基于鋼筋混凝土結構 施工過程中的主體質量控制技術研究

王有為 何謙 李于波

摘 要：鋼筋混凝土主體結構的質量主要由原材料質量和施工過程中施工技術控制，文章通過某高架橋的支架法預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁舉例說明鋼筋混凝土主體結構的質量控制技術，以期對鋼筋混凝土結構施工過程中提高施工質量有所幫助。

關鍵詞：預應力鋼筋混凝土結構;現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)梁;混凝土配合比設計;施工質量控制

中圖分類號：TU375? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1001-5922（2021）10-0112-06

Research on Main Body Quality Control Technology Based on Reinforced Concrete Structure Construction Process

Wang Youwei， He Qian， Li Yubo

（China Construction Seventh Engineering Bureau Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China ）

Abstract：The quality of reinforced concrete main structure is mainly controlled by the quality of raw materials and the construction technology in the construction process. In this paper， an example is given to illustrate the quality control technology of the main structure of reinforced concrete through the support method prestressed reinforced concrete continuous beam of a viaduct， so as to help improve the construction quality in the construction process of reinforced concrete structure.

Key words：prestressed reinforced concrete structure; cast in situ prestressed concrete continuous beam; concrete mix proportion design; construction quality control

0 引言

橋、涵洞、隧道、水池、擋土墻等都是土木基礎設施中的構造物，作為單項實體工程，必須由其承重骨架承受各種外力荷載的作用。一般把構造物的承重骨骨架組成部分統(tǒng)稱為結構。本文討論的鋼筋混凝土結構是以鋼筋混凝土為主制作的結構?；炷潦且环N人造石料，混凝土抗壓強度高，鋼筋拉伸強度高，根據(jù)結構受力狀況以及位置配置受力鋼筋構成鋼筋混凝土結構[1-2]。由于大型鋼筋混凝土結構主體工程施工工藝的復雜，施工過程難以避免出現(xiàn)許多不可預料的因素可能導致鋼筋混凝土結構存在質量缺陷，形成安全隱患，同時大部分安全隱患存在于隱蔽工程當中，施工作業(yè)完成后質量檢驗的難度大， 所以鋼筋混凝土結構的質量控制應以施工過程中的質量控制為主。本文結合工程實例， 以江蘇省某地高架快速路工程中支架法現(xiàn)澆預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁的施工過程為例，探討鋼筋混凝土結構施工過程中的主體質量控制技術，為鋼筋混凝土結構施工質量控制提供參考。

1 工程實例

1.1 工程概況

某市高架快速路工程全長約7.5km。設計車速：主線80km/h，輔道60km/h，匝道40km/h。路基寬度55、76、61和82m。橋梁下部采用沉入樁樁基礎承臺平面尺寸為5m×30m。上部結構中間三跨為鋼筋混凝土預應力連續(xù)梁跨徑組合為30m+45m+30m現(xiàn)場澆筑。其余部分為T型22m簡支梁。支架設計為滿堂支撐形式。采用φ48×3.0碗扣式滿堂支架，模板采用竹膠板拼接而成，鋼筋現(xiàn)場加工現(xiàn)場綁扎?；炷猎诨炷涟韬险炯邪韬?，采用攪拌車運輸至現(xiàn)場，采用泵車泵送入模。

1.2 結構特點

本次作為實例討論的預應力鋼筋混凝土結構為預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結構，采用滿堂支架法施工。連續(xù)梁具有3個或更多個支承，屬于超靜定結構[3]。 連續(xù)梁因為中間支撐負彎矩的原因可以抵消梁體跨中正彎矩受力更加合理，簡支梁和連續(xù)梁受力示意圖如圖1所示，中間的梁高可以做薄降低梁體自重從而增加跨徑[4]。連續(xù)梁的理論跨徑是在250m左右。理論梁高變截面可以達到支點處1/16，甚至更薄，跨中可以達到1/40[5]。

支架法澆筑連續(xù)箱梁因為需要考慮支架變形所以混凝土澆筑時應先澆筑中間，荷載彎矩最大處，再澆筑兩端，目的就是讓支架初始變形大，后續(xù)澆筑變形就越來越小，對混凝土的凝固影響越來越小[6]。對于這種順序的混凝土澆筑，合攏點在2個1/4點而且是同時對稱進行的[7]。合攏順序是先邊跨合攏，中跨合攏，最后再次跨即可[8]。對于滿堂支架法現(xiàn)澆預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁，澆筑的重點要注意的是一定要對稱加載，即縱向、橫向都是，這樣對支架的均勻壓縮變形有好處，也防止支架由于加載不均而失穩(wěn)[9] 。

1.3 施工工藝流程

預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁施工工藝流程如圖2所示。

2 原材料及配合比質量控制

鋼筋混凝土結構施工質量控制的目的是要使鋼筋混凝土結構能夠高效優(yōu)質的完成全部預定的功能要求，并且具有足夠的可靠性。鋼筋混凝土結構施工質量控制主要體現(xiàn)在以下3個方面：

（1）結構具有安全性。結構在正常設計施工使用條件下能夠承受出現(xiàn)的各種作用（包括荷載、外加變形、約束變形等）并且在偶然荷載作用或者事件發(fā)生時或發(fā)生后結構能夠保持必須的穩(wěn)定性。

（2）結構具有適用性。結構在正常使用時能夠滿足預定的使用要求，具有良好的工作性，其變形、裂縫或振動等性能不超過規(guī)定限值。

（3）結構具有耐久性：結構在正常使用維護條件下在規(guī)定使用期限內開裂的裂縫寬度不過寬，不發(fā)生嚴重的混凝土風化、腐蝕、老化現(xiàn)象[10]。影響水泥混凝土質量的主要因素有原材料質量、水泥用量、水灰比、養(yǎng)護齡期、養(yǎng)護溫度和濕度（養(yǎng)護條件）。綜上所述若要使混凝土質量優(yōu)良需得保證混凝土原材料質量良好;配合比設計合理;養(yǎng)護條件以及養(yǎng)護齡期嚴格按照規(guī)范要求。從而達到滿足在一定的工藝及設備條件下易于進行攪拌、運輸、澆筑、振搗等施工操作的現(xiàn)場施工要求，獲得均勻密實的具有相應強度的鋼筋混凝土[11]。

本工程現(xiàn)澆連續(xù)箱梁混凝土采用C50混凝土。普通鋼筋采用HRB400（熱軋帶肋）鋼筋。預應力鋼絞線采用拉伸強度標準值=1860MPa、公稱直徑d=15.2mm的低松弛高強度鋼絞線。錨具均采用圓形錨具，型號主要為YM15-4、YM15-5、YM15-6三種，預應力管道均采用圓形金屬波紋管。水泥混凝土配合比設計試驗示意圖如圖3所示。

2.1 C50水泥混凝土配合比設計

水泥混凝土配合比是指為配制滿足箱梁的工作性、強度和耐久性等技術要求下，經濟合理的確定單位體積的水泥混凝土中水泥、水、砂、石、外摻劑的質量比例關系[12]。根據(jù)上述材料的性能和C50水泥混凝土技術要求進行配合比設計計算。設計中的3個重要參數(shù)：即水灰比、砂率、漿骨比，是混凝土配合比的3個環(huán)節(jié)，也是影響混凝土質量的3個重要參數(shù)。

2.1.1 原材料

本次配制混凝土所使用的使用的水泥是淮海中聯(lián)水泥有限公司生產普通硅酸鹽水泥 P.O52.5;細集料為中砂產自長江;粗計量采用5～20mm連續(xù)級配石子產自徐州茅村;外摻劑采用聚羧酸高性能減水劑，摻量為膠凝材料用量的1.5%，生產廠家為江蘇蘇博特新材料股份有限公司;拌合用水采用就地取材取用地下水。上述水泥、砂、石、外摻劑經檢驗均符合規(guī)范標準和設計要求，地下水為中性滿足是使用要求。

2.1.2 配合比設計計算過程

（1）選用JGJ55-2011中4.0.1計算公式 fcu.0≥fcu，k+1645σ。標準差按JGJ55-2011中表4.0.2取σ=6MPa，則fcu.0≥50+1.645×6.0=59.9MPa。

（2）選用JGJ55-2011表5.1.2中用碎石時回歸系數(shù)aa=0.53，ab=0.20。

（3）選用JGJ55-2011表5.1.4中52.5水泥強度等級值富余系數(shù)γc=1.1。fce=52.5×1.10=57.8MPa為保守起見取經驗值 fce=55MPa。（廠家內控指標≥55.0MPa）

（4）膠凝材料28d強度取值 fb=fce=55.0。

（5）計算水膠比：水膠比公式按JGJ-55-2011中5.1.1。

計算水膠比為0.44考慮到本工程的重要性，提高強度富余量，水膠比取0.34。

（6）確定用水量。根據(jù)JGJ55-2011表5.2.1-2為滿足坍落度160～200mm，取 mω0= [（200-90）/20]×5+205 = 169.7取158 kg/m?。

（7）計算膠凝材料用量。

mb0=mω0 / W/B =160/0.34= 464.7取465 kg/m?3

（8）外加劑用量。

ma0= mb0×=465 × 0.015 = 6.98 kg/m?3

（9）采用質量法計算砂石用量：按經驗取每立方米混凝土假定質量=2400 kg。

（10）選取砂率：取βs=38%。

（11）確定砂石料用量。

采用5～20mm連續(xù)級配，經計算得到的配合比如表1所示。

重復上述計算過程計算水膠比為2.9和3.9的水泥混凝土配合比;3組配和比經測定坍落度及粘聚性和保水性均合格。3組配合比經拌制成型，在標準條件下養(yǎng)護7d、28d，按規(guī)定方法測定其強度指標。具體試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

經試驗現(xiàn)澆預應力混凝土箱梁采用的C50混凝土配合比拌制的水泥混凝土坍落度在160～200mm之間?？箟簭椥阅Ａ俊?.45×104MPa;表觀密度在2350～2450kg/m3之間;立方體抗壓強度在50～55MPa之間：滿足規(guī)范要求。

鋼筋在鋼筋混凝土當中主要承受拉應力，鋼筋的質量好壞直接影響鋼筋混凝土質量的優(yōu)劣，本工程采用的鋼絞線、鋼筋質量符合表3、表4的要求。

3 施工過程中鋼筋混凝土結構質量控制

在拌合站完成混凝土配合比設計拌制出符合工施工需要的優(yōu)質混凝土后，需要將混凝土由水泥混凝土攪拌車運送至施工現(xiàn)場，預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁施工流程大致按如下順序進行：①地基加固處理以及支架腳手架模板的安裝;②現(xiàn)場普通鋼筋加工綁扎以及預應力筋波紋管安裝;③泵送混凝土澆筑;④后張法預應力筋張拉以及孔道壓漿封錨;⑤模板支架的拆除。下面就上述幾個主要施工環(huán)節(jié)討論總結鋼筋混凝土結構質量控制技術。

3.1 模板支架的設計驗算及安裝質量控制技術

3.1.1 模板支架設計及驗算

模板支架以及拱架應結構簡單，安裝拆卸方便，具有足夠的承載能力、剛度、穩(wěn)定性。設計模板支架拱架是應考慮不同狀態(tài)下的荷載情況。不同位置的模板應考慮的荷載組合如表5所示。

模板支架設計過程中應考慮施工預拱度。模板支架設計施工預拱度應將模板支架的上荷載引起的彈性變形、桿件接頭擠壓造成的非彈性變形以及地基基礎受載后產生的地基基沉降。驗算模板支架的抗傾覆穩(wěn)定性時，各個施工節(jié)段的穩(wěn)定系數(shù)均不小于1.3。驗算模板支架剛度時表面外露模板撓度不大于梁體跨度的1/400;隱蔽模板撓度不大于連續(xù)梁節(jié)段跨度的1/250。

3.1.2 模板支架安裝

支架安裝前應將將要作為工作面的地基基礎預壓使其具有足夠的承載能力，預壓后應經監(jiān)理驗收，驗收合格且形成文件后方可進行支架安裝，本工程采用的碗扣式滿堂支架，支架的立柱低端應放置有高約5cm的墊木或混凝土墊塊。支架地基周圍設置有排水措施目的是保證支架地基干燥，持續(xù)提供穩(wěn)定的承載力。滿堂支架安裝完畢后進行堆載預壓。支架安裝合格即可在支架上安裝混凝土模板，模板安裝過程中采取防傾覆措施。

3.2 鋼筋施工質量控制技術

預應力鋼筋混凝土結構所用的鋼筋以及鋼絞線的品種、規(guī)格、性能應符合國家有關強制標準，應分類掛牌標識、儲存，鋼筋在運輸、儲存、加工過程中應防止銹蝕、污染、變形。

3.2.1 普通鋼筋施工質量控制技術

箱梁架立筋、受力筋、箍筋彎制前應先調直。應采用機械調直，箍筋末端末端彎鉤彎曲直徑應大于被箍主筋的直徑，彎鉤平直部分的長度，應大于等于箍筋直徑的5倍以上，架立筋、受力筋、箍筋應采用冷彎方式。在制作鋼筋骨架過程中難免需要將普通鋼筋接長，鋼筋接長時的接頭大多數(shù)情況應采用焊接方式，當普通鋼筋采用HRB335和HRB400時，由于鋼筋直徑較大，點焊容易產生質量問題故應采用機械連接。若要采用焊接連接應采用閃光對焊。且同一根鋼筋上應少設置接頭，若不可避免需要設置接頭，應避免設置在不利荷載處，鋼筋接頭處的橫向凈距應大于鋼筋直徑或大于25mm兩者取大值。箱梁箍筋應與受力筋垂直設置，起點和終點綁扎在縱向鋼筋上，鋼筋交叉點應用綁絲綁牢，必要時輔以點焊，鋼筋保護層厚度不小于主筋直徑。

3.2.2 預應力鋼絞線及預應力孔道施工質量控制技術

本工程采用后張法，預應力筋的下料長度通過計算確定，預應力筋的用切斷機切斷，避免使用電弧切割以防止使預應力筋失去張力。預應力鋼筋束中每一根鋼筋的強度等級應相同，編束時應逐根鋼筋理順后用火燒絲每隔1m綁扎牢固，編束后按照位置掛牌分類儲存。預應力鋼筋束移運時支點距離應小于3m且端部懸空長度小于1.5m。對于預應力鋼絞線質量控制的重點應嚴格把關鋼絞線進場檢驗，保證鋼絞線復合設計使用要求，鋼絞線應妥善儲存，保證鋼絞線不致受潮被腐蝕，且應根據(jù)施工進度動態(tài)管理鋼絞線進貨儲存進度，因為鋼絞線儲存時間不宜超過6個月。本項目后張法預應力筋孔道在鋼筋網綁扎過程中采用定位鋼筋固定在鋼筋網當中的設計位置。本項目采用金屬波紋管抽芯預留孔道，目的是使預留的孔道在混凝土澆筑后仍具有足夠的強度和剛度且無漏漿現(xiàn)象，從而能夠按照設計要求傳遞粘結力滿足預應力施工要求。預應力管道內壁應光滑，內徑應大于預應力鋼筋束凈截面積的2.0倍以上。超長穿束段的預應力管道還需要進行實驗，以確定能夠正常進行孔道壓漿作業(yè)。

3.3 混凝土澆筑及養(yǎng)護施工質量控制技術

混凝土澆筑前應先檢查模板支架的承載能力、剛度、穩(wěn)定性，檢查鋼筋、預埋件、金屬波紋管的位置是否正確，并形成記錄文件，全部檢查合格后方可進行混凝土澆筑，混凝土澆筑時應先澆筑中間，荷載彎矩最大處，再澆筑兩端，目的就是讓支架開始變形變大，后期的澆筑變形就越來越小，對混凝土的凝固影響越來越小。澆筑過程應對稱澆筑，節(jié)段支架的縱向、橫向均對稱澆筑，目的是使支架均勻受荷載變形，防止支架由于加載不均而失穩(wěn)。一次澆筑量應經計算確定混凝土的運輸以及澆筑應在下層混凝土初凝前完成，以保證同一施工節(jié)段連續(xù)澆筑施工減少后澆帶。澆筑完成應進行振搗以混凝土表面呈現(xiàn)浮漿且不在沉落不出現(xiàn)氣泡為停止振搗標準。振動棒應插入下層混凝土內5～10cm 混凝土振搗以插入振搗為主，腹板兩肋板處振動器輔以側振，振搗過程中施工操作要注意不要碰撞作為預應力孔道的金屬波紋管以及其他預埋件。振搗密實后應立即收浮漿并進行灑水養(yǎng)護，箱梁的養(yǎng)護時間不少于14d。本項目時間跨度為兩年涉及到冬期養(yǎng)護，冬天氣溫低于5℃的時候，停止灑水養(yǎng)護且采取了保溫措施。施工現(xiàn)場如圖4所示。

3.4 后張法預應力筋張拉壓漿及封錨施工質量控制 技術

預應力筋張拉控制應力必須符合設計及規(guī)范要求。預應力筋采用應力控制法張拉時應以伸長量進行校核。實際伸長值與理論伸長值之差應控制在6%以內。若數(shù)值超限應立即停止張拉，查明原因，采取措施解決問題后方可繼續(xù)張拉。張拉過程中預應力筋斷絲、滑絲的數(shù)量不能超過表6的規(guī)定。

后張法預應力管道安裝就位，混凝土強度達到設計強度75%以上時拆除位移限制模板后即可進行預應力張拉，預應力筋穿束時應確?？椎烂荛]完好通暢，穿束及張拉的完成時間控制在15d內，目的是防止時間過長空氣中的水分使預應力鋼筋銹蝕。預應力筋應兩端對稱張拉，張拉端均勻交錯的設置在箱梁的兩端。箱梁界面示意圖如圖5所示，預應力筋的張拉順序為：0→初應力→σcon（持荷2min錨固）。

預應力筋張拉后應及時進行孔道壓漿，水泥漿的強度不低于30MPa，孔道壓漿后應及時從壓漿檢查孔檢查壓漿密實情況。壓漿用水泥漿應在試驗室內留不少于3組試件，與壓漿同條件養(yǎng)護，用來評定壓漿用水泥漿的抗壓強度。壓漿施工環(huán)境溫度不宜低于5℃，不宜高于35℃。江蘇地區(qū)夏季施工溫度高于35℃時，壓漿施工夜間進行。壓漿施工完成后應及時進行封錨，封錨混凝土采用C40混凝土。

3.5 支架、模板拆除施工質量控制技術

應在箱梁的強度能夠承受其自重以及其他疊加荷載并且建立預應力后，方可拆除箱梁的承重底模板;非承重模板的拆除可以稍早一些。在箱梁的強度能夠保證拆除模板不致棱角損壞時預應力張拉之前，即可拆除非承重模板，目的是提高模板的周轉率提高效率節(jié)約造價。支架拆除時應遵循“先支后拆，后支先拆”的原則，從跨中向支座方向橫向同時、縱向對稱，均衡的分幾輪循環(huán)卸落。卸落量由小到大。

4 結語

綜上所述，支架法現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)梁所用的水泥混凝土的配合比、設計要點、設計流程以及支架法現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)梁現(xiàn)場施工過程中質量控制點施工技術。以預應力鋼筋混凝土連續(xù)梁為例從材料質量控制和現(xiàn)場施工技術控制兩個方面，總結了常見鋼筋混凝土結構施工過程中主體質量控制技術，做好每個過程，每個工序，每個細節(jié)的質量控制，從而保證鋼筋混凝土主體結構質量可控。施工質量應以材料質量和施工過程中質量控制為主。保證良好的工程質量是每一個建設工程參與人員的責任。

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