UHPC在懸索橋橋面板中的應(yīng)用

羅 超，譚贛湘

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410004）

0 引言

UHPC是超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete）的簡(jiǎn)稱，這是一種比較新穎的建筑材料，它的抗壓強(qiáng)度是非常高的，能夠達(dá)到一般混凝土強(qiáng)度的抗壓強(qiáng)度的6倍甚至更高，它抗折的強(qiáng)度也是非常大的，能夠達(dá)到一般混凝土強(qiáng)度的10倍，它的耐久性能夠達(dá)超越標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的100倍。由于其具有超高性能的特點(diǎn)，將UHPC應(yīng)用到鋼混橋梁中可以節(jié)約35%的鋼材。

1 施工概況

紅河特大橋主跨700m鋼箱梁橋面板鋪裝為50mmUHPC超高性能混凝土，單幅凈寬11.5m，總面積約16060m2。為滿足工期要求，必須保證每天都有倉面澆筑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)劃備倉情況，將16060m2共劃分為18個(gè)倉面，上下游倉面對(duì)稱，單幅對(duì)稱澆筑。18個(gè)倉面分為3個(gè)類型，分別為84m×11.5m、72m×11.5m和92m×11.5m。各倉面接縫處作為施工縫，施工縫必須間距鋼箱梁節(jié)段連接縫距離大于等于5m，且在施工縫處增加S型異型鋼板進(jìn)行局部加強(qiáng)。

UHPC在現(xiàn)場(chǎng)拌制，在紅河特大橋引橋上放置3臺(tái)立軸行星式攪拌機(jī)用于UHPC混凝土攪拌施工，UHPC原材料進(jìn)場(chǎng)過磅驗(yàn)收后方可使用，正式澆筑前需先進(jìn)行試拌，保證機(jī)械設(shè)備性能滿足UHPC拌制要求。橋面鋼筋綁扎驗(yàn)收完成后即可進(jìn)行UHPC混凝土澆筑，UHPC在攪拌機(jī)內(nèi)拌制完成，由叉車裝運(yùn)料斗將UHPC運(yùn)送至倉面處，利用25t吊車將料斗吊至攤鋪設(shè)備進(jìn)料口下料，攤鋪設(shè)備進(jìn)行攤鋪布料整平。

2 材料存放

根據(jù)澆筑計(jì)劃安排材料進(jìn)場(chǎng)，材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后，保存方式為在地勢(shì)較高區(qū)設(shè)置材料存放場(chǎng)地，在材料存放場(chǎng)地區(qū)域擺放托盤存放，每個(gè)托盤上方堆放兩袋材料，為避免材料底部受潮，在托盤上方需要墊放防雨布防止底層材料受潮，材料現(xiàn)場(chǎng)存放時(shí)上方覆蓋兩層防雨布進(jìn)行防潮到場(chǎng)材料及時(shí)用掉。

3 施工工藝流程（見圖1）

圖1 施工工藝流程

4 施工準(zhǔn)備

由于整體工期較短，在UHPC施工前，必須將材料、機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備齊全并進(jìn)場(chǎng)，避免在施工過程中出現(xiàn)材料、設(shè)備短缺現(xiàn)象。要求相關(guān)人員在施工前做好準(zhǔn)備工作。正式施工前擬做一個(gè)試驗(yàn)段，以檢查機(jī)械正常使用、施工人員配合度、混凝土的流動(dòng)度。

5 鋼筋及埋件工程

5.1 S型加強(qiáng)鋼板安裝

（1）按照分倉施工縫和圖紙尺寸進(jìn)行S型異型鋼板定位焊接，要求焊縫尺寸符合圖紙尺寸。

（2）焊接前必須先進(jìn)行樣板焊接試驗(yàn)，在試驗(yàn)成功后，才能進(jìn)行正式焊接，在焊接的時(shí)候焊縫的寬度保持基本一致，使表面整齊美觀。

（3）母材與焊縫邊緣的結(jié)合線必須光滑過渡、熔合良好，不得存在母材與焊縫邊緣的結(jié)合線未良好熔合，焊縫出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重情況下甚至?xí)霈F(xiàn)焊縫咬邊。

（4）焊接時(shí)必須做好防風(fēng)措施，每次施焊前，必須要將上層焊縫表面的氧化渣皮及灰塵清理干凈，同時(shí)清除焊縫表面的油污，從而達(dá)到消除邊緣熔合、減少氣孔的效果，保證焊縫質(zhì)量。

（5）為了在一定程度上避免氣孔過多以及其他的焊接缺陷，我們需要對(duì)焊接的裝備進(jìn)行定期的維護(hù)，定期檢查設(shè)備是否存在故障，焊絲輸送與導(dǎo)電裝置及易損件是否完好。

（6）每一個(gè)焊工都應(yīng)該對(duì)自己的焊接進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，如果在焊接之后存在缺陷，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，嚴(yán)禁出現(xiàn)質(zhì)量不過關(guān)的焊縫。

5.2 鋼筋綁扎

（1）清理橋面，保證橋面無雜物、無污染。

（2）將長(zhǎng)度為200mm～300mm的墊層鋼筋沿縱向每隔2m平放一根在橋面上，橫向不能留間隙，確保每根縱向鋼筋底下均能有墊層鋼筋，直徑10mm，墊層鋼筋橫向放置。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定的鋼筋網(wǎng)間距及焊釘間距，在已完成清潔工作的工作面上擺上鋼筋。每相鄰的兩個(gè)焊釘之間擺放3根鋼筋。先擺放縱向鋼筋，再擺放橫向鋼筋。橫向鋼筋在下，縱向鋼筋在上，先將橫向鋼筋安裝在墊層鋼筋上，再將縱向鋼筋擺放在橫向鋼筋上。

（4）每隔兩個(gè)交叉點(diǎn)綁扎一個(gè)，綁扎點(diǎn)采用梅花形分布，所有的綁扎扎絲頭朝下，切勿直接將扎絲頭朝上豎立。

（5）鋼筋接頭采用30d的長(zhǎng)度進(jìn)行綁扎，且不論縱向接頭還是橫向接頭，均不可將接頭分布在同一條直線上，應(yīng)間隔分布。

（6）完成全部工作后采用鋼直尺及水平尺等工具對(duì)鋼筋網(wǎng)安裝尺寸進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，對(duì)不符合規(guī)定的地方進(jìn)行重新綁扎安裝。

（7）用彩條繩或具有明顯標(biāo)志的繩物將已安裝完鋼筋網(wǎng)的區(qū)域圍起來，在進(jìn)行混凝土澆筑施工之前禁止人員進(jìn)入。

6 施工縫設(shè)置及處理

模板鋼筋網(wǎng)片綁扎固定，開槽處均用發(fā)泡劑填充。UHPC交界面鑿毛應(yīng)全斷面均勻進(jìn)行，利用高壓水槍裝備來進(jìn)行鑿毛，嚴(yán)禁使用像風(fēng)鎬這樣的機(jī)械設(shè)備。如果鑿毛合格的話，其表面應(yīng)該是全斷面的鋼纖維，并且這些鋼纖維的外露是比較均勻的，全斷面1/2纖維外漏長(zhǎng)度不小于纖維長(zhǎng)度1/3。

澆筑完成終凝前（約4~6h，具體時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度確定）對(duì)施工縫進(jìn)行高壓水槍鑿毛處理。

在高壓水槍鑿毛時(shí)水流方向需向已經(jīng)澆筑好的鋪裝層，這樣水分流入已經(jīng)澆筑好的鋪裝層方便收集清理污水（通過土工布將流入鋪裝層的污水吸干），施工縫用高壓水搶鑿毛時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量污水，可通過強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)將水分吹干。

7 UHPC混凝土標(biāo)高控制

在鋪裝區(qū)護(hù)欄處每3m設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)，通過定制加工的鋼絲繩托架將鋼絲繩進(jìn)行臨時(shí)托舉，保證鋼絲繩不產(chǎn)生下?lián)隙绊憳?biāo)高，具體實(shí)際標(biāo)高根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求在防撞墻上布置。

為保證鋪裝厚度，采取是超聲波高程控制，具體操作是在設(shè)立基準(zhǔn)鋼絲繩，攤鋪機(jī)通過超聲波探測(cè)器測(cè)定基準(zhǔn)標(biāo)高，通過基準(zhǔn)標(biāo)高設(shè)定鋪裝厚度，在設(shè)備行走過程中實(shí)時(shí)跟蹤探測(cè)基準(zhǔn)標(biāo)高，同時(shí)技術(shù)人員通過使用UHPC厚度檢測(cè)裝置檢測(cè)鋪裝厚度的方式實(shí)時(shí)核對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)度，如圖2所示。

圖2 布設(shè)一體機(jī)標(biāo)高控制點(diǎn)

8 設(shè)備調(diào)試及安裝

UHPC在現(xiàn)場(chǎng)拌制，現(xiàn)場(chǎng)配備3臺(tái)立軸行星式攪拌機(jī)。在對(duì)攪拌裝置進(jìn)行安裝之前，對(duì)設(shè)備的外觀進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，焊口處是否存在縫隙，會(huì)不會(huì)存在漏油現(xiàn)象等等；要明確部件的安裝要求，依照相應(yīng)的順序進(jìn)行安裝；機(jī)械部分安裝完畢后，及時(shí)做好防雷措施。

在對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行布線之前，要檢查電纜的情況，是不是存在斷路、損壞的狀況，電力電纜的絕緣和電阻狀況是否良好，在操作當(dāng)中要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙的要求進(jìn)行，不僅要核對(duì)拆線的記錄，還不能夠篡改電路；要記錄好因?yàn)槠骷膩G失導(dǎo)致電路缺陷的情況；電路走向盡量遠(yuǎn)離油路和高溫、潮溫區(qū)域，避免電路和油路交叉布置。

機(jī)械整體檢查：檢查機(jī)械安裝是否正確，查看機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)是不是存在障礙，對(duì)潤(rùn)滑油的準(zhǔn)備情況進(jìn)行檢驗(yàn)電氣整體檢查：所有接地完備并符合要求；所有電機(jī)三相電阻平衡，電壓符合要求。

分部調(diào)試：從電力拖動(dòng)部分開始，遵循有簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序，在進(jìn)行調(diào)式前必須要保證電路是正常的，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械進(jìn)行檢查；調(diào)試前，注意觀察各機(jī)構(gòu)工作狀況，保證啟動(dòng)性能良好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、溫升正常、儀表顯示準(zhǔn)確。

整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和試生產(chǎn)：在各部分調(diào)試完好后，進(jìn)行整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和試生產(chǎn)，看一下各個(gè)單位是否已經(jīng)達(dá)到要求的水平，也需要對(duì)各部分的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，以備操作和維護(hù)時(shí)加以注意。

混凝土攪拌站的安裝，需由專業(yè)的技術(shù)人員操作，并應(yīng)在技術(shù)人員主持下組織調(diào)試，使技術(shù)技能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平再進(jìn)行生產(chǎn)。

9 UHPC超高性能混凝土試拌

在攪拌機(jī)安裝調(diào)試完成后進(jìn)行首次試拌，用叉車將預(yù)混料投入料倉，然后通過自動(dòng)上料系統(tǒng)輸送到攪拌倉；外加劑和水預(yù)先投入水桶中，混合均勻，用水泵抽入攪拌機(jī)的水箱中，攪拌機(jī)自帶水計(jì)量系統(tǒng)。

通過對(duì)試拌料的試驗(yàn)與拓展度檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，上述配合比適用于20～30℃的環(huán)境溫度條件，當(dāng)環(huán)境溫度大于30℃時(shí)，按照此配合比拌制出的UHPC擴(kuò)展度過小，不滿足UHPC質(zhì)量要求，而當(dāng)環(huán)境溫度小于20℃時(shí)，按照此配合比拌制的UHPC擴(kuò)展度過大，也不滿足UHPC質(zhì)量要求。通過多次試拌試驗(yàn)，確定一種根據(jù)溫度實(shí)時(shí)調(diào)整配合比的施工措施。

10 UHPC超高性能混凝土攪拌

超高性能混凝土是由水泥、核心料等材料加水拌合，經(jīng)凝結(jié)硬化后形成的一種具有高抗彎強(qiáng)度、高韌性、高耐久性的水泥基復(fù)合材料。水泥、核心料、石英砂預(yù)先拌合成干混料，施工現(xiàn)場(chǎng)只需將干混料加、鋼纖維、添加劑和水拌合成超高性能混凝土，UHPC所用原材料中的核心組份為袋裝，其重量按0.87m3配制，用叉車將預(yù)混料投入料倉，然后通過自動(dòng)上料系統(tǒng)輸送到攪拌倉；鋼纖維25kg/包，按廠家要求的配比，人工投入攪拌倉；外加劑和水按照配合比預(yù)先投入水桶中，混合均勻，用水泵抽入攪拌機(jī)的水箱中，攪拌機(jī)自帶水計(jì)量系統(tǒng)。

用叉車將1000kg預(yù)混料以及900kg砂子放入攪拌機(jī)料斗中（料斗帶自動(dòng)提升系統(tǒng)），上料攪拌時(shí)間為4min。隨后加入全部水和外加劑，攪拌4~5min。待粉料全部轉(zhuǎn)換成膠體后，加入全部鋼纖維，攪拌3min。材料攪拌均勻后，進(jìn)行卸料，卸料時(shí)間2～3min。

11 UHPC超高性能混凝土澆筑

11.1 卸料鋪裝

叉車通過橋面便道將裝有UHPC的料斗運(yùn)至澆筑區(qū)，打開料斗將UHPC材料卸載至一體機(jī)，一體機(jī)在布料鋪裝的同時(shí)振平功能啟動(dòng)邊布料邊行走、振動(dòng)、收平。一體機(jī)自帶振動(dòng)板，在行走過程中將鋪設(shè)好的材料振平收光，機(jī)器自帶“前壓腳板”，可以防止UHPC從設(shè)備行進(jìn)前段過快溢出，保證均勻布料。UHPC拌制出機(jī)后采用叉車轉(zhuǎn)運(yùn)料斗進(jìn)行運(yùn)輸，叉車通過橋面便道將裝有UHPC的料斗運(yùn)至澆筑區(qū)，打開料斗將UHPC材料卸載至一體機(jī)，通過一體機(jī)中螺旋軸把混凝土轉(zhuǎn)送至布料機(jī)的另一端，一體機(jī)勻速前進(jìn)，即可以把混凝土均勻布置于橋面上，一體機(jī)在布料鋪裝的同時(shí)振平功能啟動(dòng)邊布料邊行走、振動(dòng)、收平。運(yùn)行速度控制在0.5～1.0m/min，施工過程中不能隨意停止，整平振搗每5m對(duì)厚度進(jìn)行檢測(cè)，不足部分要及時(shí)補(bǔ)平，超高部分要鏟平，當(dāng)遇到前方布料機(jī)出現(xiàn)問題，整平振搗機(jī)要停止前進(jìn)時(shí)，要馬上關(guān)閉振搗器。

11.2 人工二次收平

澆筑開始后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的攪拌量控制澆筑速度，確保連續(xù)澆筑，澆筑間隔不大于澆筑時(shí)UHPC表面的結(jié)皮時(shí)間。結(jié)合橋?qū)捈皵嚢栊?，澆筑后及時(shí)進(jìn)行二次人工收面、噴霧、覆膜，防止表面結(jié)皮影響外觀質(zhì)量。澆筑過的UHPC表面少量褶皺部位及一體機(jī)兩端應(yīng)專人收面作業(yè)，緊接著噴霧覆膜養(yǎng)護(hù)。

UHPC高強(qiáng)混凝土澆筑后在噴霧保濕的條件下表面約30min內(nèi)會(huì)產(chǎn)生結(jié)皮現(xiàn)象，須在整平完成后立即進(jìn)行收面作業(yè)，重點(diǎn)對(duì)局部褶皺起皮部位進(jìn)行帶水收面?？紤]到整平機(jī)過后施工人員不能直接進(jìn)入進(jìn)行收面、局部區(qū)域可能的補(bǔ)料等工作，覆膜機(jī)上帶有操作平臺(tái)，可進(jìn)行第三次收面，在收面時(shí)出現(xiàn)起皮現(xiàn)象適當(dāng)噴霧灑水同時(shí)立即進(jìn)行收面以保護(hù)UHPC表面平整度，局部區(qū)域補(bǔ)料使用手提式平板振搗器進(jìn)行振搗振平。

11.3 覆膜養(yǎng)護(hù)

UHPC每攤鋪完成1m，應(yīng)及時(shí)噴霧采用養(yǎng)生薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）養(yǎng)生薄膜應(yīng)搭接鋪設(shè)，搭接寬度應(yīng)大于20cm，并采用土工布覆蓋。

（2）保濕養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)加大巡查力度，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)有缺水部位時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。

12 模板的拆除及UHPC養(yǎng)護(hù)

常溫養(yǎng)護(hù)一天后對(duì)澆筑區(qū)進(jìn)行模板拆除，拆模過程中，應(yīng)特別注意做好混凝土成品保護(hù)工作。

前期安排3名人員專門負(fù)責(zé)UHPC養(yǎng)護(hù)工作，利用接通的養(yǎng)護(hù)水管進(jìn)行澆灌養(yǎng)護(hù)。單幅橋面澆筑完成后，采用灑水車進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。UHPC養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d，第一天養(yǎng)護(hù)采用塑料膜覆蓋，養(yǎng)護(hù)溫度不應(yīng)小于10℃，為保證覆蓋后的薄膜不被風(fēng)吹走，現(xiàn)場(chǎng)須采用重物施壓（方木、模板）的方式進(jìn)行覆壓。常溫養(yǎng)護(hù)1d后揭開塑料薄膜，并立即覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)期間必須保持土工布濕潤(rùn)。

13 結(jié)語

實(shí)例證明，UHPC混凝土能夠在橋梁結(jié)構(gòu)自重增加不是很大的情況下，取得良好的加固效果；雖然這樣一來工程的造價(jià)會(huì)在一定程度上增加，但是養(yǎng)護(hù)成本會(huì)減少，橋面板的全壽命周期成本整體上比較低。