設質量。同時，通過UHPC防水鋪裝層的施工，可使橋面與瀝青面層產生足夠的黏結力，碾壓后不會破損、滲漏、出現裂縫等，使橋面整體質量得到良好改善。

1 工程概況

以九都大橋危橋重建項目為例，該橋位于德興市G237國道濟寧線上，起點為樁號K1121+078處，終點為樁號K1124+799處，橋梁全長131m，寬度為8.5m，荷載等級為汽車-15級，上部為鋼混板拱，下部為重力式墩臺，老橋面鋪裝出現橫縱方向裂縫，上方主拱圈存在較多嚴重超限橫向貫穿裂縫，下方存在橋臺開裂情況，個別位置還出現了空洞。近年來，九都大橋的交通量劇增，需要對其重新建設，上部采用30m預應力混凝土先簡支后結構連續小箱梁，路基寬度為12m，路面為瀝青混凝土，設計行車速度為60km/h。在橋面鋪設UHPC防水層，便于車輛快速通行，減少滲漏、裂縫等情況產生。

2 小箱梁橋面的施工要點

2.1 上部結構施工

2.1.1 箱梁預制

在正式澆筑箱梁混凝土之前，應對護欄、支座、伸縮縫等附屬設施進行檢查，確定準備充足后才可澆筑。施工期間確保預應力孔道、鋼筋位置精準，預制梁頂、腹板較薄，應選擇預制匹配的骨料粒徑，開展配合比試驗；梁段2m的范圍內鋼筋較密，具有較大的局部應力，應將其充分振搗，加強質量控制。為了避免預制梁的上拱過大，與現澆層受齡期影響增加收縮差，存梁時間應控制在90d以內，在不同存梁期的上拱值不盡相同，如表1所示。在預制梁期間，不但要注重預埋鋼筋與其他零件的關系，還要根據圖紙要求，將護欄預埋鋼筋埋入預制梁中。

表1 反預拱值設置表

2.1.2 預應力工藝

在預應力管道安裝中，其位置應根據實際坐標，用定位鋼筋固定，將鋼筋與箱梁腹板箍筋點焊接起來，避免位移或者下垂，如若鋼筋與管道發生碰撞，則優先移動鋼筋的位置。在澆筑前，檢查波紋管是否處于密封狀態，避免混凝土澆筑時導致管道受阻。在混凝土強度滿足設計值的90%后，便可張拉預應力鋼束，梁內正彎矩鋼束均從兩端一同張拉，錨下控制應力設定為1395MPa，在張拉期間應考慮到摩擦損失，最后將該項指標確定為1437MPa。預應力應利用張拉力控制，當張拉到特定指標后，引申量值與實際值的偏差應小于6%。

2.1.3 箱梁安裝

設置臨時支座，逐個孔洞安裝箱梁，將其放在臨時支座上，處于簡支狀態，將橋面與橫梁鋼筋相連；對橫梁鋼筋進行綁扎，設置接頭位置頂板束波紋管，在溫度較低的環境下對連續接頭進行澆筑，待混凝土達到設計強度的90%后，張拉頂板負彎矩預應力鋼束，注入水泥漿；在接頭施工結束后，對剩余位置橋面板接縫進行澆筑，并對部分面板濕接縫混凝土從跨中朝著支點澆筑；箱梁采用捆綁吊裝的方式，吊裝預留孔利用PVC管，減輕吊裝期間鋼絲繩對箱梁造成的磨損。

2.2 下部結構施工

在樁基施工前，應明確工程所在地范圍內的各類管線、障礙物等，做好相應防護措施。在灌注樁前制定環保方案，對各個樁位精確放樣，并復合基底標高，確保無誤才可下部施工，使樁基入土深度、長度得到保證。在正式施工時，采用巖樣力學指標雙控原則，根據地質情況合理調整樁體長度，使樁尖位于推力層，在深度上符合設計規定；在成孔后測量深度、直徑、沉淀厚度等，均滿足要求才可灌注混凝土，在灌注期間應注重鋼筋籠位置的監測，避免出現混凝土離析、樁偏位等情況。在墩、臺身施工之前，應對基礎頂部混凝土進行處理，如鑿毛、清理石屑等。對于較低的位置一次澆筑完畢，可利用鋼膜澆筑，確保表面光潔，還要注意模板卸接，外表無接縫；對于高度超過10m的臺身，可分段施工，每段高度都應根據施工條件、鋼筋長度等因素確定，在上節段施工中，已經澆筑的混凝土強度應超過2.5MPa，連續澆筑兩次的位置，應做好接縫處理工作。

3 UHPC防水鋪裝層的施工技術應用

3.1 施工準備

該項目采用強度等級超過P.O42.5的硅酸鹽水泥，粗骨料為連續級配，碎石經過錘擊后破碎生產，粒徑均低于20mm；鋼纖維混凝土中鋼纖維體積占比1%，長度為25～50mm，等效直徑為0.3～0.8mm，強度等級超過C50混凝土，抗彎拉強度超過7MPa；采用機械攪拌，將鋼纖維、水泥、骨料攪拌后，再加水拌和，時間超過5min。橋面鋪裝采用UHPC超高性能混凝土，在強度、吸水率、耐久性和耐侵蝕性方面具有較大優勢。該項目鋪裝設計是在C50混凝土調平層上，使用厚度為5cm的UHPC鋪裝層，與瀝青鋪裝層相比，耐磨損、抗滲透、施工工藝簡單，后期維修成本較低。

3.2 施工工藝

因橋面防水層受損，加上橋面排水不通暢，水從橋面滲透到橋面板下的梁、墩臺等處，使整體結構混凝土的炭化加速，內部鋼筋受到腐蝕。對此，選擇抗滲性較強的UHPC防水層，鋪裝后在橋面涂上三層FYT-1改進型防水層；在防水層鋪裝前，需要檢查結構物頂面、灑水檢驗梁體結構是否存在滲水、裂縫等情況，如若存在需要進行處理；還要科學布設排水孔，促進橋面積水及時排放。UHPC防水鋪裝層主要采用高性能混凝土完成，施工工藝如下。

3.2.1 混凝土攪拌

在澆筑UHPC之前，先要試拌和，并對關鍵指標進行檢驗，調整到最佳值后再開始正式施工。在試拌和階段，正式投放干混料之前，先用清水將攪拌倉潤濕，剔除多余水分后將預混料投入進去，通過人工和叉車配合的方式，將噸包袋吊起，投入提升料斗中，持續攪拌1min后，將鋼纖維加入進去，攪拌5～8min，加水后在濕潤狀態下再攪拌5～8min，卸料轉移到料斗中。在放料之前，細致觀察拌和物的取樣狀態，如若流動性偏小，可添加外加劑，適當延長攪拌時間；如若攪拌狀態不佳，很容易產生離析情況，變成廢料。在放料后檢驗關鍵指標，包括坍落度、擴展度等，要求在擴展度超過650mm，坍落度超過250mm的情況下拌和及澆筑，如若未滿足要求，則要靈活調整配比，根據初始拌和流程重復上述工序，直至關鍵指標與要求相符。現場制作試塊，經過28d后檢驗拌和物的抗折強度、抗拉強度、彈性模量等。經過一系列檢測后，首次試拌和的指標檢測結果為擴展度724mm，坍落度為283mm，與技術要求相符，可正常拌和UHPC。

3.2.2 混凝土澆筑

在正式澆筑中，結合攪拌量要求靈活調整澆筑速度，應一次性完成，中途盡量不要暫停，如若必須停止，則間隔時長也不要超過UHPC外表凝結時間；根據攪拌速度與橋面寬度，在澆筑完畢后及時利用整平設備進行收面，噴霧、覆膜處理，避免外表凝結，使其與防水層間的黏結效果受到不良影響。對于已經澆筑后的少量質量問題以及整平機經過時兩側的死角，可由專人進行收面，并噴霧和覆蓋膜進行養護。因UHPC澆筑結束后，在噴霧情況下外表也會在0.5h內出現結皮情況，因此在整平操作后應及時收面，特別是個別質量不佳的位置，如褶皺、重疊等，需要立即帶水收面。因整平設備施工后人員不可進行收面，可在覆膜機上設置操作臺，不但使UHPC外表得到保護，還可便于人員作業。

3.2.3 UHPC養護與拋光

在澆筑的過程中進行覆膜養護，在前一道抹面工序完畢后立即開展養護工作，覆蓋上養護膜，緊貼混凝土表面，提高養護質量，持續養護3d，并將作業面封閉。在養護期間加強巡查，確保養護效果良好。在夏季施工中，因環境溫度較高，水分蒸發速度較快，可適當增加補水頻次。在養護過程中，禁止工作人員、設備等進入作業面中進行踩踏，施工面也禁止堆放雜物，覆膜養護48h后將養護膜剔除，覆蓋土工布并灑水養護14d。在養護完畢后需要對UHPC外表拋光處理，可強化UHPC層與黏結層間的黏結程度。UHPC外表粗糙度為0.45～0.60mm，經過拋光處理后，外表出現鋼絲與混凝土面，且顏色均勻，說明拋光效果良好，與設計要求相符。

3.3 濕接縫施工質量控制

在小箱梁橋面施工中，橫向寬度與橋體寬度相同，在橫縱方向的寬度均明確后，便開始濕接縫鋪設。為了保障施工質量，可采取以下措施：

第一，舊混凝土去皮。因老橋梁中的梁是以前澆筑好的，如若進行濕接縫施工則要將縫隙內的梁端表層中舊的混凝土去皮，鑿除厚度1～2mm。澆筑前將去皮外表涂抹濕潤座漿，確保新舊混凝土能夠有機結合起來，由此保障施工質量。根據試驗結果可知，將水平縫鏟除舊水泥1mm后，其抗拉強度折減率為0.96，如若沒有去除舊皮，則折減率為0.45。

第二，鋼筋安裝。在濕接縫進行鋼筋安裝中，根據以往設計圖紙，將鋼筋綁扎起來，利用搭接方式進行縱向鋼筋焊接。在施工期間，底板受剪鋼筋直徑較大，要做好鋼筋綁扎工作，以免因鋼筋伸出度不足，難以實施搭接焊，即便利用幫條焊接，鋼筋間的距離也會縮小，無法符合焊接要求，濕接縫質量進而無法保障，甚至整體施工效果也會受到影響。

第三，現澆混凝土與養護。結合現澆段受力特征，混凝土標號應與工程需求相符，在澆筑后出現一定收縮情況，導致現澆端與預制梁間出現開裂問題，可在混凝土內加入膨脹劑，有效避免上述情況影響接縫質量；因濕接縫鋼筋密度較大，石子粒徑應控制在2cm內，正式澆筑前需要嚴格控制用量、配比，優先選擇小直徑的振搗設備，與大直徑振搗棒配合使用，最后用平板振搗器確保密實度符合要求；為了避免后期收縮產生裂縫，在澆筑后還應做好養護工作，包括壓實抹平、覆膜等，在初凝前出現泛水情況，此時便可二次收漿，嚴格把控好收漿平整度，避免裂縫產生。

3.4 施工效果

在橋面UHPC養護完畢后，將覆蓋薄膜去除，通過外觀檢查沒有發現氣泡、裂縫、滲漏等質量問題。根據試塊28d各項力學性能檢驗，結果顯示實際測量值均超過標準值，如表2所示，這意味著UHPC工藝能夠滿足設計規定。

表2 取樣UHPC的28d檢測結果

4 結語

綜上所述，在橋面改造施工中，防水層的應用可滿足封水性、抗剪強度、黏結強度等指標要求，適應高交通量的新需要。在小箱梁橋面施工中，采用UHPC防水鋪裝工藝，通過高性能混凝土材料的配制、澆筑、養護等，可有效避免橋面外觀出現氣泡、滲漏、裂縫等質量問題。同時，還應控制好濕接縫的施工質量，使整體施工效果達到預期目標，同時也證實了UHPC橋面鋪裝的應用價值。