青海地區(qū)公路橋梁預制構件質(zhì)量提升關鍵措施研究*

張建鵬，景晶晶

（1.青海西互高速公路管理有限公司，青海 西寧810008；2.江蘇開放大學 建筑工程學院，江蘇 南京210036）

1 概述

在新時代交通強國建設背景下，公路工程建設實體質(zhì)量水平要求越來越高，青海省交通工程建設領域迎來重大的挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇。隨著交通工程建設高質(zhì)量發(fā)展的趨勢，青海省交通運輸廳組織編制了《青海省公路建設管理指南》（第二分冊管理機構與工地建設）[1]，全面推行工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，精細管控公路工程預制梁板實體質(zhì)量，提高工程耐久性。工程耐久性一直以來都是交通工程建設者們關注的重點，多位學者從耐久性設計[2-6]、鋼筋保護層厚度控制[7]、外觀質(zhì)量[8-9]等多方面開展了一系列研究，也取得了一系列成果。然而，現(xiàn)有研究中，針對施工過程中具體的工程耐久性提升措施研究還尚顯不足，且對橋梁預制構件質(zhì)量提升的針對性也不夠強。

同時，交通運輸部品質(zhì)工程理念的提出，更是對公路工程建設提出了更高的要求，追求工程內(nèi)在質(zhì)量和外在品味的有機統(tǒng)一。2017 年底，交通運輸部印發(fā)的《公路水運品質(zhì)工程評價標準（試行）》[10]中明確提出工程建設項目的“耐久性控制指標符合項目質(zhì)量管理要求，混凝土關鍵指標質(zhì)量控制均勻性高”，其中混凝土關鍵指標包括主要構件混凝土強度（以28 天齡期強度進行計算）標準差和鋼筋保護層厚度（工后）合格率，要求主要構件混凝土強度標準差小于1.5，鋼筋保護層厚度合格率大于95%。

青海省交通運輸廳印發(fā)的《青海省公路工程品質(zhì)提升三年（2018-2020 年）攻關行動實施方案》[11]中，也明確指出青海省公路橋梁建設，仍存在鋼筋加工安裝不規(guī)范、智能張拉與壓漿關鍵工序質(zhì)量控制不嚴、預制梁板幾何尺寸控制不精準、墩臺垂直度控制不嚴、工后鋼筋保護層厚度合格率不高、濕接縫施工質(zhì)量控制不嚴等問題，應大力推廣橋梁施工標準化、裝配化程度，切實提高寒冷地區(qū)橋梁工程質(zhì)量，提升橋梁使用耐久性。

為此以西寧至互助一級公路擴能改造工程項目（以下簡稱“西互項目”）預制梁板的混凝土關鍵指標為研究對象，通過分析質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，深入剖析混凝土強度均勻性差、鋼保層厚度合格率不高的問題，并從施工工藝、原材料、機械設備、現(xiàn)場管理等方面提出質(zhì)量提升關鍵措施，提煉總結(jié)先進技術和管理經(jīng)驗，形成可復制可推廣的特色經(jīng)驗做法，切實提高青海地區(qū)預制梁板工程實體質(zhì)量。

2 預制梁板質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)分析

西互項目地處西寧市和海東市互助縣境內(nèi)，位于青海省東北部，是《青海省省道網(wǎng)規(guī)劃（2014-2030 年）》5 條放射線中“省道101 線西寧高速”的重要組成部分，也是加強西寧市向周邊地區(qū)輻射的高速路網(wǎng)重要組成部分。路線全長42.78 公里，設計速度100 公里/小時，概算投資35.85 億元，其中共設大橋2354.6m/9 座，中橋622.84m/7 座。西互項目推行工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，作為青海省首批橋梁裝配化施工試點，橋梁上部結(jié)構預制化率達到70%。

為深入了解西互項目預制梁板在實體質(zhì)量方面存在的問題，對大莊大橋預制梁板的混凝土強度標準差、鋼筋保護層厚度合格率進行了檢測和評定，其中混凝土強度標準差根據(jù)《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》（JGJ/T 23-2011），采用回彈法進行強度檢測，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTGE30-2005）評定，后經(jīng)統(tǒng)計計算得出強度標準差；鋼筋保護層厚度根據(jù)《混凝土中鋼筋檢測技術規(guī)程》（JGJ/T 152-2008），采用電磁感應法進行工后鋼筋保護層厚度的無損檢測，按《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)范》（JTG/T J21-2011）評定（鋼筋保護厚度特征值與設計值比值介于0.9～1.3 的為合格），后統(tǒng)計計算得出合格率。

經(jīng)實地檢測及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，大莊大橋預制梁板的混凝土強度標準差為2.088，鋼筋保護層厚度合格率僅為61.6%?；炷翉姸染鶆蛐圆?，鋼筋保護層厚度合格率低，預制梁板實體質(zhì)量、耐久性存在嚴重問題。

3 預制梁板存在的主要問題及原因分析

從上述預制梁板檢測指標的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析可以看出，預制梁板鋼筋保護層厚度合格率較低，混凝土強度離散程度大、均勻性不高等問題嚴重，通過現(xiàn)場檢查和反推各施工環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)西互項目預制梁板在混凝土強度、鋼筋加工和安裝、混凝土澆筑等方面存在施工精度不足、質(zhì)量控制不嚴等現(xiàn)象?；诖?，圍繞施工工藝、材料、機械設備和現(xiàn)場管理四個方面開展原因分析。

3.1 混凝土性能問題

3.1.1 混凝土強度偏低

表現(xiàn)為混凝土構件強度檢測結(jié)果達不到設計要求。其原因包括：（1）施工工藝：配合比不符合要求或未按集料含水率變化及時調(diào)整施工配合比。（2）材料：水泥受潮，水泥強度等級降低，影響混凝土強度；碎石的壓碎值、針片狀、級配等指標達不到要求，砂石料的含泥量過大，黃砂中含有較多的木炭、卵石、貝殼、泥塊等雜質(zhì)，黃砂的級配差，石英含量低；水泥、砂、石料和拌和用水計量不準確或根本就沒有計量；混凝土拌和用水不符合要求；摻加的外加劑不符合要求。（3）現(xiàn)場管理：未按照施工規(guī)范做好混凝土養(yǎng)生措施。

3.1.2 混凝土強度不均勻

表現(xiàn)為28 天抗壓強度標準差偏大。其原因包括：（1）施工工藝：配合比的設計不合理；澆筑過程中振搗不均勻，部分位置振搗不足或過振；拌合時間不足；未根據(jù)濕度、溫度等情況動態(tài)調(diào)整養(yǎng)生方案；養(yǎng)生時未能保證混凝土各處養(yǎng)生條件均勻，比如灑水不均勻、蒸養(yǎng)時溫度變化大。（2）材料：水泥、砂石料等原材質(zhì)量不穩(wěn)定；外加劑、摻合料等材料不穩(wěn)定；混凝土和易性不好，澆筑時產(chǎn)生離析。（3）機械設備：拌合樓計量系統(tǒng)精確度不足，計量不準確；罐車運輸過程中攪拌速率不穩(wěn)定；發(fā)生擁堵，運輸時間不可控；現(xiàn)場落料方式（泵送、滑槽和直接下料）不一致；振搗設備不配套；拌合樓工作不穩(wěn)定。（4）現(xiàn)場管理：未根據(jù)材料及現(xiàn)場情況動態(tài)調(diào)整施工配合比；現(xiàn)場組織不合理，澆筑過程不連續(xù)；未有效執(zhí)行養(yǎng)生方案；技術交底不到位。

3.2 鋼筋保護層問題

3.2.1 鋼筋加工精度

表現(xiàn)為長度、角度加工偏差不符合規(guī)范要求。其原因包括：（1）施工工藝：配料計算長度不準確；鋼筋在堆放中產(chǎn)生扭曲，角度偏差；鋼筋半成品在裝卸、運輸或堆放過程中發(fā)生扭曲、變形，外形尺寸不符合要求。（2）材料：鋼筋進場即扭曲；鋼筋粗細不均，給加工帶來障礙。（3）機械設備：加工設備自動化程度低；很多設備處于半自動化，人工操作困難；加工設備加工精度較低，偏差較大；加工設備使用磨損大。（4）現(xiàn)場管理：很多新設備，操作人員不熟練，操作不規(guī)范；管理人員過分依賴設備，不對半成品進行檢驗；鋼筋加工及安裝放樣不準確。

3.2.2 安裝精度

（1）鋼筋定位不準確。其原因包括：a.施工工藝：部分鋼筋圖設計不合理，鋼筋太過密集，現(xiàn)場無法準確定位；測量放樣存在偏差。b.材料：鋼筋加工半成品精度不高；鋼筋骨架存在局部變形。c.機械設備：鋼筋胎架制作精度誤差大；鋼筋胎架使用過程中變形及基礎沉降。d.現(xiàn)場管理：作業(yè)人員未按圖紙設計定位進行安裝；安裝不夠牢固，致使偏離設計定位；骨架運輸、吊裝及存放不規(guī)范，存在局部變形。（2）連接方式不夠穩(wěn)固（焊接、機械連接、綁扎）。其原因包括：a.施工工藝：焊接方式選取不當；焊接中電流、引弧高度、下送速度不正確。b.材料：焊條質(zhì)量不合格；連接套筒不符合規(guī)范要求；扎絲質(zhì)量不合格。c.機械設備：鋼筋滾絲設備加工精度較低，偏差較大。d.現(xiàn)場管理：作業(yè)人員不熟練，操作不規(guī)范；作業(yè)人員責任心不強，未把握焊縫/搭接長度，未有效清理焊渣/扎絲規(guī)范綁扎；鋼筋絲頭未打磨平整，加工完后未有效保護。（3）鋼筋骨架吊裝偏差。其原因包括：a.施工工藝：吊點選取不當；吊裝方法不正確。b.材料：吊裝架剛度不足。c.現(xiàn)場管理：未有效執(zhí)行吊裝方案；吊點不足；指揮吊裝作業(yè)不規(guī)范。（4）模板安裝及混凝土施工影響。其原因包括：a.施工工藝：模板粗暴安裝，對鋼筋骨架造成擾動；混凝土振搗過振，對鋼筋骨架造成擾動。b.材料：模板剛度不足，變形；模板表面不平整；保護層墊塊不合格、墊塊密度不夠。c.現(xiàn)場管理：模板拼裝過程不規(guī)范；振搗過程中過振；保護層墊塊安裝數(shù)量不足；澆筑過程中模板存在位移。

3.2.3 鋼筋保護層厚度偏差較大

表現(xiàn)為鋼筋保護層實測數(shù)據(jù)不符合設計和規(guī)范要求。其原因包括：a.施工工藝：鋼筋保護層墊塊設置偏少、偏小、不規(guī)范，定位不準確；混凝土澆筑時對鋼筋骨架擾動較大。b.材料：鋼筋骨架扭曲、變形嚴重；模板尺寸不準確，偏差較大或模板剛度不足，支撐固定不牢，施工出現(xiàn)跑模現(xiàn)象。c.現(xiàn)場管理：作業(yè)人員未按技術交底內(nèi)容落實施工；現(xiàn)場管理人員巡查、核查不足，未能及時發(fā)現(xiàn)問題；技術交底不到位。

4 質(zhì)量提升措施

4.1 混凝土性能提升措施

一是從源頭把關，經(jīng)多方實地比選，選取優(yōu)質(zhì)砂石料、水泥、外加劑。二是料倉大棚及拌合機、上料倉采用全鋼結(jié)構全封閉結(jié)構，所有進場車輛一律經(jīng)過洗車池沖洗，防止外來污染物污染材料。三是加強原材料、半成品和成品的進場監(jiān)管及取樣檢測工作，把好工程質(zhì)量第一關。四是重視原材料及混凝土配合比，控制混凝土拌和用水量、水膠比、外加劑等。五是經(jīng)試驗確定混凝土施工工藝參數(shù)。如混凝土坍落度范圍、澆筑順序、分層厚度、振搗時間、提棒速度、混凝土拆模及養(yǎng)護齡期的一致性等。六是強化現(xiàn)場組織，確保工序作業(yè)銜接合理。七是攪拌用水設庫，配備電加熱設備，合理選擇混凝土澆筑時間，運輸罐車采取保溫措施，穩(wěn)定混凝土入模溫度。八是配備數(shù)量足夠、合適的振搗設備，實行混凝土振搗分區(qū)劃塊，選擇有經(jīng)驗的振搗工進行施工作業(yè)。九是采用強制式攪拌設備，保證充分的拌和時間，每盤混凝土攪拌時間不少于120s，對于摻纖維等材料的混凝土，適當延長攪拌時間，防止混凝土強度不均勻。十是采用拌和站信息化管理系統(tǒng)，運用信息化手段，通過采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，運用傳輸、存儲、統(tǒng)計分析等手段，達到混凝土生產(chǎn)監(jiān)控及質(zhì)量追溯的目的，確?；炷临|(zhì)量。最后是針對青海地區(qū)高寒、日溫差大、干燥等特點制定合理的養(yǎng)生措施，實時對時間、溫度、濕度進行監(jiān)控。

4.2 鋼保合格率提升措施

一是采用智能數(shù)控鋼筋加工設備，并根據(jù)標準樣件進行抽檢，保證鋼筋加工精確度。二是采用鋼筋綁扎專用胎具，對底、腹板及頂板鋼筋進行限位，另外輔以拉線、靠尺等手段進行定位綁扎，提高鋼筋的精準度。三是在批量鋼筋加工前采用首件鋼筋認可制度，對梁體每種型號鋼筋進行試加工，嚴格比對1：1 鋼筋大樣圖，直至尺寸完全吻合后將尺寸與彎曲角度輸入數(shù)控鋼筋彎曲中心后批量生產(chǎn)。四是提高鋼筋綁扎胎架和鋼筋籠吊具剛度，減少鋼筋骨架形變。五是針對不同部位采用不同形式的高強砂漿墊塊，墊塊的厚度根據(jù)首件試驗確定。六是根據(jù)保護層厚度選擇相應尺寸的墊塊，嚴格控制保護層墊塊尺寸和強度，尺寸誤差不得超過1mm，強度不小于結(jié)構混凝土強度。七是保護層墊塊數(shù)量不得少于圖紙或規(guī)范要求，按梅花形布置，并且保證均勻，腹板底部等受力較大部位適當加密。八是提高測量放樣精度，并嚴格按照測量現(xiàn)場放樣尺寸進行定位。九是采用扁擔梁或增加加強鋼筋的方式多點平衡吊裝，并采用專用運輸車運輸鋼筋，減少變形。十是嚴格按照測量放樣尺寸安裝模板，并控制好垂直度，并增加模板支撐的剛度，防止模板位移。

5 結(jié)束語

公路橋梁施工裝配化是當前行業(yè)發(fā)展的主流，青海地區(qū)公路橋梁預制構件質(zhì)量水平受原材料、模板、加工精度、工藝控制、技能水平、現(xiàn)場管理，甚至高原氣候條件等因素影響，現(xiàn)階段實體質(zhì)量水平尚有待提升。通過對青海地區(qū)公路橋梁預制構件質(zhì)量提升關鍵措施的研究，深入剖析青海省預制梁板存在的質(zhì)量問題以及產(chǎn)生的原因，并提出了相應的質(zhì)量提升措施，為切實提高青海地區(qū)公路橋梁預制構件質(zhì)量提供技術支撐。

在交通強國、質(zhì)量強國、品質(zhì)工程的發(fā)展潮流下，需要我們交通建設者以高質(zhì)量發(fā)展為目標，多角度、多維度、多層次、全方位地去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，切實提高實體質(zhì)量，力爭打造優(yōu)質(zhì)耐久的工程項目。