某斜拉橋主梁混凝土施工質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因及處理

熊中貴

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

1 基本情況

某特大橋主橋?yàn)?60 m 雙塔雙索面斜拉橋，跨徑組成為:155 m+360 m+155 m。主梁中跨18#塊(簡稱18#塊)長度8 m，全寬27.5 m，邊主梁高2.5 m，頂板厚度32 cm，混凝土體積167.93 m3，設(shè)計(jì)為C50混凝土，采用前支點(diǎn)掛籃懸澆。18#塊混凝土澆筑結(jié)束后48 h，發(fā)現(xiàn)主梁頂面有部分位置的混凝土未凝固，比較軟弱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到48 h 齡期C50混凝土應(yīng)有的強(qiáng)度，隨后會同監(jiān)理人員進(jìn)行原因查找。

2 主梁混凝土施工質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因及分布范圍

通過對拌和站控制室操作員的調(diào)查得知，在混凝土澆筑的過程中混凝土輸送泵發(fā)生堵管，然后改用另外一臺混凝土輸送泵輸送混凝土，在交換輸送泵的過程中，拌和站控制室操作員誤將粉煤灰控制鍵作為水泥控制鍵操作，即誤將粉煤灰用量作為水泥用量加入拌和機(jī)中拌制混凝土，一共拌制了十六盤混凝土，大約有12 m3，之后，操作員發(fā)現(xiàn)控制鍵不對，重新調(diào)了回來，調(diào)完之后并未向值班技術(shù)員及值班領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，造成18#塊部分混凝土無水泥，導(dǎo)致部分混凝土澆筑48 h后仍然比較軟弱，強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能不滿足要求。

經(jīng)第三方檢測，不合格混凝土分布的平面范圍有102.25 m2，影響最大深度為梁頂往下60 cm，影響混凝土數(shù)量34.15 m3，圖中陰影部分為不合格混凝土，其余部分為合格混凝土。

3 主梁混凝土施工質(zhì)量缺陷處理

根據(jù)第三方檢測結(jié)果、有關(guān)參建方、相關(guān)專家意見，右側(cè)邊主梁從外側(cè)頂面向下鑿除混凝土92 cm 高;左側(cè)邊主梁從外側(cè)頂面向下鑿除混凝土40 cm 高，內(nèi)側(cè)鑿至倒角處，橫向鑿成臺階形;為了保證頂板的整體性，頂板混凝土全部鑿除，重新澆筑頂板混凝土;為了保證新澆混凝土與原混凝土施工縫處接合緊密，在兩個(gè)邊主梁位置按50 cm ×50 cm 的平面間距布置Φ12 錨固鋼筋，錨入不需鑿除的混凝土內(nèi)的長度為60 cm，外露錨固鋼筋頂面距主梁頂面10 cm。

根據(jù)監(jiān)控單位的計(jì)算模型，頂板按8 m 跨徑的單向板考慮，頂板荷載集度不超過8.3 kN/m2，邊主梁及漸變區(qū)域的荷載集度不超過30 kN/m2，中分帶位置不允許布載。主梁中跨17#塊橫隔板頂面中間10 m 范圍內(nèi)，配重不超過50 t。拆除混凝土范圍為下圖中陰影部分，共有84.34 m3，重219.3 t。拆除混凝土過程中，采用水箱及混凝土塊加載，配載與卸載重量差最大不超過10 t。配載共分為三個(gè)區(qū)域布載:(1)區(qū)采用水箱及砂袋配重，配重為82.4 t;(2)區(qū)采用水箱配重，配重為48.4 t;(3)區(qū)采用拆除的混凝土塊和砂袋配重，配重為88.5 t。

在拆除的過程中，18#塊不停的減載，而配載要加至17#塊上，就會加大兩個(gè)塊件之間底部的拉應(yīng)力，為避免17#塊上加載過程中18#塊邊主梁開裂，在拆除混凝土之前，先把18#塊邊主梁底部的縱向預(yù)應(yīng)力束張拉50%拉力，以抵消因配載產(chǎn)生的18#塊邊主梁底部的拉應(yīng)力。

結(jié)構(gòu)計(jì)算分析:按掛籃施加向上的均布荷載(總重219.3 t)，在17#塊上施加向下的均布荷載(總重219.3 t)。計(jì)算結(jié)果:中跨18#塊掛籃前端位移上抬4 cm，中跨17#塊前端上抬2.6 cm，16#塊前端上抬1.8 cm，0#塊位置的位移很小，不超過1 mm;中跨18#斜拉索減小15 t 拉力，17#斜拉索減小10 t 拉力，16#斜拉索減小7 t 拉力，0#塊根部應(yīng)力變化±0.1 MPa 以內(nèi)。計(jì)算結(jié)果表明，18#塊的局部拆除對主塔及主梁的整體結(jié)構(gòu)影響不大。

混凝土拆除的順序?yàn)?，先拆除頂板混凝土，縱向從18#塊后端往前端拆除，橫向從兩側(cè)往中心線左右對稱拆除，并在17#塊上相應(yīng)的區(qū)域配置相同的荷載，邊拆除邊配載，然后拆除邊主梁混凝土，縱向從18#塊后端往前端拆除，橫向左右對稱拆除并在對應(yīng)的17#塊上的①區(qū)、②區(qū)配置相同的荷載，邊拆除邊配載，拆除與配載的總荷載誤差在10 t 以內(nèi)。

頂板、邊主梁混凝土鑿?fù)旰?，在邊主梁上鉆孔錨入錨固鋼筋，清洗干凈，安裝主梁鋼筋及預(yù)應(yīng)力波紋管，在澆筑混凝土前一小時(shí)涂一層界面劑，確保新舊混凝土之間的緊密結(jié)合?；炷翝仓r(shí)頂板分為一層澆筑，邊主梁分兩層澆筑。澆筑順序在順橋向從掛籃前端向后端澆筑，在橫橋向方向從中心線往邊主梁左右對稱澆筑。先澆第一層邊主梁混凝土，高度澆至頂板底面A 點(diǎn)處，然后澆筑頂板混凝土，最后澆筑邊主梁第二層混凝土。為確?；炷翝仓瓿芍跋葷驳幕炷敛怀跄?，混凝土緩凝時(shí)間8～12 h。根據(jù)拌和站稱量的每盤混凝土的重量，18#塊上澆筑混凝土區(qū)域?qū)?yīng)17#塊上的配載不停地進(jìn)行卸載，保證18#塊在處理過程中總荷載累計(jì)誤差在10 t 以內(nèi)。

18#塊混凝土養(yǎng)生達(dá)到4 d 且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%時(shí)，先把原來張拉的邊主梁底板預(yù)應(yīng)力束回零，再按正常程序完成預(yù)應(yīng)力的張拉。

從開始拆除18#塊混凝土到混凝土澆筑結(jié)束的過程中，監(jiān)控方對中跨18#塊與邊跨18#塊的相對高差、主塔塔頂?shù)奈灰七M(jìn)行觀測，同時(shí)對斜拉索的索力進(jìn)行監(jiān)測，觀測、監(jiān)測結(jié)果與結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果基本相符，變化均在允許范圍內(nèi)。

4 總 結(jié)

通過對雙塔雙索面斜拉橋主梁混凝土施工質(zhì)量缺陷的成功處理，為今后此類橋梁主梁混凝土施工質(zhì)量缺陷的處理提供參考和借鑒。為了盡量避免今后此類事件的發(fā)生，我認(rèn)為至少要做到以下幾點(diǎn):

(1)提高拌和站控制室操作員的素質(zhì)，對于責(zé)任心不強(qiáng)、不認(rèn)真仔細(xì)工作的操作員不任用，從人員上避免類似事件的發(fā)生。

(2)拌和設(shè)備控制鍵的布置應(yīng)合理，最好是加入防誤操作的設(shè)計(jì)，從設(shè)備上避免類似事件的發(fā)生。

(3)加強(qiáng)混凝土施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的巡查、抽檢，混凝土施工相關(guān)人員發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)匯報(bào)，及時(shí)采取正確的處理措施。