小型預(yù)制構(gòu)件鋼筋碰焊及混凝土高壓微霧養(yǎng)生施工要點(diǎn)

吳桐青

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 551400）

0 引言

在高速公路修建過程中，小型預(yù)制構(gòu)件在預(yù)制施工時(shí)不可避免地要進(jìn)行鋼筋人工綁扎以及成品混凝土養(yǎng)生，為了能更好地控制小型預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制質(zhì)量，不僅需要保證鋼筋綁扎質(zhì)量，還要對(duì)混凝土成品進(jìn)行全方位的養(yǎng)生。

貴州大通路橋工程建設(shè)有限公司承建的貴州省六枝至安龍高速公路LATJ-9 合同段為了更好地控制小型預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制質(zhì)量，組織項(xiàng)目經(jīng)理部開展了小型預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制創(chuàng)新活動(dòng)，獲得了貴州省六安高速公路有限公司2022年度第二季度品質(zhì)工程評(píng)比“科技創(chuàng)新獎(jiǎng)”、三季度品質(zhì)工程評(píng)比“四新應(yīng)用獎(jiǎng)”。同時(shí)，形成了超直徑鋼筋碰焊、高壓微霧養(yǎng)生等新穎的施工工法。以鋼筋碰焊代替人工綁扎鋼筋、高壓微霧養(yǎng)生代替灑水養(yǎng)生在小型預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制方面取得很大進(jìn)展。

1 工法概況

1.1 特點(diǎn)

第一，利用碰焊機(jī)將鋼筋半成品快速焊接成鋼筋網(wǎng)片，并將網(wǎng)片整體液壓冷彎成型完成鋼筋安裝。使用此工藝大大提高了鋼筋安裝精度和連接質(zhì)量（此工藝具有不會(huì)傷及被焊工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、焊接變形與應(yīng)力小、不需要焊條等填充金屬等優(yōu)點(diǎn)），同時(shí)也提高了鋼筋安裝的工作效率[1]。第二，使用高壓微霧主機(jī)（可智能控制溫度、濕度）配合封閉式養(yǎng)生大棚進(jìn)行混凝土成品養(yǎng)生。由于水霧具有快速蒸發(fā)、不浸濕地面等特點(diǎn)，且在封閉空間內(nèi)可重復(fù)利用，因此使用此工藝進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生可避免水資源浪費(fèi)和減少人力投入[2]。

1.2 適用范圍

高速公路工程建設(shè)中用于小型預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制施工。

1.3 施工原理

將下好料的鋼筋放入半成品卡槽中，利用碰焊機(jī)通過碰焊工藝（碰焊機(jī)上的電極在氣動(dòng)加壓作用下與焊接工件相連，然后由電極產(chǎn)生接觸電阻，瞬間產(chǎn)生高熱而實(shí)現(xiàn)熱熔接）代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋綁扎工藝進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片流水線生產(chǎn)。然后將焊接成型的鋼筋網(wǎng)片利用整體冷彎?rùn)C(jī)（自制設(shè)備）一次性冷彎成型，完成蓋板鋼筋骨架制作。

混凝土澆筑完成后進(jìn)入高壓微霧（將養(yǎng)生用水使用高壓微霧主機(jī)配合專用噴嘴霧化成直徑僅為0.5～15μm 的霧滴）養(yǎng)生大棚（大棚四周為可伸縮透明磁吸簾，棚頂為透明彩鋼瓦。大棚內(nèi)置溫度、濕度傳感器配合高壓微霧主機(jī)實(shí)現(xiàn)智能養(yǎng)生）進(jìn)行養(yǎng)生，有效避免了因養(yǎng)生不足造成的工程質(zhì)量問題[3]。

2 工藝流程與操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備—模具清理—涂抹脫模劑—檢查驗(yàn)收，合格后開始下一道工序，若不合格應(yīng)重新進(jìn)行模具清理和涂抹脫模劑—模具放置—鋼筋骨架放置（包括鋼筋加工、綁扎與檢查驗(yàn)收）—檢查驗(yàn)收，合格后開始下一道工序，若不合格應(yīng)重新進(jìn)行鋼筋骨架放置—混凝土拌制—混凝土澆筑—振搗臺(tái)振搗—經(jīng)振搗達(dá)到強(qiáng)度要求后拆除模具—構(gòu)件養(yǎng)生—質(zhì)量檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后堆放至存放區(qū)，若不合格則堆放至不合格區(qū)。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 鋼筋下料與骨架制作

首先，根據(jù)二階段施工設(shè)計(jì)圖確定路基邊溝預(yù)制蓋板鋼筋施工參數(shù)：鋼筋編號(hào)及根數(shù)：①號(hào)5 根φ16單根長(zhǎng)111.8cm；②號(hào)4 根φ12 單根長(zhǎng)45cm；③號(hào)6 根φ12 單根長(zhǎng)43cm。鋼筋布置間距：①號(hào)間距10cm，兩端間距3.5cm；②號(hào)間距10cm，兩端間距5cm；③號(hào)間距10cm。鋼筋保護(hù)層厚度：以①號(hào)鋼筋為控制標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋軸心距混凝土外表下部3.5cm，上部11.5cm。其次，將下好料的鋼筋半成品放入碰焊機(jī)半成品卡槽內(nèi)，啟動(dòng)碰焊機(jī)進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片流水線生產(chǎn)。最后，將生產(chǎn)好的鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行整體冷彎，待檢驗(yàn)合格后用于鋼筋骨架制作[4]。

2.2.2 小型預(yù)制構(gòu)件混凝土澆筑

小型預(yù)制構(gòu)件混凝土澆筑采用布料機(jī)自動(dòng)裝料，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的鋼筋保護(hù)層厚度，將混凝土分多次澆筑入模[5]。

2.2.3 小型預(yù)制構(gòu)件混凝土養(yǎng)生

混凝土澆筑完成后，使用叉車將小型預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸至養(yǎng)生大棚內(nèi)，使用高壓微霧主機(jī)智能設(shè)置濕度、溫度。為防止混凝土表面產(chǎn)生收縮裂縫，混凝土在拆模前就需要進(jìn)行養(yǎng)生，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模條件后拆模并繼續(xù)養(yǎng)生。

2.2.4 成品封裝、儲(chǔ)存

根據(jù)構(gòu)件類型在小型構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)打包區(qū)進(jìn)行成品打包，成品采用專用儲(chǔ)存架并設(shè)置專用支墊件進(jìn)行儲(chǔ)存，嚴(yán)格控制儲(chǔ)存高度（不高于1.5m），并切實(shí)做好構(gòu)件防潮、防火、防腐措施[6]。

2.3 勞動(dòng)力組織

為確保施工順利完成，開工前做好如下勞動(dòng)力組織：配置1 名管理人員，1 名技術(shù)人員，3 名鋼筋加工人員，2 名材料轉(zhuǎn)運(yùn)人員和5 名混凝土及模板施工人員，共計(jì)12 人。

2.4 施工材料與機(jī)械設(shè)備

該工法沒有需要進(jìn)行特別說明的施工材料，施工機(jī)械設(shè)備配置為：配置1 臺(tái)10m3混凝土罐車，用于混凝土運(yùn)輸；配置1 臺(tái)混凝土布料機(jī)，用于混凝土澆筑；配置2 臺(tái)3t 叉車，用于轉(zhuǎn)運(yùn)；配置1 臺(tái)YLBL-65 型小型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線，用于生產(chǎn)加工；配置2 臺(tái)DMWSZY 型高壓微霧主機(jī)，用于混凝土養(yǎng)生；配置1 臺(tái)100kW 碰焊機(jī)，用于鋼筋焊接；配置1 臺(tái)GJ40 型鋼筋切斷機(jī)，用于鋼筋切斷；配置1 臺(tái)自制整體冷彎?rùn)C(jī)，用于鋼筋彎曲。

3 質(zhì)量控制

3.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

邊溝蓋板預(yù)制質(zhì)量執(zhí)行《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2017）。鋼筋安裝允許偏差（采用直尺測(cè)量）要求為：受力鋼筋間隔距離按同一工作（臺(tái)）班完成總量的10% 的標(biāo)準(zhǔn)抽查，要求偏差不超過±3mm；箍筋、橫向水平鋼筋間隔距離按同一工作（臺(tái)）班完成總量的10% 的標(biāo)準(zhǔn)抽查，要求偏差不超過±2mm；鋼筋骨架長(zhǎng)按同一工作（臺(tái)）班完成總量的10%抽查，要求偏差不超過±10mm；鋼筋骨架寬度或高度按同一工作（臺(tái)）班完成總量的10%抽查，要求偏差不超過±5mm；鋼筋保護(hù)層厚度（距表面）按同一工作（臺(tái)）班完成總量的10%的標(biāo)準(zhǔn)抽查，要求偏差不超過±3mm；鋼筋保護(hù)層厚度（距底面）按同一工作（臺(tái)）班完成總量的10%抽查，要求偏差不超過±5mm?；炷翗?gòu)件生產(chǎn)允許偏差（采用鋼尺和塞尺測(cè)量）要求為：邊長(zhǎng)按構(gòu)件總數(shù)的30%的標(biāo)準(zhǔn)抽查，要求偏差不超過+3mm 和-2mm；厚度按構(gòu)件總數(shù)的30%抽查，要求偏差不超過±3mm；對(duì)角線差按構(gòu)件總數(shù)的30%抽查，要求偏差不超過±2mm；表面平整度按構(gòu)件總數(shù)的30%抽查，要求偏差不超過2mm。

3.2 質(zhì)量保證措施

第一，鋼筋加工參數(shù)必須與規(guī)范及設(shè)計(jì)要求完全相符，下料之前做好鋼筋調(diào)直作業(yè)，同時(shí)充分考慮其彎曲伸長(zhǎng)率。第二，所有模具都要在使用前做好打磨與拋光作業(yè)，清除黏附的雜物，然后均勻涂刷一層脫模劑（注意不能遺漏）。第三，混凝土必須充分?jǐn)嚢?，攪拌時(shí)間必須充足，混凝土攪拌均勻后，其顏色應(yīng)保持一致。第四，混凝土的振搗應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)程實(shí)施，不能過振、漏振與欠振，振搗的合格標(biāo)準(zhǔn)為混凝土沉落并不再產(chǎn)生氣泡，同時(shí)表面開始明顯浮漿。第五，澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)保證鋼筋位置和保護(hù)層厚度正確，并加強(qiáng)檢查驗(yàn)收。第六，拆模要在混凝土實(shí)際強(qiáng)度不低于2.5MPa 的情況下進(jìn)行，同時(shí)注意拆模過程中不能破壞混凝土表面（導(dǎo)致麻面）和棱角。第七，混凝土拆模后按照規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)生，防止產(chǎn)生裂紋。

4 安全措施

第一，完善安全責(zé)任網(wǎng)絡(luò)，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制。把安全始終放在首位，并做好預(yù)防工作，防患于未然。按照制定的條例，在深入掌握施工方的情況和工程類別及特征的前提下，委派素質(zhì)過硬的安全員，或在班組中挑選兼職人員負(fù)責(zé)安全管理。尤其是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工用電，必須設(shè)立專門負(fù)責(zé)人。第二，嚴(yán)格按照防火、防風(fēng)、防觸電、防機(jī)械傷害及防化學(xué)腐蝕等相關(guān)規(guī)定和施工要求做好安全預(yù)防工作，設(shè)立專門的安全標(biāo)識(shí)。第三，在用電線路架設(shè)方面，以三相五線制為宜，每個(gè)電氣設(shè)備及其線路都應(yīng)具備很高絕緣水平，場(chǎng)內(nèi)線路均應(yīng)采用穿管預(yù)埋，所有設(shè)備按照“三級(jí)配電，二級(jí)保護(hù)”進(jìn)行配置[7]。

5 效益分析

第一，該工法將鋼筋綁扎安裝變?yōu)榕龊赴惭b，避免了人工扎絲綁扎產(chǎn)生的連接質(zhì)量問題，同時(shí)配合整體液壓冷彎，減少了施工工序，大大提高了鋼筋的安裝效率（使用碰焊整體彎曲的施工效率是普通人工綁扎施工的2 倍），為以后類似情況下的鋼筋安裝施工提供了有益的借鑒。該工法提高了施工技術(shù)水平，創(chuàng)造了令人滿意的綜合效益。第二，相較于過去習(xí)慣使用的灑水養(yǎng)生方法，使用高壓微霧主機(jī)配合封閉大棚進(jìn)行養(yǎng)生，用水量極少（僅為灑水養(yǎng)生的10%），有效避免了水資源的浪費(fèi)；使用高壓微霧主機(jī)預(yù)設(shè)養(yǎng)生溫度、濕度，配合棚內(nèi)傳感器進(jìn)行智能控制養(yǎng)生，既降低了人工消耗，又避免了人為因素造成的養(yǎng)生不及時(shí)，保證了工程質(zhì)量，具有較好的環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。

6 工法應(yīng)用

貴州省六枝至安龍高速公路LATJ-9 合同段小型構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)設(shè)置于K70+600—K72+040 平街互通A匝、E 匝、主線K 環(huán)形區(qū)內(nèi)，建設(shè)面積為2716m2，其中大棚搭設(shè)面積為2007m2，根據(jù)小型預(yù)制構(gòu)件的特點(diǎn)，預(yù)制場(chǎng)分為鋼筋加工區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、養(yǎng)生區(qū)、打包區(qū)、成品區(qū)、通道區(qū)等功能區(qū)[8]。

小型構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)主要預(yù)制對(duì)象為路基邊溝蓋板，混凝土用量為2623.13m3（約32789 塊）。預(yù)制場(chǎng)平面布置如圖1 所示，邊溝蓋板設(shè)計(jì)如圖2 所示。

圖1 小型構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)平面布置圖（單位：cm）

圖2 邊溝蓋板設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

小型構(gòu)件預(yù)制場(chǎng)通過監(jiān)理及業(yè)主驗(yàn)收后，正式進(jìn)行批量生產(chǎn)。工程施工過程中通過使用碰焊工法，邊溝蓋板鋼筋間距及連接質(zhì)量得到有效控制；通過使用高壓微霧養(yǎng)生，小型預(yù)制構(gòu)件混凝土質(zhì)量也得到提高。采用“碰焊、高壓微霧”工法施工后，改進(jìn)了小型預(yù)制構(gòu)件的鋼筋綁扎、混凝土養(yǎng)生工藝，施工全過程處于安全、穩(wěn)定、快捷、智能、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，避免了因人工綁扎鋼筋和混凝土養(yǎng)生不足產(chǎn)生的工程質(zhì)量問題[9]。

7 結(jié)語

綜上所述，在高速公路工程建設(shè)過程中往往需要用到很多小型預(yù)制構(gòu)件，雖然當(dāng)前小型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝已經(jīng)比較成熟，但包含鋼筋綁扎與混凝土養(yǎng)生在內(nèi)的環(huán)節(jié)都需要采用人工完成，質(zhì)量控制難度較大。針對(duì)這一實(shí)際問題，本文提出了鋼筋碰焊技術(shù)與混凝土高壓微霧養(yǎng)生技術(shù)，在介紹技術(shù)特點(diǎn)與原理等基本內(nèi)容的同時(shí)，結(jié)合貴州省六枝至安龍高速公路LATJ-9 合同段實(shí)際情況，通過技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，驗(yàn)證了該技術(shù)的合理性與可行性，旨在為其他類似高速公路小型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)提供技術(shù)參考，使鋼筋碰焊與混凝土高壓微霧養(yǎng)生技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。