鐵路橋梁大體積混凝土施工技術(shù)

羅 敬

中鐵十一局集團(tuán)第五工程有限公司 湖北 武漢 400037

鐵路是交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，十四五交通強(qiáng)國(guó)鐵路規(guī)劃提出，到2035年全國(guó)鐵路網(wǎng)達(dá)到20萬(wàn)公里左右，其中高鐵大約7萬(wàn)公里。此目標(biāo)實(shí)施背景下，將會(huì)帶動(dòng)鐵路橋梁建設(shè)工程的增加，研究鐵路橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用及管控，提出有效的技術(shù)應(yīng)用管理辦法，具有現(xiàn)實(shí)意義。通過不斷創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用管理方法，提升大體積混凝土施工水平?，F(xiàn)結(jié)合大體積混凝土施工技術(shù)的具體應(yīng)用，展開全面分析。

1 大體積混凝土施工技術(shù)的特點(diǎn)概述

人們建設(shè)鐵路系統(tǒng)，需克服地理?xiàng)l件和氣候環(huán)境等的難題，建造高安全性的基礎(chǔ)設(shè)施，滿足出行的需求。大體積混凝土用材量很大，消耗的水泥很多，項(xiàng)目的投入很大。從施工角度分析，潛在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)很多，例如熱量引發(fā)斷裂，造成的損失極大。根據(jù)過往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，采用此技術(shù)手段需做好以下關(guān)鍵要點(diǎn)的控制：(1)材料質(zhì)量。鐵路橋梁大體積混凝土工程施工作業(yè)中，使用的普遍為低水熱化材料，具有發(fā)熱總量小和散熱速度慢的優(yōu)勢(shì)，有效減少混凝土斷裂。(2)混凝土攪拌。標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)作業(yè)制度的實(shí)施，嚴(yán)格控制混凝土混合料的配比，將誤差合理把控在適宜范圍內(nèi)，消除不良隱患與風(fēng)險(xiǎn)，保障混凝土的攪拌質(zhì)量。(3)溫度。鐵路橋梁混凝土工程產(chǎn)生問題，很多都是溫度因素引發(fā)，整個(gè)施工期間都必須要做好溫度的控制，避免使得大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。

2 實(shí)例分析鐵路橋梁大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 案例概述

以某鐵路橋梁項(xiàng)目為例，主橋設(shè)計(jì)采用1聯(lián)三線矮塔斜拉橋（117+240+117）m，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單體工程量比較大。從施工角度分析，大體量混凝土連續(xù)澆筑作業(yè)施工組織要求很高，并且斜拉橋和梁段同步安裝，工程施工工藝比較復(fù)雜，工程施工技術(shù)難度很大，為全線的重難點(diǎn)?，F(xiàn)結(jié)合工程施工實(shí)踐，分析大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用控制要點(diǎn)。

2.2 大體量混凝土施工重難點(diǎn)分析

項(xiàng)目中大橋58#主墩工程混凝土澆筑作業(yè)的開展，“啟動(dòng)了”橋梁上部結(jié)構(gòu)施工，按照設(shè)計(jì)方案0號(hào)塊混凝土體量達(dá)到3600 m3，給大體積混凝土連續(xù)澆筑作業(yè)帶來很嚴(yán)苛的要求，而0號(hào)塊結(jié)構(gòu)受力相對(duì)復(fù)雜，所以決定采用連續(xù)澆筑方案。從澆筑操作的角度分析，水化熱為控制的核心與重點(diǎn)，若未能控制好水化熱，那么后期很容易產(chǎn)生裂縫，影響著橋梁結(jié)構(gòu)的受力與耐久性。為保證鐵路橋梁大體積混凝土工程高質(zhì)量完成，認(rèn)真制定混凝土施工組織方案，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)澆筑控制措施，有效保障了工程的建造效果。

2.3 混凝土澆筑施工組織方案

項(xiàng)目成功建成后將會(huì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展，帶動(dòng)區(qū)域一體化。為保證大體量混凝土澆筑作業(yè)有序推進(jìn)，施工科學(xué)統(tǒng)籌安排，項(xiàng)目加大機(jī)械設(shè)備和人力資源以及物料的投入，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況配置了10臺(tái)混凝土運(yùn)輸車以及2臺(tái)混凝土泵送機(jī)，組織了超100名工人，為連續(xù)澆筑作業(yè)的持續(xù)開展提供保障。通過現(xiàn)場(chǎng)的全面統(tǒng)籌和控制，嚴(yán)格把控大體積混凝土工程施工技術(shù)操作的要點(diǎn)，保障了混凝土澆筑作業(yè)高質(zhì)量完成。整個(gè)過程面臨很多挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)過全體人員的共同奮戰(zhàn)，達(dá)到了預(yù)期的施工效果。

2.4 大體積混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

鋼筋綁扎。按照大體量混凝土施工技術(shù)流程，鋼筋綁扎工作為重點(diǎn)環(huán)節(jié)和核心部分，必須要作為關(guān)鍵要點(diǎn)做好控制。使用的鋼筋材料必須要達(dá)到鐵路橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定，優(yōu)選連接套筒結(jié)構(gòu)，例如使用碳素結(jié)構(gòu)鋼或者低合金結(jié)構(gòu)鋼材料。當(dāng)鋼材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，組織開展外觀質(zhì)量檢查，杜絕使用表面和內(nèi)螺紋位置出現(xiàn)裂紋的材料，嚴(yán)格控制橋梁工程施工的質(zhì)量。鋼筋連接作業(yè)時(shí)，必須要保證鋼筋和套筒規(guī)格相互匹配，檢查好連接絲沒有清潔和損壞問題。借助扳手進(jìn)行擰緊處理，保證鋼筋連接加固達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，要求絲頭在套筒中心點(diǎn)定位頂緊。結(jié)束緊固作業(yè)后做好標(biāo)記，緊固達(dá)到要求的使用黃色標(biāo)記、紅色使用紅漆進(jìn)行標(biāo)記。除此之外，單個(gè)套筒兩端位置外露位置包含的絲扣不可以超過1個(gè)。開展鋼筋綁扎作業(yè)前，對(duì)墊層結(jié)構(gòu)位置要做好放線自測(cè)定，明確鋼筋布置的位置和根數(shù)等基本信息，根據(jù)鋼筋間距彈線，保證鋼筋位置以及間距都達(dá)到要求。整個(gè)操作環(huán)節(jié)，按照鋼筋綁扎作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作，鋼筋交錯(cuò)點(diǎn)都必須做好綁扎，保證牢固度水平達(dá)到要求。本次大橋主橋工程設(shè)計(jì)為矮塔斜拉橋，為項(xiàng)目的全線控制性工程，為保證汛期來臨前可以完成節(jié)段現(xiàn)澆施工作業(yè)，項(xiàng)目提前進(jìn)行全面部署，并且組織管理與作業(yè)人員150名在春節(jié)期間留守，全力推進(jìn)主墩0號(hào)塊模板搭設(shè)以及鋼筋綁扎，為后續(xù)的作業(yè)開展做好準(zhǔn)備工作。

模板工程。鐵路橋梁施工是環(huán)環(huán)相扣的，為保證混凝土澆筑的質(zhì)量，需做好模板安裝環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制。一般來說，鋼筋體系施工完成后再開展模板施工，前期使用繃線進(jìn)行調(diào)直處理，吊垂球修成垂直度。實(shí)際操作時(shí)主梁和小梁利用拉桿、鋼筋結(jié)構(gòu)體系開展焊接連接處理，保證連接后達(dá)到牢固性與穩(wěn)定性要求，做到尺寸匹配。模型安裝完成后進(jìn)行鋼筋預(yù)埋，將其安裝到模板基座內(nèi)，按照模板尺寸大小進(jìn)行焊接處理，通過和鋼筋骨架連接形成整體，避免產(chǎn)生移動(dòng)的情況。根據(jù)技術(shù)操作的標(biāo)準(zhǔn)，模板拼接需要做到嚴(yán)密，不可出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)的情況。對(duì)于接縫的位置，利用雙面膠條開展密封處理，粘貼工藝需要保證粘結(jié)面進(jìn)入模板接縫內(nèi)1mm，同時(shí)不可以突出模板面。操作人員必須要嚴(yán)格遵循大體積混凝土施工模板工程作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，將接縫位置按照質(zhì)量控制B級(jí)控制點(diǎn)，采取嚴(yán)格有力控制措施，切實(shí)保證鐵路橋梁混凝土工程的施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

冷卻管安裝。大體積混凝土工程施工的“溫度”風(fēng)險(xiǎn)控制，安裝冷卻管為重要措施。利用水冷管設(shè)施，通過熱交換作用，達(dá)到溫度水平控制的效果，實(shí)現(xiàn)水化放熱量的有力把控。安裝冷卻管時(shí)，必須精準(zhǔn)測(cè)量和定位，保證冷卻管的尺寸大小和所處的位置都可以達(dá)到要求。一般來說，冷卻管多設(shè)置在鋼筋梁上方位于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中層位置，彎曲串聯(lián)進(jìn)出水口設(shè)置在承臺(tái)和墩身結(jié)構(gòu)上方。按照設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，遵循工程建造的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)鋼筋綁扎到預(yù)埋管標(biāo)高位置后，啟動(dòng)冷卻管安裝程序，結(jié)束后采取通水試驗(yàn)的檢測(cè)方法，檢驗(yàn)冷卻管大整體密閉性，分析是否可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

混凝土配制和澆筑。鐵路橋梁建造對(duì)質(zhì)量的要求很高，混合料的配制結(jié)果如何關(guān)系到大體積混凝土施工目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與否，因此事前組織開展試驗(yàn)，明確了混凝土坍落度和水灰比參數(shù)，將坍落度控制在120-130mm內(nèi)；水灰比控制在0.4-0.5范圍內(nèi)，防范混凝土材料離析情況的出現(xiàn)。本次工程作業(yè)采用的是連續(xù)澆筑方案，為保證作業(yè)連續(xù)化開展，組織充足的施工資源，有序推進(jìn)各項(xiàng)工程施工作業(yè)。通過合理計(jì)劃運(yùn)輸路線，保證混凝土材料按時(shí)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，并且保證材料性能達(dá)到大體積混凝土連續(xù)作業(yè)的要求。整個(gè)操作過程中嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)，做好振搗和溫度監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格把關(guān)澆筑的質(zhì)量。若產(chǎn)生泌水的情況，可使用水泵抽取+海綿吸除的做法進(jìn)行處理[1]。

防裂與養(yǎng)護(hù)。大體積混凝土工程施工作業(yè)的開展，裂縫問題為質(zhì)控的重點(diǎn)和要點(diǎn)。一般來說，裂縫的產(chǎn)生同內(nèi)外溫差以及溫度變形有很大關(guān)系。開展大體積混凝土施工作業(yè)時(shí)，表面收干之后需要盡量利用塑料薄膜與其他材料做好覆蓋處理。完成模板拆除作業(yè)后，利用薄膜做好包裹與澆水養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)格按照養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和要求，保護(hù)好橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工成果[2]。

3 鐵路橋梁大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量管理辦法

3.1 優(yōu)化橋梁設(shè)計(jì)方案

鐵路橋梁大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用效果如何，受到很多因素的影響，尤其是不確定因素，而且鐵路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境復(fù)雜，增加了技術(shù)操作的難度，為避免技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量問題的產(chǎn)生，優(yōu)化橋梁施工設(shè)計(jì)方案，具有重要意義。目前，鐵路橋梁大體積混凝土工程設(shè)計(jì)方面，可利用三維軟件技術(shù)，例如BIM技術(shù)，協(xié)同鋼筋、模板以及澆筑等專業(yè)，結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的氣候和環(huán)境等因素，展開技術(shù)應(yīng)用分析，提出優(yōu)化的措施。基于三維設(shè)計(jì)，可提升項(xiàng)目?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量；可視化設(shè)計(jì)交底，方便可視化討論評(píng)估，對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化。通過鐵路橋梁大體積混凝土施工的三維化模擬分析，還可預(yù)測(cè)施工作業(yè)問題，事前采取防范和應(yīng)對(duì)措施，消除不良影響和風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)保障鐵路橋梁工程的建造效益[3]。

3.2 引入智能化控制技術(shù)

鐵路橋梁大體積混凝土施工規(guī)模很大，若想實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全與質(zhì)量的有效控制，引入智能化管控技術(shù)手段，搭建智慧化管理系統(tǒng)，輔助項(xiàng)目全過程的精細(xì)化管理，可起到積極作用。例如，利用高性能的監(jiān)測(cè)裝置，構(gòu)建大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過事前預(yù)埋溫度傳感器和各類應(yīng)力傳感器的方式，完成信息化管理基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，集成利用采集裝置和分析方法，通過和混凝土設(shè)計(jì)曲線開展對(duì)比分析，掌握大體積混凝土施工溫度指標(biāo)的控制情況，采取調(diào)整措施，例如降溫處理。在智能化系統(tǒng)的支持下，能夠全面掌握鐵路橋梁大體積混凝土施工作業(yè)的情況，結(jié)合利用現(xiàn)場(chǎng)的智慧化管理系統(tǒng)，可達(dá)到可視化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)狀態(tài)，及時(shí)掌握混凝土工程施工現(xiàn)場(chǎng)的視頻影像信息和數(shù)據(jù)參數(shù)，為安全與質(zhì)量管理提供支持，規(guī)范工程施工作業(yè)，保證鐵路橋梁大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，避免施工問題的產(chǎn)生。結(jié)合項(xiàng)目管理的需求，構(gòu)建具有項(xiàng)目特色的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，全面提升現(xiàn)場(chǎng)管理的水平[4]。目前，很多鐵路橋梁工程項(xiàng)目都已經(jīng)開始構(gòu)建智慧工地，加大對(duì)系統(tǒng)軟硬件配置的投入力度，為現(xiàn)場(chǎng)可視化管理和智慧化控制提供支持，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)全過程的安全質(zhì)量有力控制，保障橋梁工程質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中企業(yè)要結(jié)合橋梁混凝土施工作業(yè)的特點(diǎn)，積極推進(jìn)信息化建設(shè)工作，引入適宜的管理系統(tǒng)，輔助作業(yè)的開展，實(shí)現(xiàn)智慧化管理的價(jià)值，把關(guān)現(xiàn)場(chǎng)施工操作，保障橋梁建造的預(yù)期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3.3 做好現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督檢查

鐵路橋梁大體積混凝土施工技術(shù)應(yīng)用全過程，都必須要做好細(xì)致控制，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查工作[5]。首先，根據(jù)技術(shù)應(yīng)用管理的要求與大體積混凝土工程施工安排，編制技術(shù)應(yīng)用管理制度與辦法，設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)理責(zé)任制度，保證大體積混凝土工程施工有專人負(fù)責(zé)，保障技術(shù)的應(yīng)用效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。其次，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查工作。大體積混凝土工程施工質(zhì)量管理，鋼筋綁扎和模板安裝以及澆筑等都是管理的要點(diǎn)，必須要設(shè)置專門的人員進(jìn)行旁站監(jiān)督，督促各個(gè)專業(yè)的人員按照工程施工作業(yè)的要求操作，減少人員操作失誤引發(fā)的質(zhì)量問題。對(duì)參與鋼筋、模板以及澆筑操作的施工人員，事前要做好技術(shù)交底以及業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高作業(yè)的質(zhì)量水平，高效化落實(shí)大體積混凝土施工技術(shù)措施。作業(yè)前積極組織召開班組會(huì)議，圍繞混凝土澆筑施工作業(yè)的內(nèi)容和安排進(jìn)行分析，探討可能會(huì)出現(xiàn)的問題，提出防范和應(yīng)對(duì)的措施，合理組織混凝土澆筑施工作業(yè)，保證作業(yè)的安全性和質(zhì)量。最后，做好質(zhì)量的檢驗(yàn)檢測(cè)[6]。將檢驗(yàn)檢測(cè)工作貫穿到鐵路橋梁大體積混凝土施工全過程，做好技術(shù)質(zhì)控指標(biāo)的全面化檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題與質(zhì)量隱患，采取消除與優(yōu)化的措施，避免留下隱患與質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)格把控鐵路橋梁工程的建造效果，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。圍繞鐵路橋梁混凝土施工作業(yè)中遇到的問題，組織相關(guān)人員進(jìn)行探討和分析，加大項(xiàng)目管理的創(chuàng)新研究，提出優(yōu)化和改進(jìn)的措施，實(shí)現(xiàn)管理的價(jià)值，促使大體積混凝土施工技術(shù)應(yīng)用價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造更多的可能性[7]。

3.4 實(shí)施嚴(yán)格的檢驗(yàn)檢測(cè)

從鐵路橋梁建造的質(zhì)量控制角度出發(fā)，采取風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的手段，結(jié)合采用的大體積混凝土施工方案特點(diǎn)，綜合考量環(huán)境因素和操作因素等的影響，明確主要風(fēng)險(xiǎn)因素和影響程度，為橋梁建造施工管理提供依據(jù)和參考。實(shí)施嚴(yán)格的檢驗(yàn)檢測(cè)制度，圍繞混凝土原材料采購(gòu)和配制以及施工等方面入手，做好全面控制，保障每個(gè)環(huán)節(jié)都達(dá)到了橋梁建造的要求。在鐵路橋梁工程施工推進(jìn)期間，認(rèn)真落實(shí)檢驗(yàn)檢測(cè)制度。設(shè)置多個(gè)“關(guān)卡”，卡住不合格的混凝土材料，卡住不規(guī)范的操作，卡住不嚴(yán)格的檢查，通過細(xì)致嚴(yán)苛的把控，保障橋梁建造的質(zhì)量。對(duì)于橋梁施工作業(yè)期間遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)，要積極組織技術(shù)力量進(jìn)行研究，提出應(yīng)對(duì)與解決方案，避免留下隱患與問題。合理控制大體積混凝土施工作業(yè)的流程和要點(diǎn)，防范問題的產(chǎn)生。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鐵路橋梁工程建造中大體積混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)建造任務(wù)起到關(guān)鍵影響。為保證混凝土工程的建造質(zhì)量與效益，必須要做好技術(shù)要點(diǎn)的控制。文中結(jié)合實(shí)例，分析了大體積混凝土工程施工技術(shù)的具體應(yīng)用，總結(jié)了技術(shù)應(yīng)用質(zhì)控的要點(diǎn)，提出實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化管理措施、引入智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等措施，強(qiáng)化大體積混凝土工程施工技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量管理的辦法。