現(xiàn)澆混凝土超寬橋面鋪裝的平整度控制方法

蔣春陽，韓曉霞，王朝輝

(1.石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)，河北石家莊 050091;2.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安 710064)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，汽車擁有量迅速增加，道路車流量逐年遞增，為滿足中國巨大的交通需求，越來越多加寬道路與超寬橋面應(yīng)運(yùn)而生。加寬道路與超寬橋面的建設(shè)除滿足承擔(dān)行車荷載的要求外，還需要保證良好的行車舒適度［1-5］，而行車舒適度與路面平整度密切相關(guān)。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，加寬路面平整度指標(biāo)基本能滿足相應(yīng)的技術(shù)要求［6-8］，但作為保護(hù)橋面板與傳遞車輪荷載的橋面鋪裝平整度普遍較差，不僅行車舒適性難以保證，而且在一定程度上也會(huì)對(duì)橋梁的安全性、耐久性和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響［9-12］。普通橋面鋪裝常因攤鋪工藝選擇不當(dāng)、施工質(zhì)量難以控制等原因?qū)е缕秸容^差［13-14］，而超寬橋面鋪裝不僅具有普通橋面鋪裝的問題，還常因施工工藝的缺陷出現(xiàn)中間厚度不足與表面波浪等問題，平整度難以滿足規(guī)范要求［15-16］，因此如何提高超寬橋面平整度是一個(gè)亟需解決的工程難題。

基于此，本文對(duì)比2種常用橋面鋪裝工藝，確定適用于超寬橋面鋪裝的施工工藝，建議重點(diǎn)施工工序與施工質(zhì)量控制措施，并依托京昆高速滹沱河特大橋超寬橋面進(jìn)行工程應(yīng)用，為后續(xù)現(xiàn)澆混凝土超寬橋面鋪裝平整度的控制提供借鑒，對(duì)提高橋面鋪裝平整度、提升橋面施工質(zhì)量具有重要意義。

1 超寬橋面鋪裝工藝優(yōu)化

橋面鋪裝平整度的高低與施工機(jī)具的選擇及施工工藝的先進(jìn)程度密不可分，為提高超寬橋面鋪裝的平整度，必須優(yōu)選施工機(jī)具、優(yōu)化施工工藝。針對(duì)現(xiàn)澆混凝土超寬橋面鋪裝的特點(diǎn)，對(duì)比2種常用的橋面鋪裝工藝，提出適用于現(xiàn)澆混凝土超寬橋面鋪裝的施工工藝。

1.1 常用橋面鋪裝施工工藝及特點(diǎn)

(1)振搗梁整平機(jī)配合手扶式抹平機(jī)抹面。該工藝在施工過程中可一次性完成全寬鋪裝，鋪裝整體性好、無接縫、不易漏水，可有效延長橋梁的使用壽命，節(jié)省機(jī)械臺(tái)班和人工用量;但在施工過程中振搗梁梁體下垂撓度過大，易在鋪裝中部形成“鍋底”;攤鋪布料寬度大，布料時(shí)混凝土高度不易控制，易導(dǎo)致“骨料窩”和“漿液坑”;混凝土水泥漿在橫坡作用下流向低側(cè)，使混凝土產(chǎn)生離析;同時(shí)施工過程中手扶式抹平機(jī)控制人員需要在混凝土表面行走，易在混凝土表面踩踏出腳印，影響橋面鋪裝平整度，鋪裝平整度檢測(cè)合格率只有80%［17-19］。振搗梁整平施工如圖1所示，手扶式混凝土抹平機(jī)施工如圖2所示。

圖1 振搗梁整平施工

圖2 手扶式混凝土抹平機(jī)施工

(2)三輥軸整平機(jī)配合手扶式抹平機(jī)抹面。該工藝施工時(shí)攤鋪寬度為4～6 m，可有效避免振搗梁全寬鋪裝帶來的撓度大、布料高度不易控制及混凝土離析等問題;但由于攤鋪寬度的限制，在超寬橋面鋪裝的過程中會(huì)出現(xiàn)縱向接縫，橋面整體性不好;雨水易沿接縫處滲漏，縮短橋梁使用壽命;接縫不易抹平，平整度較差，嚴(yán)重影響行車舒適性。在施工過程中手扶式抹平機(jī)控制人員同樣需要在混凝土表面行走，易在混凝土表面踩踏出腳印，影響平整度，平整度檢測(cè)合格率只能達(dá)到85%［20-21］。三輥軸整平施工如圖3所示。

圖3 三輥軸整平施工

1.2 橋面鋪裝施工工藝優(yōu)化

基于對(duì)上述2種工藝的探討，以及對(duì)橋梁機(jī)械產(chǎn)品的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面可以同時(shí)具備上述2種工藝的優(yōu)點(diǎn)。整體桁架式混凝土整平機(jī)可以全寬一次性鋪裝，不留施工縫，保證橋面平整度。桁架較大的抗變形能力可避免振動(dòng)梁撓度過大而影響平整度，施工平整度合格率整體較高。使用座駕式雙盤混凝土抹平機(jī)，操作人員不需直接站立在混凝土表面，有利于提高橋面鋪裝的平整度。這2種設(shè)備的結(jié)合對(duì)保證超寬橋面鋪裝的平整度具有重要意義。整體桁架式整平機(jī)施工如圖4所示，座駕式雙盤混凝土抹平機(jī)施工如圖5所示。

圖4 整體桁架式整平機(jī)施工

圖5 座駕式雙盤混凝土抹平機(jī)施工

2 超寬橋面鋪裝重點(diǎn)控制工序

施工過程中必須對(duì)重點(diǎn)施工工序進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，才能確?，F(xiàn)澆混凝土超寬橋面鋪裝平整度滿足規(guī)范要求。為保證超寬橋面鋪裝平整度能夠滿足規(guī)范要求，建議以下6項(xiàng)施工重點(diǎn)控制工序。

2.1 整平機(jī)軌道鋪設(shè)

混凝土表面平整度的好壞主要受整體桁架式混凝土整平機(jī)的影響;所以為保證整平機(jī)能夠平穩(wěn)行駛，不發(fā)生顛簸，整平機(jī)軌道需提供充分抗力且不發(fā)生很大位移。然而，由于設(shè)備本身自重較大且橋面鋪裝存在鋼筋網(wǎng)片等問題，難以保證整平機(jī)平穩(wěn)行駛。解決方法是在梁板打眼安裝H型支架，8 cm槽鋼以倒扣形式安裝在H型支架上作為整平機(jī)行走軌道，保證整平機(jī)的平穩(wěn)行駛。整平機(jī)軌道鋪設(shè)如圖6所示。

圖6 整平機(jī)軌道鋪設(shè)

2.2 模板布設(shè)

為保證橋面鋪裝與防撞護(hù)欄接頭處的平整度和施工質(zhì)量，需在橋面鋪裝邊緣布設(shè)兩道模板，模板采用與鋪裝上保護(hù)層同厚的方鋼。模板安裝時(shí)嚴(yán)格按照測(cè)量人員的放樣位置進(jìn)行布設(shè)，保證模板支擋牢固，不得在施工過程中發(fā)生傾覆現(xiàn)象。橋面鋼筋網(wǎng)片以下用密目網(wǎng)封堵混凝土，上部采用鋼模板齊邊，防止混凝土滲入護(hù)欄位置影響護(hù)欄施工質(zhì)量。模板布設(shè)如圖7所示。

圖7 模板布設(shè)

2.3 混凝土布料

在混凝土布料時(shí)，由于橋面存在橫坡，混凝土?xí)l(fā)生由高向低的流動(dòng)現(xiàn)象，若混凝土流動(dòng)距離較長，易離析產(chǎn)生“石子堆”和“漿液坑”，導(dǎo)致混凝土表面局部不平整甚至開裂，降低混凝土的防水能力，影響橋梁安全性能，縮短橋梁的使用壽命。借鑒三輥軸整平機(jī)的施工特點(diǎn)，較窄的攤鋪寬度可有效降低混凝土的離析現(xiàn)象，因此施工中采用鋼管將超寬橋面分割為較小的獨(dú)立單元，縮短混凝土攤鋪寬度，避免混凝土在橋面橫坡的作用下產(chǎn)生離析。混凝土布料如圖8所示。

圖8 混凝土布料

2.4 整平施工

桁架式整平機(jī)振搗整平，每個(gè)作業(yè)循環(huán)長度為5 m，往返振動(dòng)3次，依靠整平機(jī)的輥軸振動(dòng)將混凝土密實(shí)，同時(shí)保證攤鋪時(shí)的初始平整度。軌道與模板之間80 cm處采用振搗棒振搗密實(shí)，整平機(jī)僅適用于大面積整平，因此模板邊緣位置使用人工提漿抹平。整平施工如圖9所示。

圖9 整平施工

2.5 抹面施工

混凝土初凝前，使用座駕式雙盤抹平機(jī)抹面，混凝土表面不會(huì)留下腳印，且施工效率更高。鋪裝兩側(cè)、軌道溝以人工用鋼抹子抹平。兩側(cè)模板及端頭位置以人工用鋼抹子抹平壓光，抹平人員應(yīng)踩在護(hù)欄鋼筋縫隙及軌道上抹面，避免混凝土表面出現(xiàn)腳印影響平整度。完成整平工作后拆除軌道，最后人工補(bǔ)料抹平軌道痕跡。抹面施工如圖10所示。

圖10 抹面施工

2.6 混凝土養(yǎng)生

混凝土攤鋪整平以后應(yīng)及時(shí)覆蓋土工布灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)必須保持橋面濕潤，養(yǎng)生時(shí)間不得少于7 d，同時(shí)養(yǎng)生期間嚴(yán)禁車輛通行?；炷琉B(yǎng)生如圖11所示。

圖11 混凝土養(yǎng)生

3 超寬橋面鋪裝施工質(zhì)量控制

為保證整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面的新型施工工藝能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，針對(duì)其施工特點(diǎn)，提出以下4項(xiàng)施工質(zhì)量控制措施。

3.1 嚴(yán)控軌道安裝質(zhì)量

軌道的平穩(wěn)性是影響整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面施工工藝施工效果的關(guān)鍵因素，施工中必須保證軌道具有足夠的強(qiáng)度，使整平機(jī)在重力作用下能夠平穩(wěn)行駛。施工中為確保軌道順直、平穩(wěn)，在梁板上每隔0.5 m電鉆打眼，安裝H型鋼筋支架，每5 m設(shè)一個(gè)高程控制點(diǎn)，掛線調(diào)整支架高度，然后將8 cm槽鋼點(diǎn)焊固定在調(diào)整好的H型支架上。在槽鋼與槽鋼接頭部位進(jìn)行支架加密。注意H型支架高度不得露出混凝土表面，頂部應(yīng)低于混凝土表面2 cm左右;為避免鋼筋銹蝕損傷橋面，在施工前應(yīng)剔除表面銹蝕嚴(yán)重和發(fā)生變形的槽鋼。

3.2 嚴(yán)控鋼筋網(wǎng)片安裝質(zhì)量

根據(jù)整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面的施工特點(diǎn)，可知混凝土布料厚度是由放置在鋼筋網(wǎng)片上、與上保護(hù)層同厚度的鋼管控制的。這就意味著，鋼筋網(wǎng)片在安裝時(shí)必須保證位置準(zhǔn)確且具有足夠的剛度，以抵抗施工人員及臨時(shí)設(shè)備的荷載。在施工時(shí)按照測(cè)量放樣確定的高程控制點(diǎn)掛線布設(shè)鋼筋網(wǎng)片的工程控制帶，調(diào)整剪力筋高度至設(shè)計(jì)高程，將調(diào)整到設(shè)計(jì)高程的鋼筋網(wǎng)片與梁板預(yù)埋剪力筋焊接牢固，以保證鋼筋網(wǎng)片的位置和剛度，為橋面鋪裝施工打下良好基礎(chǔ)。

3.3 嚴(yán)控模板的安裝質(zhì)量

在橋面鋪裝施工過程中，橋面鋪裝模板安裝與其他部位模板安裝不同，其他部位是將模板底部直接安裝在混凝土基礎(chǔ)上，而橋面鋪裝由于連續(xù)的鋼筋網(wǎng)片需要伸入護(hù)欄內(nèi)部，使得模板只能安裝在鋼筋網(wǎng)片上。由于鋼筋網(wǎng)片下保護(hù)層的存在，使模板不能完全封閉，在澆筑混凝土?xí)r，混凝土?xí)哪０逑虏苛魅胱o(hù)欄底部，影響邊角處的混凝土澆筑質(zhì)量，同時(shí)在護(hù)欄澆筑前需要將流出的混凝土進(jìn)行鑿除，消耗人力較多。為了解決此問題，在施工時(shí)使用與上保護(hù)層同厚的方鋼作為模板，在橋面鋼筋網(wǎng)片以下用鋼絲密目網(wǎng)封堵混凝土，上部采用鋼模板齊邊，這樣既能防止混凝土滲入護(hù)欄位置影響護(hù)欄施工質(zhì)量，也能確保橋面鋪裝兩側(cè)齊整。

3.4 確定合理的施工時(shí)機(jī)

由于鋪裝混凝土厚度較薄，只有13 cm，在橋面施工時(shí)極易受到外部環(huán)境(刮風(fēng)、高溫等)的影響而產(chǎn)生裂縫，而且全斷面攤鋪寬度達(dá)15.75 m。為保證混凝土能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成全斷面布料、振搗、抹面及覆蓋養(yǎng)生，使用2臺(tái)混凝土泵車對(duì)稱布料，保證每小時(shí)全斷面布料不小于10 m，確保在混凝土初凝之前完成所有施工。

4 工程應(yīng)用效果

京昆高速滹沱河特大橋是石家莊至冀晉界公路LJ-2合同段中的主要控制性工程，橋長3 187 m，設(shè)計(jì)為雙向六車道，橋面鋪裝為2幅，寬15.75 m，要求平整度合格率在90%以上。橋梁跨徑長，工程量大，質(zhì)量要求高，為保證該橋平整度滿足規(guī)范要求，采用新工藝整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面完成鋪裝工作，對(duì)完工后的滹沱河特大橋橋面鋪裝平整度進(jìn)行檢測(cè)，合格率為97.1%，滿足《河北省高速公路施工標(biāo)準(zhǔn)化指南》中平整度合格率在90%以上的要求，且橋面鋪裝的外觀質(zhì)量、兩側(cè)邊角施工質(zhì)量均符合要求。檢測(cè)結(jié)果表明，該方法可有效提高施工效率和施工質(zhì)量，使橋面平整度得到大幅度提升。該技術(shù)在今后超寬橋面鋪裝中具有廣闊的應(yīng)用前景。完工后的橋面鋪裝質(zhì)量如圖12所示。

圖12 橋面鋪裝質(zhì)量

5 結(jié)語

(1)系統(tǒng)對(duì)比了振搗梁整平機(jī)配合手扶式抹平機(jī)抹面與三輥軸整平機(jī)配合手扶式抹平機(jī)抹面2種常用施工工藝，提出了適用于超寬橋面鋪裝的施工工藝——整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面。

(2)確定了整平機(jī)軌道鋪設(shè)、模板布設(shè)、混凝土布料、整平、抹面及養(yǎng)生為整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面施工工藝的重點(diǎn)控制工序。

(3)建議了控制軌道安裝質(zhì)量、控制鋼筋網(wǎng)片安裝質(zhì)量、控制模板安裝質(zhì)量及確定施工時(shí)機(jī)4項(xiàng)施工質(zhì)量控制措施，為整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面施工工藝后續(xù)的推廣應(yīng)用提供質(zhì)量保證。

(4)依托京昆高速滹沱河特大橋進(jìn)行工程應(yīng)用，對(duì)使用整體桁架式整平機(jī)配合座駕式雙盤抹平機(jī)抹面完成鋪裝工程的滹沱河特大橋進(jìn)行平整度檢測(cè)，合格率達(dá)97.1%。

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