京唐鐵路首片預(yù)制箱梁混凝土澆筑施工要點(diǎn)探討
時(shí)間：2022-12-08
劉 健
（上海天佑工程咨詢有限公司天津分公司，天津 300000）
摘? 要 ：預(yù)制箱梁首片梁混凝土澆筑好比路基試驗(yàn)段鋪筑，不僅能夠充分驗(yàn)證既定施工方案、技術(shù)措施是否可行，還可提前對(duì)施工中易于出現(xiàn)的問題予以針對(duì)性解決、防范，對(duì)后續(xù)的大規(guī)模施工極具指導(dǎo)意義。對(duì)此，以京唐鐵路首片預(yù)制箱梁混凝土澆筑為例，對(duì)預(yù)制箱梁混凝土澆筑過程中的相應(yīng)施工要點(diǎn)予以簡(jiǎn)要探討，供廣大同仁閱覽參考。
關(guān)鍵詞 ：預(yù)制箱梁 ；首片梁 ；混凝土澆筑 ；施工要點(diǎn)
中圖分類號(hào) ：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào) ：2096-6903(2022)08-0025-03
1?工程概況
京唐鐵路某特大橋的 2 聯(lián)（48+80+48）m 連續(xù)梁及其間的16孔40 m簡(jiǎn)支梁采用節(jié)段預(yù)制膠拼法建造，橋長(zhǎng)1.01 km。首片梁選擇 T523# ～ T522# 墩 間 6# 段，梁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C55，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混凝土坍落度為180 mm、200 mm，擴(kuò)展度為 490 mm、510 mm，入模溫度 24.9℃，入模含氣量 3.1%、3.3%，梁身混凝土用量為 69 m3 ，配備3輛 12 m3 混凝土運(yùn)輸罐車，從寶坻 2# 制梁場(chǎng)運(yùn)輸至膠拼梁場(chǎng)，路程10 km，運(yùn)輸時(shí)間在15 ～ 20 min 之間，現(xiàn)場(chǎng)澆筑采用 20T 小龍門吊+料斗進(jìn)行澆筑，機(jī)械+人工振搗。
2?首片預(yù)制箱梁混凝土澆筑施工要點(diǎn)
2.1?混凝土原材對(duì)預(yù)制箱梁施工用水泥、骨料、外加劑等各類混凝土原材的出廠合格證予以嚴(yán)格檢查，并根據(jù)各類材料的質(zhì)檢項(xiàng)目、批次規(guī)定予以嚴(yán)格進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，進(jìn)場(chǎng)后按要求進(jìn)行平行檢驗(yàn)與見證抽樣檢測(cè)。 水泥應(yīng)優(yōu)先選擇品質(zhì)穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)≥ 42.5的低堿硅酸鹽水泥，水泥熟料中C3A的含量應(yīng)＜ 6%，其余各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)滿足鐵路施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。混凝土用骨料應(yīng)級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)固，其中細(xì)骨料應(yīng) 選擇具有較小孔隙率的天然河砂，其細(xì)度模數(shù)為 2.6 ～ 3.0，含泥量 ≤ 2%，硫化物及硫酸鹽含量 ≤ 0.5%，粗骨料應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)較小的潔凈碎石，其最大公稱粒徑≤ 25 mm，緊密孔隙率＜ 40%，吸水率＜ 2%，含泥量≤ 5%，針片狀含量≤ 5%[1]。
同時(shí)，粗、細(xì)骨料均應(yīng)根據(jù)施工單位抽檢次數(shù)的 5% 進(jìn)行見證抽樣檢測(cè)，以有效保證施工用骨料的質(zhì)量。外加劑應(yīng)采用具有較高減水率、坍落度損失小、 耐久性較高、可適量引氣且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，外加劑均質(zhì)性及技術(shù)要求均應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求，并按要求對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行見證檢驗(yàn)。
2.2?混凝土配合比結(jié)合該項(xiàng)目原材料特點(diǎn)、混凝土強(qiáng)度及耐久性等參數(shù)，以及預(yù)制節(jié)段梁工藝對(duì)混凝土工作性能的要求，通過計(jì)算確定混凝土配合比，并通過試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而保證混凝土的配合比能夠滿足預(yù)制節(jié)段梁的施工要求。 預(yù)制節(jié)段梁用混凝土中膠凝材料用量應(yīng)不得超過 500 ㎏ /m3，水膠比不得超過 0.35，摻加外加劑的總量應(yīng)滿足鐵路橋梁高性能混凝土的相關(guān)性能要求 [2]。
開盤前，應(yīng)再次對(duì)骨料含水率予以檢測(cè)，并根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的實(shí)際含水率調(diào)整施工配合比，然后結(jié)合規(guī)范設(shè)計(jì)要求對(duì)混凝土配合比予以審查，對(duì)配合比調(diào)整進(jìn)行見證，確保其能夠滿足預(yù)制箱梁混凝土的耐久性要求。 混合料拌制時(shí)，應(yīng)對(duì)水泥、粉煤灰、外加劑、水等 予以精準(zhǔn)稱量，各原材料摻量應(yīng)精準(zhǔn)到 ±1%，砂石骨 料的稱量應(yīng)精準(zhǔn)到 ±2%，配料時(shí)應(yīng)采用自動(dòng)計(jì)量裝置， 混凝土拌制完成后不得私自加水稀釋。
2.3?混凝土拌制該項(xiàng)目梁場(chǎng)采用 2 臺(tái) HZS180 型雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī) 進(jìn)行混凝土生產(chǎn)，單盤可攪拌混凝土量為 3 m3，每盤攪 拌用時(shí) 4 ～ 5 min，TB/T3432-2016 要求箱梁澆筑不宜超過 6 h，6 h 兩臺(tái)攪拌站可生產(chǎn)混凝土 432 ～ 540 m3， 設(shè)計(jì)能力可完全滿足要求。在進(jìn)行混凝土的拌制時(shí)，須嚴(yán)格依照試驗(yàn)室下達(dá)的配料單予以拌制，對(duì)拌制完成的 首盤混凝土予以鑒定，確保其坍落度、含氣量、出機(jī)溫度等各項(xiàng)參數(shù)均能滿足節(jié)段梁施工的相關(guān)要求。在完成混凝土的拌制后，采用混凝土攪拌運(yùn)輸車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后將攪拌罐車高速旋轉(zhuǎn) 20 ～ 30 s后喂入受料斗，采用 20 t 小龍門吊提升料斗供料進(jìn)行澆筑。完成拌制的混凝土要保證出機(jī)時(shí)的和易性，輸送過程中應(yīng)做好防離析措施，試驗(yàn)室監(jiān)督、協(xié)調(diào)好混凝土的攪拌事宜，保證混凝土質(zhì)量滿足施工要求。各節(jié)段梁澆 筑即將結(jié)束前，應(yīng)提前計(jì)算尚需用的混凝土數(shù)量，并及時(shí)告知混凝土拌合站，以最大限度減少混凝土的浪費(fèi)。
2.4?混凝土澆筑
2.4.1?澆筑順序
節(jié)段梁混凝土澆筑前，應(yīng)做好施工現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)安排，促使混凝土拌制、運(yùn)輸、灌注以及振搗各個(gè)環(huán)節(jié)做到有序銜接，以確保混凝土灌注的連續(xù)不間斷。澆筑順序?yàn)?：底板 →腹板→頂板，澆筑時(shí)須嚴(yán)格按照分層、分步實(shí)施澆筑。 首先，底板混凝土澆筑。底板混凝土澆筑分為兩步進(jìn)行 ：第一步，通過兩側(cè)腹板澆注底板混凝土，澆注時(shí)沿箱梁軸線中部部分混凝土不澆，防止?jié)沧⒏拱鍟r(shí)因混凝土壓力而從底板涌出過多混凝土。跨中段底板混凝土全部通過腹板澆筑，底板澆筑完后用木板反壓，防止?jié)?/span>筑腹板時(shí)返漿。第二步，當(dāng)腹板混凝土澆注到高于底板下倒角時(shí)，改從梁端端面將底板混凝土補(bǔ)齊。提前安放好溜槽，采用插入式振動(dòng)棒振搗，注意不得對(duì)已澆筑下倒角混凝土產(chǎn)生擾動(dòng)，以免造成倒角處氣泡、蜂窩。鋸齒塊位置混凝土從低端向高端澆筑。 其次，腹板混凝土澆筑。腹板混凝土按要求進(jìn)行分層澆筑，分層厚度應(yīng)控制≤ 30 cm，采用龍門吊提升料斗對(duì)稱進(jìn)行兩側(cè)腹板混凝土澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)保持同步上升，兩側(cè)混凝土高差不得超過 30 cm[3]，澆筑完成后采用插入式振動(dòng)為主、附著式振搗為輔予以振搗密實(shí)。
最后，頂板混凝土澆筑。頂板混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)自箱梁軸線兩側(cè)由一端向另一端實(shí)施澆筑，澆筑后采用插 入式振搗，并用 4 m 靠尺沿端模對(duì)梁面進(jìn)行趕壓、抹平，確保梁體平面平整度與橫坡度能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。混凝土完成初凝后，將梁頂混凝土面用竹掃把掃毛， 并用塑料薄膜或麻袋進(jìn)行覆蓋保護(hù)，禁止人員來回走動(dòng)。
2.4.2?澆筑方法
第一，節(jié)段梁梁體混凝土澆筑應(yīng)采用一次連續(xù)澆筑 成型，澆筑時(shí)間不得超過6h，澆筑時(shí)采用龍門吊提升料斗供料，每層澆筑時(shí)間不得超過混凝土初凝時(shí)間，每車混凝土拌制完成后應(yīng)在60 min 內(nèi)用完。
第二，首盤混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)組織試驗(yàn)員對(duì)混凝土坍落度、含氣量、入模溫度等予以檢測(cè)，確保混凝土各項(xiàng)性能參數(shù)均能滿足梁體澆筑施工要求。混凝土澆筑過程中，應(yīng)安排專人對(duì)節(jié)段梁梁體預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力孔道以及模板進(jìn)行檢查，一旦檢查發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即停止?jié)仓?/span>
第三，預(yù)制節(jié)段梁混凝土澆筑時(shí)的模板溫度應(yīng)控制 在 5℃～ 35℃，夏季高溫季節(jié)進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)采取妥當(dāng)遮陽(yáng)措施，防止模板與混凝土受陽(yáng)光直射升溫， 并控制澆筑前模板與鋼筋溫度不超過 40℃ [4]。
第四，節(jié)段梁澆筑時(shí)的分層厚度為 30 cm，為防止倒角出現(xiàn)過多泛漿，兩層澆筑的時(shí)間間隔應(yīng)控制在1.5 h， 使下層已完成澆筑的混凝土流動(dòng)性降低，同時(shí)在倒角位置布設(shè)壓漿板，控制第一層澆筑厚度為 30 ～ 40 cm，即第一層澆筑完倒角混凝土，便可在第二次澆筑時(shí)有效控制倒角處翻漿，且能夠有效保證倒角處混凝土澆筑的密實(shí)度， 減少倒角處氣泡現(xiàn)象。
第五，整個(gè)澆筑過程應(yīng)保證連續(xù)性，因故不得不停止時(shí)，應(yīng)控制停機(jī)時(shí)間在 10 min 以內(nèi)，停止最長(zhǎng)時(shí)間 應(yīng)不得超過 30 min，停機(jī)過程中應(yīng)每間隔 2 min 開動(dòng)料斗攪拌器，以防止料斗內(nèi)的混凝土出現(xiàn)離析。如若停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)或混凝土發(fā)生離析，應(yīng)將料斗中混凝土清除， 并清洗料斗重新澆筑。
2.5?混凝土振搗
完成節(jié)段梁體混凝土的澆筑后，采用插入式振搗棒為主、附著式振動(dòng)器為輔的方式進(jìn)行振搗。其中，在鋼筋布置較為密集以及腹板下方的倒角位置設(shè)置附著式振搗器，每側(cè)兩臺(tái)。在混凝土澆筑及振搗完成后開啟附著式振搗器，振搗時(shí)間約為 12 s。頂板混凝土采用插入式振搗棒，振搗時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制不得與模板、預(yù)埋件等發(fā)生 碰撞。對(duì)于支座位置的預(yù)埋套筒以及防落梁預(yù)埋鋼板位置，由于鋼筋布置較為密集應(yīng)按要求加強(qiáng)振搗，進(jìn)而有效保證混凝土振搗的密實(shí)性。 底板設(shè)置2臺(tái) φ50 mm， 振搗棒，腹板設(shè)置4臺(tái) φ50 mm 振搗棒，鋼筋密集位置采用 φ30 mm 插入式振搗棒，在混凝土澆筑入模后，應(yīng)及時(shí)予以全面振搗，節(jié)段梁底板倒角位置的混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)同步打開附著式振搗器，邊澆筑邊振搗，確保混凝土能夠充分進(jìn)入倒角并振搗均勻、密實(shí)，振搗棒振搗時(shí)應(yīng)與側(cè)模保持約 5 ～ 10 cm 的間距，防止振搗棒開啟時(shí)與模板、波紋管以及預(yù)埋管件等發(fā)生碰撞，且不得采用振搗棒靠模板實(shí)施振搗，以免混凝土外表面產(chǎn)生色差。 插入式振搗棒振搗時(shí)應(yīng)按要求快插慢拔，以垂直方向插入混凝土，不得用力硬插、斜推或平拉，不得欠振、漏振，保證振搗得充分、均勻。振搗時(shí)應(yīng)控制振搗棒移動(dòng)距離不得超過 1.5 倍振搗棒作用半徑，每點(diǎn)振搗時(shí)間應(yīng)控制在 20 ～ 30 s，振搗時(shí)插入下層混凝土的深度應(yīng)不得低于 5 cm[5]，以充分消除混凝土分層位置的接縫，同時(shí)，對(duì)于倒角處、交界面等位置的混凝應(yīng)加強(qiáng)振搗，保證混凝土振搗的充分密實(shí)。
2.6?混凝土養(yǎng)護(hù)
混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)也是影響節(jié)段梁梁體質(zhì)量的關(guān)鍵工序，合理的養(yǎng)護(hù)措施能夠保證梁體混凝土后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)，減少溫度裂縫、干縮裂縫等質(zhì)量缺陷。梁體澆筑完成后，應(yīng)按照不同梁體位置要求采取合理的養(yǎng)護(hù)措施。其中，拆模前頂板采用蓄水養(yǎng)護(hù)，梁體外漏部位采用覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。移梁后頂板采用蓄水養(yǎng)護(hù)，腹板、內(nèi)腔、梁底采用自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)，梁端采用覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)， 保證相對(duì)濕度達(dá)到 90%，自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于 14 d。
2.6.1?蓄水養(yǎng)護(hù) 夏季溫度較高條件下，在完成梁體頂板混凝土的澆筑后，只是灑水可能會(huì)在一定程度上導(dǎo)致頂板出現(xiàn)裂縫，因此，可以存一部分水采取蓄水養(yǎng)護(hù)，使梁體頂板表面 不會(huì)過快失水而出現(xiàn)干縮裂縫。采用蓄水養(yǎng)護(hù)的過程中，應(yīng)對(duì)蓄水量與蓄水深度予以控制，蓄水養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)采用可飲用不含危害梁體結(jié)構(gòu)的自來水，且應(yīng)盡量與混凝土拌合用水保持一致，養(yǎng)護(hù)用水溫度與混凝土表面溫差應(yīng)＜ 15℃，避免溫差過大而導(dǎo)致出現(xiàn)溫差裂縫。 蓄水養(yǎng)護(hù)的圍擋措施應(yīng)不得存在滲漏，以免蓄水深度不達(dá)標(biāo)而影響?zhàn)B護(hù)質(zhì)量。蓄水養(yǎng)護(hù)能夠有效避免表面養(yǎng)護(hù)材料覆蓋不足或覆蓋不均而產(chǎn)生的影響，其能夠有效減小混凝土芯部與外表面溫度差，起到較好的保溫保濕效果。
2.6.2?噴淋養(yǎng)護(hù)在夏季溫度較高時(shí)，為避免陽(yáng)光照射造成梁體不同 位置出現(xiàn)溫度差，可通過搭設(shè)梁體養(yǎng)護(hù)棚，在完成混凝土澆筑的 2 ～ 3 h 后，采用噴水系統(tǒng)或噴霧器予以噴淋養(yǎng)護(hù)，塑料薄膜或麻袋片覆蓋保濕。一般溫度條件下 （15℃）的前 3d，日間每間隔 2h 灑水一次，夜間按要求灑水2次 ；3d之后每個(gè)晝夜至少灑水4次，對(duì)于溫度較高、干燥多風(fēng)的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加灑水頻次并做好溫度測(cè)量 [6]，以最大限度減少混凝土內(nèi)外溫度差，防止溫差過大而形成溫差裂縫，保證混凝土處于良好的養(yǎng)護(hù)條件下，促使其強(qiáng)度穩(wěn)定緩慢增長(zhǎng)。 在春季、秋季溫度適宜（5℃～ 25℃）的季節(jié)，可在完成混凝土澆筑12h后，直接覆蓋塑料薄膜或麻袋片 （不搭設(shè)養(yǎng)護(hù)棚）予以保濕保溫養(yǎng)護(hù)。噴淋養(yǎng)護(hù)用水溫度與混凝土外表面溫度差應(yīng)≤ 15℃，噴淋養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)對(duì)混凝土芯部、外表面以及環(huán)境溫度、濕度做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 并結(jié)合混凝土內(nèi)外溫度情況以及環(huán)境溫度變化調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，以最大限度減少混凝土內(nèi)外溫度差。
2.6.3?灑水養(yǎng)護(hù) 在環(huán)境溫度較高的條件下，應(yīng)對(duì)完成澆筑的混凝土采取塑料薄膜覆蓋保濕，并采用噴霧器進(jìn)行灑水保濕養(yǎng)護(hù)， 養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)采用滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)且無污染的自來水。 混凝土完成初凝后，應(yīng)在混凝土面使用吸水性好、 透水性強(qiáng)且不褪色的麻袋片予以覆蓋，并在其表面灑水保持濕潤(rùn)，梁體表面與內(nèi)箱底板頂面混凝土均采用灑水自然養(yǎng)護(hù)。 具體灑水次數(shù)應(yīng)結(jié)合梁體混凝土表面的實(shí)際濕潤(rùn)情況予以確定，通常日間間隔 1 ～ 2 h 灑水一次，夜間每間隔4h灑水一次 ；自然灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)從完成澆筑開始，在養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度＜ 60% 時(shí)，灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)≥ 40d ；養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度＞ 60% 時(shí)，灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)≥ 7d，移梁后應(yīng)繼續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)至規(guī)定養(yǎng)護(hù)時(shí)間 [7]。 在進(jìn)行梁體灑水養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)按要求對(duì)隨梁體養(yǎng)護(hù)的混凝土標(biāo)養(yǎng)試塊予以灑水養(yǎng)護(hù)。
3?結(jié)語(yǔ)
預(yù)制箱梁的混凝土澆筑不僅關(guān)系著箱梁施工質(zhì)量，更是影響著整座橋梁的建設(shè)質(zhì)量。而箱梁澆筑涉及環(huán)節(jié)、工序眾多，無論是混凝土原材質(zhì)量或是混凝土配合比、混凝土拌制、混凝土澆筑、混凝土振搗等任一施工環(huán)節(jié)、工序出現(xiàn)問題，都將會(huì)致使預(yù)制箱梁出現(xiàn)相應(yīng)質(zhì)量缺陷。 因此，務(wù)須抓好各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重點(diǎn)工序的施工管控， 施行“精細(xì)化”管理，落實(shí)規(guī)范施工，從而促使箱梁建設(shè)質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)達(dá)標(biāo)。
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