900 t 整孔簡(jiǎn)支箱梁場(chǎng)內(nèi)預(yù)制混凝土澆筑施工

黃 林

(中鐵三局建安公司，山西太原 030006)

1 工程概述

箱梁混凝土結(jié)構(gòu)按100年使用年限設(shè)計(jì)，所采用的高性能混凝土要滿足抗裂性、護(hù)筋性、抗氯離子滲透、抗凍性、抗?jié)B性、抗堿骨料反應(yīng)等6項(xiàng)耐久性指標(biāo)。高耐久、高強(qiáng)度、高工作性能混凝土比設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的工作，在考慮混凝土耐久性的同時(shí)又要兼顧混凝土的工作性，在保證混凝土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)的同時(shí)又使混凝土具有一定的早強(qiáng)性，使得混凝土配合比設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和難度大大增加，質(zhì)量控制更加嚴(yán)格。石太客專采用時(shí)速250 km/h客運(yùn)專線鐵路有碴軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，以31.5 m跨度為主，每件32 m箱梁梁體混凝土設(shè)計(jì)采用C50高性能混凝土，工程量為315.2 m3/孔，其中頂板為 174 m3，腹板為 75 m3，底板為67 m3，結(jié)構(gòu)使用壽命設(shè)計(jì)100年。混凝土澆筑采用泵送施工方法，垂直泵送高度5 m，最大水平輸送距離260 m。

2 混凝土拌制、運(yùn)輸和泵送

2.1 混凝土使用要求

簡(jiǎn)支箱梁采用制梁場(chǎng)預(yù)制，設(shè)計(jì)兩座100m3/h攪拌站進(jìn)行混凝土拌制和供應(yīng)。

混凝土的配合比應(yīng)按照試驗(yàn)室提供的施工配合比調(diào)整攪拌站配料系統(tǒng)，混凝土拌制中應(yīng)按照施工配合比進(jìn)行配料和稱量，混凝土拌合物的自動(dòng)計(jì)量裝置對(duì)配料的允許誤差按照不同的拌合物進(jìn)行分類，其中水、水泥、減水劑為±1%，砂、石為±2%。

2.2 混凝土拌制要點(diǎn)

1)普遍采用砂、石→水泥、礦物摻合料(礦粉、粉煤灰)→水、外加劑的投料順序，冬季較為寒冷，采用加熱水的預(yù)熱方法調(diào)整拌合物溫度，采用砂、石→水、外加劑→水泥、礦物摻合料(礦粉、粉煤灰)的投料順序，前者攪拌時(shí)間不小于60 s，后者攪拌時(shí)間不小于90 s，但應(yīng)注意冬季加熱水的溫度不得高于60℃。2)混凝土在拌制過程中，需要及時(shí)進(jìn)行混凝土有關(guān)性能的試驗(yàn)與觀察，如坍落度、和易性和保水率等，前5盤混凝土每盤均測(cè)定坍落度和含氣量，待二者穩(wěn)定后，每20盤混凝土測(cè)一次，實(shí)際控制的混凝土的坍落度為160 mm～200 mm、含氣量為2%～4%。3)混凝土入模溫度根據(jù)不同的外部環(huán)境溫度來控制，范圍在5℃～30℃之間，夏季取上限，冬季取下限。

2.3 混凝土運(yùn)輸和泵送注意事項(xiàng)

泵送混凝土是一種高效的混凝土運(yùn)輸方法。普通混凝土的泵送工藝較為成熟，普通混凝土的坍落度在180 mm～220 mm之間、粗骨料粒徑在40 mm以下、砂率在40% ～45%之間、水泥含量為300 kg/m3時(shí)混凝土可泵性能好。而采用高性能混凝土?xí)r，拌合物的配合比與相關(guān)參數(shù)與普通混凝土存在較大差異，如粗骨料粒徑一般在5 mm～20 mm之間，水膠比控制在0.32，坍落度一般在160 mm～200 mm之間，砂率為40%，膠凝材料總量約為480 kg，這些均影響了混凝土的可泵性能。目前熟知的方法是通過采用高效減水劑和提高砂率對(duì)坍落度及坍落度損失進(jìn)行調(diào)整，但在泵送時(shí)，高性能混凝土因強(qiáng)度等級(jí)高、粘度大，混凝土的流動(dòng)性降低，造成泵送阻力大，泵送困難，極易出現(xiàn)堵管和爆管現(xiàn)象，如果采取長(zhǎng)時(shí)間的高壓泵送，則會(huì)影響混凝土泵的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)機(jī)械性能影響較大，因此，其主要泵送指標(biāo)滿足不了高效泵送混凝土的要求。為此，需要采取施工措施來保證，在施工過程中采用混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸，并將混凝土輸送泵置于制梁臺(tái)座附近，這樣，既減少了泵送距離，又保證了混凝土泵送的穩(wěn)定性，杜絕了長(zhǎng)期高壓泵送造成的堵管和爆管危害，提高了泵送效率。

在石太客專陽曲制梁場(chǎng)，采用兩臺(tái)80 m3/h高壓混凝土輸送泵，將其對(duì)稱布置在制梁臺(tái)位兩端，混凝土輸送管路的起始水平段長(zhǎng)度控制在20 m左右，并直接連接布料機(jī)，輸送管路要固定牢固，輸送管路大部分均采用鋼泵管(出口處采用軟外)，泵管轉(zhuǎn)彎部位均采用平滑彎管過渡，以減小泵送阻力。為保證開始泵送時(shí)管道的潤(rùn)滑，在開始泵送混凝土前，用水泥砂漿對(duì)混凝土泵和輸送管內(nèi)壁進(jìn)行潤(rùn)滑。

3 混凝土澆筑技術(shù)及施工要點(diǎn)

按照設(shè)計(jì)要求，為保證梁體混凝土的“內(nèi)實(shí)外美”，每件箱梁澆筑時(shí)間需要控制在6 h以內(nèi)，并對(duì)混凝土的澆筑順序、澆筑及振搗方法都有嚴(yán)格的技術(shù)要求。

3.1 澆筑順序

總的澆筑原則為“先底板、再腹板、最后頂板”，采用從一端向另一端分層交替澆筑，澆筑過程中要連續(xù)澆筑、一次成型。為實(shí)現(xiàn)上述澆筑過程，在梁體跨中兩側(cè)各布置一臺(tái)HGY18布料機(jī)，該布料機(jī)作業(yè)半徑為18 m，布置在跨中可以滿足32 m箱梁的澆筑。澆筑人員控制布料機(jī)使混凝土傾倒至準(zhǔn)確的位置，保證布料準(zhǔn)確均勻，布料機(jī)輸送管路出口要避開模板和鋼筋。

3.2 澆筑及振搗方法

采用斜向分段、水平分層的澆筑方法，斜向分段坡度不大于5°，水平分層厚度不大于300 mm。

底板澆筑時(shí)，采用從腹板模板上口向下澆筑底板，利用混凝土的流動(dòng)性及振搗棒的激振力完成底板澆筑。在澆筑過程中，梁體橋面鋼筋上鋪竹膠板，防止污染頂板澆筑模板，同時(shí)方便施工人員在橋面操作和行走。內(nèi)模底板采用開口式，為防止腹板澆筑時(shí)從底板涌出大量多余的混凝土，在底板澆筑時(shí)沿箱梁中軸線預(yù)留部分空間不灌滿，待腹板澆筑完畢后，無混凝土涌出時(shí)，再將底板混凝土補(bǔ)齊、抹平。底板澆筑的控制難點(diǎn)是防止箱內(nèi)底板混凝土上涌，為了解決該問題，通過多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定底板混凝土坍落度控制在160 mm是合理的，目的是降低底板混凝土的流動(dòng)性，同時(shí)在內(nèi)模與底板交界處增加一道寬10 cm的水平模板，限制倒角處混凝土的上涌，在澆筑過程中施工人員應(yīng)隨時(shí)觀察箱內(nèi)混凝土情況，發(fā)現(xiàn)底板混凝土上涌，立即停止上涌處附近的振搗，防止擾動(dòng)造成上涌加劇。除此之外，底板澆筑完成后，應(yīng)在最早完成的底板處開始澆筑腹板，如果有大量混凝土涌出，采用放慢泵送速度，從梁體一端向另一端緩慢澆筑腹板的方法，待底板混凝土不再流動(dòng)時(shí)(通常需1 h慢速澆筑)，再按正常速度澆筑。這樣可以避免停滯造成堵管等問題的發(fā)生，而且提高了澆筑速度。通過采取以上的措施，基本控制了箱內(nèi)底板混凝土的上涌。

因梁體混凝土澆筑方量大，按傳統(tǒng)的分層分段方式澆筑，各層混凝土澆筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)，梁體水平分層的色差較大。為縮短各層與各段澆筑的間隔時(shí)間，將梁體腹板按縱向分成3段，每段分5層澆筑，相鄰兩層及相鄰兩段混凝土的間隔時(shí)間不超過混凝土的初凝時(shí)間，澆筑過程中為了避免兩側(cè)混凝土高低懸殊造成內(nèi)模偏移，兩側(cè)混凝土高差不超過300 mm?；炷琳駬v采用插入式振搗棒為主、輔以附著式振動(dòng)器配合的振搗方法，澆筑過程中特別加強(qiáng)倒角、鋼筋密集部位及各部分交界面的振搗。振搗時(shí)為保證預(yù)應(yīng)力孔道及各預(yù)留孔及預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確，嚴(yán)禁觸碰成孔膠棒及各種預(yù)埋件。箱梁支座板及防落梁預(yù)埋鋼板處鋼筋非常密集，以普通的澆筑振搗方式很難使支座板處混凝土密實(shí)，易造成支座板處空鼓，影響橋梁質(zhì)量。通過摸索研究，采用從遠(yuǎn)離支座板側(cè)向支座板處澆筑的方式，配合小直徑的振搗棒伸入振搗使小粒徑骨料及漿體流入支座板鋼筋間隙，并適當(dāng)增加振搗時(shí)間，同時(shí)在端模和側(cè)模端下部安裝附著式振搗器，加強(qiáng)混凝土的振搗。在澆筑頂板混凝土?xí)r，采用從箱梁一端向另一端、沿箱梁軸線向兩側(cè)的澆筑順序，邊澆筑邊用高頻懸掛式提漿整平機(jī)整平，并及時(shí)趕壓、抹面。抹面采用人工抹面的施工工藝，即梁面混凝土灌注后提漿整平機(jī)整平，第一次人工修正抹面，第二次對(duì)角掛線、水平尺輔助抹平，第三次人工收面壓光，最后拆模修補(bǔ)梁面各構(gòu)造缺陷，保證了預(yù)制梁梁面的平整度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 橋面整平與收漿

32 m箱梁頂板面積為423.8 m2，坡度為2%。橋面平整度偏差要求小于3 mm/m，如果頂板混凝土面不能盡快完成抹壓整平工作，及時(shí)進(jìn)入覆蓋養(yǎng)護(hù)階段，混凝土表面將會(huì)產(chǎn)生裂紋?，F(xiàn)場(chǎng)使用懸掛式高頻振動(dòng)整平機(jī)和收漿作業(yè)平臺(tái)很好地解決了這個(gè)問題。梁面混凝土灌注分兩層施工，先進(jìn)行下層灌注施工，再進(jìn)行上層及面層的施工，這樣布料時(shí)有利于控制混凝土厚度，易于整平機(jī)快速便易施工。布料時(shí)混凝土略高于梁面標(biāo)高20 mm左右，將整平機(jī)用水準(zhǔn)儀測(cè)量至設(shè)計(jì)標(biāo)高，開啟懸掛式高頻振動(dòng)整平機(jī)(見圖1)，整平機(jī)前行時(shí)高速旋轉(zhuǎn)抹平梁面混凝土，同時(shí)可以振動(dòng)使得混凝土密實(shí)。整平機(jī)施工過程中如果混凝土過高或者過低，整平前用鐵鍬相應(yīng)的增減至合適即可。由于梁面構(gòu)造限制，梁端1.45 m處及電纜槽范圍采用人工抹面施工。梁面灌注混凝土?xí)r要加強(qiáng)混凝土性能的測(cè)控，保證混凝土各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，對(duì)梁面坡面構(gòu)造穩(wěn)定尤為重要。

圖1 懸掛式高頻振動(dòng)整平機(jī)

收漿作業(yè)平臺(tái)由60 mm方管焊接成桁架結(jié)構(gòu)，與整平機(jī)結(jié)構(gòu)相似。在頂板混凝土澆筑到梁體1/3處時(shí)，將收漿作業(yè)平臺(tái)吊至工作面，放在整平機(jī)后面約2 m～3 m的位置，收漿作業(yè)平臺(tái)從一端向另一端勻速前進(jìn)。在桁架結(jié)構(gòu)下部為作業(yè)平臺(tái)，可搭載5人～6人同時(shí)作業(yè)，兩側(cè)支腿各安裝一臺(tái)走行電機(jī)，走行軌道與懸掛式高頻振動(dòng)整平機(jī)軌道共用。對(duì)于整平機(jī)工作范圍以外的泄水孔、接觸網(wǎng)支柱等部位，以及局部振搗整平不佳的混凝土面，通過搭載操作人員進(jìn)行人工抹壓整平，收漿作業(yè)平臺(tái)見圖2。

圖2 收漿作業(yè)平臺(tái)

4 結(jié)語

箱梁的耐久性與混凝土的攪拌、灌注、振搗、養(yǎng)護(hù)等工藝密切相關(guān)，32 m箱梁混凝土總量為315.2 m3，水泥用量達(dá)106 t，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其水化熱引起的混凝土內(nèi)部溫度較普通混凝土高，控制較困難，通過加強(qiáng)大體積混凝土箱梁混凝土澆筑，有效控制了箱梁混凝土塑性收縮、干縮及溫差裂紋。

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