小箱梁橋面UHPC防水鋪裝層施工技術(shù)分析

陳有水

（上饒市德興公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 上饒334200）

0 引言

當(dāng)前建筑行業(yè)對混凝土材料的研究逐漸深入，超高性能混凝土材料被研發(fā)出來，因UHPC材料結(jié)構(gòu)較為緊密、耐久性能強(qiáng)，逐漸被應(yīng)用到橋梁結(jié)構(gòu)施工中，可充分發(fā)揮其材料性能，有效降低橋梁自重與建設(shè)質(zhì)量。同時(shí)，通過UHPC防水鋪裝層的施工，可使橋面與瀝青面層產(chǎn)生足夠的黏結(jié)力，碾壓后不會破損、滲漏、出現(xiàn)裂縫等，使橋面整體質(zhì)量得到良好改善。

1 工程概況

以九都大橋危橋重建項(xiàng)目為例，該橋位于德興市G237國道濟(jì)寧線上，起點(diǎn)為樁號K1121+078處，終點(diǎn)為樁號K1124+799處，橋梁全長131m，寬度為8.5m，荷載等級為汽車-15級，上部為鋼混板拱，下部為重力式墩臺，老橋面鋪裝出現(xiàn)橫縱方向裂縫，上方主拱圈存在較多嚴(yán)重超限橫向貫穿裂縫，下方存在橋臺開裂情況，個(gè)別位置還出現(xiàn)了空洞。近年來，九都大橋的交通量劇增，需要對其重新建設(shè)，上部采用30m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)小箱梁，路基寬度為12m，路面為瀝青混凝土，設(shè)計(jì)行車速度為60km/h。在橋面鋪設(shè)UHPC防水層，便于車輛快速通行，減少滲漏、裂縫等情況產(chǎn)生。

2 小箱梁橋面的施工要點(diǎn)

2.1 上部結(jié)構(gòu)施工

2.1.1 箱梁預(yù)制

在正式澆筑箱梁混凝土之前，應(yīng)對護(hù)欄、支座、伸縮縫等附屬設(shè)施進(jìn)行檢查，確定準(zhǔn)備充足后才可澆筑。施工期間確保預(yù)應(yīng)力孔道、鋼筋位置精準(zhǔn)，預(yù)制梁頂、腹板較薄，應(yīng)選擇預(yù)制匹配的骨料粒徑，開展配合比試驗(yàn)；梁段2m的范圍內(nèi)鋼筋較密，具有較大的局部應(yīng)力，應(yīng)將其充分振搗，加強(qiáng)質(zhì)量控制。為了避免預(yù)制梁的上拱過大，與現(xiàn)澆層受齡期影響增加收縮差，存梁時(shí)間應(yīng)控制在90d以內(nèi)，在不同存梁期的上拱值不盡相同，如表1所示。在預(yù)制梁期間，不但要注重預(yù)埋鋼筋與其他零件的關(guān)系，還要根據(jù)圖紙要求，將護(hù)欄預(yù)埋鋼筋埋入預(yù)制梁中。

表1 反預(yù)拱值設(shè)置表

2.1.2 預(yù)應(yīng)力工藝

在預(yù)應(yīng)力管道安裝中，其位置應(yīng)根據(jù)實(shí)際坐標(biāo)，用定位鋼筋固定，將鋼筋與箱梁腹板箍筋點(diǎn)焊接起來，避免位移或者下垂，如若鋼筋與管道發(fā)生碰撞，則優(yōu)先移動(dòng)鋼筋的位置。在澆筑前，檢查波紋管是否處于密封狀態(tài)，避免混凝土澆筑時(shí)導(dǎo)致管道受阻。在混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)值的90%后，便可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，梁內(nèi)正彎矩鋼束均從兩端一同張拉，錨下控制應(yīng)力設(shè)定為1395MPa，在張拉期間應(yīng)考慮到摩擦損失，最后將該項(xiàng)指標(biāo)確定為1437MPa。預(yù)應(yīng)力應(yīng)利用張拉力控制，當(dāng)張拉到特定指標(biāo)后，引申量值與實(shí)際值的偏差應(yīng)小于6%。

2.1.3 箱梁安裝

設(shè)置臨時(shí)支座，逐個(gè)孔洞安裝箱梁，將其放在臨時(shí)支座上，處于簡支狀態(tài)，將橋面與橫梁鋼筋相連；對橫梁鋼筋進(jìn)行綁扎，設(shè)置接頭位置頂板束波紋管，在溫度較低的環(huán)境下對連續(xù)接頭進(jìn)行澆筑，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，張拉頂板負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力鋼束，注入水泥漿；在接頭施工結(jié)束后，對剩余位置橋面板接縫進(jìn)行澆筑，并對部分面板濕接縫混凝土從跨中朝著支點(diǎn)澆筑；箱梁采用捆綁吊裝的方式，吊裝預(yù)留孔利用PVC管，減輕吊裝期間鋼絲繩對箱梁造成的磨損。

2.2 下部結(jié)構(gòu)施工

在樁基施工前，應(yīng)明確工程所在地范圍內(nèi)的各類管線、障礙物等，做好相應(yīng)防護(hù)措施。在灌注樁前制定環(huán)保方案，對各個(gè)樁位精確放樣，并復(fù)合基底標(biāo)高，確保無誤才可下部施工，使樁基入土深度、長度得到保證。在正式施工時(shí)，采用巖樣力學(xué)指標(biāo)雙控原則，根據(jù)地質(zhì)情況合理調(diào)整樁體長度，使樁尖位于推力層，在深度上符合設(shè)計(jì)規(guī)定；在成孔后測量深度、直徑、沉淀厚度等，均滿足要求才可灌注混凝土，在灌注期間應(yīng)注重鋼筋籠位置的監(jiān)測，避免出現(xiàn)混凝土離析、樁偏位等情況。在墩、臺身施工之前，應(yīng)對基礎(chǔ)頂部混凝土進(jìn)行處理，如鑿毛、清理石屑等。對于較低的位置一次澆筑完畢，可利用鋼膜澆筑，確保表面光潔，還要注意模板卸接，外表無接縫；對于高度超過10m的臺身，可分段施工，每段高度都應(yīng)根據(jù)施工條件、鋼筋長度等因素確定，在上節(jié)段施工中，已經(jīng)澆筑的混凝土強(qiáng)度應(yīng)超過2.5MPa，連續(xù)澆筑兩次的位置，應(yīng)做好接縫處理工作。

3 UHPC防水鋪裝層的施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

該項(xiàng)目采用強(qiáng)度等級超過P.O42.5的硅酸鹽水泥，粗骨料為連續(xù)級配，碎石經(jīng)過錘擊后破碎生產(chǎn)，粒徑均低于20mm；鋼纖維混凝土中鋼纖維體積占比1%，長度為25～50mm，等效直徑為0.3～0.8mm，強(qiáng)度等級超過C50混凝土，抗彎拉強(qiáng)度超過7MPa；采用機(jī)械攪拌，將鋼纖維、水泥、骨料攪拌后，再加水拌和，時(shí)間超過5min。橋面鋪裝采用UHPC超高性能混凝土，在強(qiáng)度、吸水率、耐久性和耐侵蝕性方面具有較大優(yōu)勢。該項(xiàng)目鋪裝設(shè)計(jì)是在C50混凝土調(diào)平層上，使用厚度為5cm的UHPC鋪裝層，與瀝青鋪裝層相比，耐磨損、抗?jié)B透、施工工藝簡單，后期維修成本較低。

3.2 施工工藝

因橋面防水層受損，加上橋面排水不通暢，水從橋面滲透到橋面板下的梁、墩臺等處，使整體結(jié)構(gòu)混凝土的炭化加速，內(nèi)部鋼筋受到腐蝕。對此，選擇抗?jié)B性較強(qiáng)的UHPC防水層，鋪裝后在橋面涂上三層FYT-1改進(jìn)型防水層；在防水層鋪裝前，需要檢查結(jié)構(gòu)物頂面、灑水檢驗(yàn)梁體結(jié)構(gòu)是否存在滲水、裂縫等情況，如若存在需要進(jìn)行處理；還要科學(xué)布設(shè)排水孔，促進(jìn)橋面積水及時(shí)排放。UHPC防水鋪裝層主要采用高性能混凝土完成，施工工藝如下。

3.2.1 混凝土攪拌

在澆筑UHPC之前，先要試拌和，并對關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，調(diào)整到最佳值后再開始正式施工。在試拌和階段，正式投放干混料之前，先用清水將攪拌倉潤濕，剔除多余水分后將預(yù)混料投入進(jìn)去，通過人工和叉車配合的方式，將噸包袋吊起，投入提升料斗中，持續(xù)攪拌1min后，將鋼纖維加入進(jìn)去，攪拌5～8min，加水后在濕潤狀態(tài)下再攪拌5～8min，卸料轉(zhuǎn)移到料斗中。在放料之前，細(xì)致觀察拌和物的取樣狀態(tài)，如若流動(dòng)性偏小，可添加外加劑，適當(dāng)延長攪拌時(shí)間；如若攪拌狀態(tài)不佳，很容易產(chǎn)生離析情況，變成廢料。在放料后檢驗(yàn)關(guān)鍵指標(biāo)，包括坍落度、擴(kuò)展度等，要求在擴(kuò)展度超過650mm，坍落度超過250mm的情況下拌和及澆筑，如若未滿足要求，則要靈活調(diào)整配比，根據(jù)初始拌和流程重復(fù)上述工序，直至關(guān)鍵指標(biāo)與要求相符?，F(xiàn)場制作試塊，經(jīng)過28d后檢驗(yàn)拌和物的抗折強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量等。經(jīng)過一系列檢測后，首次試拌和的指標(biāo)檢測結(jié)果為擴(kuò)展度724mm，坍落度為283mm，與技術(shù)要求相符，可正常拌和UHPC。

3.2.2 混凝土澆筑

在正式澆筑中，結(jié)合攪拌量要求靈活調(diào)整澆筑速度，應(yīng)一次性完成，中途盡量不要暫停，如若必須停止，則間隔時(shí)長也不要超過UHPC外表凝結(jié)時(shí)間；根據(jù)攪拌速度與橋面寬度，在澆筑完畢后及時(shí)利用整平設(shè)備進(jìn)行收面，噴霧、覆膜處理，避免外表凝結(jié)，使其與防水層間的黏結(jié)效果受到不良影響。對于已經(jīng)澆筑后的少量質(zhì)量問題以及整平機(jī)經(jīng)過時(shí)兩側(cè)的死角，可由專人進(jìn)行收面，并噴霧和覆蓋膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。因UHPC澆筑結(jié)束后，在噴霧情況下外表也會在0.5h內(nèi)出現(xiàn)結(jié)皮情況，因此在整平操作后應(yīng)及時(shí)收面，特別是個(gè)別質(zhì)量不佳的位置，如褶皺、重疊等，需要立即帶水收面。因整平設(shè)備施工后人員不可進(jìn)行收面，可在覆膜機(jī)上設(shè)置操作臺，不但使UHPC外表得到保護(hù)，還可便于人員作業(yè)。

3.2.3 UHPC養(yǎng)護(hù)與拋光

在澆筑的過程中進(jìn)行覆膜養(yǎng)護(hù)，在前一道抹面工序完畢后立即開展養(yǎng)護(hù)工作，覆蓋上養(yǎng)護(hù)膜，緊貼混凝土表面，提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，持續(xù)養(yǎng)護(hù)3d，并將作業(yè)面封閉。在養(yǎng)護(hù)期間加強(qiáng)巡查，確保養(yǎng)護(hù)效果良好。在夏季施工中，因環(huán)境溫度較高，水分蒸發(fā)速度較快，可適當(dāng)增加補(bǔ)水頻次。在養(yǎng)護(hù)過程中，禁止工作人員、設(shè)備等進(jìn)入作業(yè)面中進(jìn)行踩踏，施工面也禁止堆放雜物，覆膜養(yǎng)護(hù)48h后將養(yǎng)護(hù)膜剔除，覆蓋土工布并灑水養(yǎng)護(hù)14d。在養(yǎng)護(hù)完畢后需要對UHPC外表拋光處理，可強(qiáng)化UHPC層與黏結(jié)層間的黏結(jié)程度。UHPC外表粗糙度為0.45～0.60mm，經(jīng)過拋光處理后，外表出現(xiàn)鋼絲與混凝土面，且顏色均勻，說明拋光效果良好，與設(shè)計(jì)要求相符。

3.3 濕接縫施工質(zhì)量控制

在小箱梁橋面施工中，橫向?qū)挾扰c橋體寬度相同，在橫縱方向的寬度均明確后，便開始濕接縫鋪設(shè)。為了保障施工質(zhì)量，可采取以下措施：

第一，舊混凝土去皮。因老橋梁中的梁是以前澆筑好的，如若進(jìn)行濕接縫施工則要將縫隙內(nèi)的梁端表層中舊的混凝土去皮，鑿除厚度1～2mm。澆筑前將去皮外表涂抹濕潤座漿，確保新舊混凝土能夠有機(jī)結(jié)合起來，由此保障施工質(zhì)量。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，將水平縫鏟除舊水泥1mm后，其抗拉強(qiáng)度折減率為0.96，如若沒有去除舊皮，則折減率為0.45。

第二，鋼筋安裝。在濕接縫進(jìn)行鋼筋安裝中，根據(jù)以往設(shè)計(jì)圖紙，將鋼筋綁扎起來，利用搭接方式進(jìn)行縱向鋼筋焊接。在施工期間，底板受剪鋼筋直徑較大，要做好鋼筋綁扎工作，以免因鋼筋伸出度不足，難以實(shí)施搭接焊，即便利用幫條焊接，鋼筋間的距離也會縮小，無法符合焊接要求，濕接縫質(zhì)量進(jìn)而無法保障，甚至整體施工效果也會受到影響。

第三，現(xiàn)澆混凝土與養(yǎng)護(hù)。結(jié)合現(xiàn)澆段受力特征，混凝土標(biāo)號應(yīng)與工程需求相符，在澆筑后出現(xiàn)一定收縮情況，導(dǎo)致現(xiàn)澆端與預(yù)制梁間出現(xiàn)開裂問題，可在混凝土內(nèi)加入膨脹劑，有效避免上述情況影響接縫質(zhì)量；因濕接縫鋼筋密度較大，石子粒徑應(yīng)控制在2cm內(nèi)，正式澆筑前需要嚴(yán)格控制用量、配比，優(yōu)先選擇小直徑的振搗設(shè)備，與大直徑振搗棒配合使用，最后用平板振搗器確保密實(shí)度符合要求；為了避免后期收縮產(chǎn)生裂縫，在澆筑后還應(yīng)做好養(yǎng)護(hù)工作，包括壓實(shí)抹平、覆膜等，在初凝前出現(xiàn)泛水情況，此時(shí)便可二次收漿，嚴(yán)格把控好收漿平整度，避免裂縫產(chǎn)生。

3.4 施工效果

在橋面UHPC養(yǎng)護(hù)完畢后，將覆蓋薄膜去除，通過外觀檢查沒有發(fā)現(xiàn)氣泡、裂縫、滲漏等質(zhì)量問題。根據(jù)試塊28d各項(xiàng)力學(xué)性能檢驗(yàn)，結(jié)果顯示實(shí)際測量值均超過標(biāo)準(zhǔn)值，如表2所示，這意味著UHPC工藝能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。

表2 取樣UHPC的28d檢測結(jié)果

4 結(jié)語

綜上所述，在橋面改造施工中，防水層的應(yīng)用可滿足封水性、抗剪強(qiáng)度、黏結(jié)強(qiáng)度等指標(biāo)要求，適應(yīng)高交通量的新需要。在小箱梁橋面施工中，采用UHPC防水鋪裝工藝，通過高性能混凝土材料的配制、澆筑、養(yǎng)護(hù)等，可有效避免橋面外觀出現(xiàn)氣泡、滲漏、裂縫等質(zhì)量問題。同時(shí)，還應(yīng)控制好濕接縫的施工質(zhì)量，使整體施工效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)也證實(shí)了UHPC橋面鋪裝的應(yīng)用價(jià)值。