模塊化T 梁橋面鋪裝施工技術(shù)研究

劉雪晴，李 翔

（浙江交工金筑交通建設(shè)有限公司，杭州 310023）

橋面鋪裝是橋梁的重要組成部分，其作用一是避免了橋梁直接暴露于自然環(huán)境下；二是減弱了車輛對(duì)橋面板的沖擊影響。橋面鋪裝工作狀態(tài)的優(yōu)良將直接影響橋梁整體的耐久性和舒適性[1-3]，不良的橋面鋪裝施工將對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)安全構(gòu)成威脅[4-5]。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，已完工的預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支連續(xù)T 梁橋中，常有負(fù)彎矩區(qū)段開裂現(xiàn)象的發(fā)生[6-8]。伴隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸壓力逐漸增大，同時(shí)，人們對(duì)交通運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量要求也越來越高，特別是橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性[9-10]。本文結(jié)合工程實(shí)際對(duì)模塊化T 梁橋面鋪裝施工技術(shù)進(jìn)行研究，開發(fā)了模塊化施工工藝，提出了對(duì)應(yīng)橋面鋪裝工藝的安全、質(zhì)量與環(huán)?？刂拼胧?，探討了模塊化T 梁橋面鋪裝新技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性及應(yīng)用前景，為橋面鋪裝施工提供了新思路和可借鑒工程。

1 工程概況

本項(xiàng)目為長(zhǎng)春至深圳國(guó)家高速公路浙江湖州段擴(kuò)容工程第KTJ01 標(biāo)段；起訖樁號(hào)：-K0+843（-ZK0+847）～K13+520（主線K7+765.807～K8+471.486 段上跨宣杭鐵路部分除外），路線長(zhǎng)度13.36 km；本項(xiàng)目主線采用雙向六車道的高速公路執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，在路基寬度尺寸中，整體式路基寬度為32.5 m，分離式路基寬度為2 m×13.75 m；互通連接線采用二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，連接線路基寬度為12 m，連接線公路的設(shè)計(jì)速度為60 km/h。

2 模塊化工藝開發(fā)

通過研發(fā)激光桁架攤鋪機(jī)、自動(dòng)塑形拉毛機(jī)、橋面鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)臺(tái)車3 種新設(shè)備，將模塊化施工工藝劃分為“鋼筋模塊”+“混凝土模塊”，以實(shí)現(xiàn)橋面系高質(zhì)高效鋪裝。

2.1 橋面鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)臺(tái)車

橋面鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)臺(tái)車由主桁架、行走系統(tǒng)、前高度撥片、后高度調(diào)桿4 部分組成。檢測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度時(shí)，調(diào)節(jié)前高度撥片、后高度調(diào)桿的高程，使其與設(shè)計(jì)鋼筋頂高程保持一致，如圖1 所示。

圖1 橋面鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)臺(tái)車

2.2 激光桁架攤鋪機(jī)

激光桁架攤鋪機(jī)由3 部分組成，分別是桁架行走系統(tǒng)、螺旋布料系統(tǒng)和整平系統(tǒng)。該設(shè)備具有攤鋪、提漿和整平功能，能夠提升混疑土鋪裝的平整度。激光桁架攤鋪機(jī)攤鋪的行走速度為3~6 m/min。布料橫向從低側(cè)向高側(cè)進(jìn)行，縱向從一端向另一端推進(jìn)，邊布料邊振搗，振搗一段距離，激光桁架攤鋪機(jī)有工作面后開始攤鋪整平，如圖2 所示。

圖2 激光桁架攤鋪機(jī)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)圖

2.3 自動(dòng)塑形拉毛機(jī)

自動(dòng)塑形拉毛機(jī)進(jìn)行混凝土拉毛，拉毛深度2~4 mm。自動(dòng)塑形拉毛機(jī)拉毛能夠避免人工踩踏混凝土，且拉毛均勻，線形連貫，如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)塑形拉毛機(jī)

3 施工流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工流程

模塊化T 梁橋面鋪裝施工工藝流程如圖4 所示。

3.2 施工準(zhǔn)備

1）模塊化T 梁橋面鋪裝混凝土施工開始之前，去除不密實(shí)混凝土及浮石，清理干凈橋面板上的浮泥殘?jiān)?。同時(shí)，對(duì)橋面板進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，必要時(shí)配備背負(fù)式風(fēng)力滅火機(jī)清理。

2）恢復(fù)被壓倒的預(yù)埋鋼筋。

3.3 標(biāo)高帶施工

1）標(biāo)高帶放樣。施工人員通過運(yùn)用全站儀放出60 cm 寬標(biāo)高帶兩側(cè)邊緣線，通過墨線定位，作為施工支模板的參照標(biāo)準(zhǔn)。

橋面處于加寬段時(shí)，調(diào)整標(biāo)高帶的寬度，使中間預(yù)留的寬度與標(biāo)準(zhǔn)斷面一致，以匹配激光桁架攤鋪機(jī)的使用；處于超高段時(shí)，加密放樣斷面，由正常路段的5 m 一個(gè)斷面變?yōu)? m 一個(gè)斷面，確保標(biāo)高帶高程及橫坡精準(zhǔn)。

2）標(biāo)高帶施工。首先完成鋼筋網(wǎng)片的鋪設(shè)，于鋼筋網(wǎng)片上部通過方鋼（尺寸：3 cm×3 cm）壓頂，將方鋼與豎向定位筋牢固焊接，確保標(biāo)高帶兩側(cè)高程，以及鋼筋保護(hù)層厚度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；方鋼拆除后標(biāo)高帶線形平直，無咬邊現(xiàn)象。側(cè)面采用土工布封堵，防止漏漿，拆除后采用電鎬對(duì)接縫處進(jìn)行鑿毛處理。

采用方鋼控制標(biāo)高帶高程，插入式振搗器均勻振搗密實(shí)后，鋁合金直尺刮平，泥刀二次抹面。

3.4 鋼筋網(wǎng)片安裝

橋面鋪裝的鋼筋網(wǎng)片選用型號(hào)為10 cm×10 cm 冷軋帶肋定型鋼筋。安裝前首先調(diào)節(jié)預(yù)埋剪力鋼筋，隨后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片的搭接長(zhǎng)度控制在30 cm，以方便控制保護(hù)層厚度，再用平接法搭接，即搭接完后鋼筋處于同一水平面上。網(wǎng)片搭接、網(wǎng)片與剪力鋼筋之間采用綁扎搭接。

保護(hù)層檢驗(yàn)時(shí)，專人控制操作系統(tǒng)，使鋼筋保護(hù)層檢測(cè)臺(tái)車緩慢、勻速前進(jìn)。

調(diào)節(jié)保護(hù)層厚度除調(diào)節(jié)剪力筋外，還可以采用加混凝土墊塊的方式，需準(zhǔn)備多種型號(hào)的保護(hù)層墊塊備用。

3.5 混凝土澆筑

通過混凝土泵車開始C50 混凝土的澆筑，澆筑開始之前首先需進(jìn)行砼坍落度的檢測(cè)，控制在140~180 mm。激光桁架攤鋪機(jī)攤鋪混凝土?xí)r，行走速度為3~6m/min，混疑土攤鋪的平整度誤差一般控制在3 mm 以內(nèi)。

布料橫向從低側(cè)向高側(cè)進(jìn)行，縱向從一端向另一端推進(jìn)；邊布料邊振搗；振搗一段距離，激光桁架攤鋪機(jī)有工作面后開始攤鋪整平，此時(shí)注意觀察桁架前混凝土，適時(shí)進(jìn)行增加或減少，使砼面比布料軸高5 mm左右，以便于布料的整平。

3.6 混凝土收面、拉毛及養(yǎng)護(hù)

在混凝土的初凝之后終凝之前，工人可駕駛座駕式雙盤磨光機(jī)進(jìn)行大面積的收面，避免了人工收面時(shí)踩踏混凝土，同時(shí)配備機(jī)械式轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)，反應(yīng)靈敏，控制輕松自如，雙盤式收面保證收面更加平整。

收完面后立即采用自動(dòng)塑形拉毛機(jī)來完成混凝土拉毛施工，其中混凝土拉毛的深度為2~4 mm。采用自動(dòng)塑形拉毛機(jī)拉毛能夠避免人工踩踏混凝土，以確?；炷翝仓┕さ馁|(zhì)量。

混凝土澆筑施工完成后需覆蓋土工布，敷設(shè)帶孔軟管進(jìn)行混凝土的噴淋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

4 “人、機(jī)、料”保障措施

4.1 人員保障

為順利完成模塊化T 梁橋面鋪裝施工，施工單位按照集中領(lǐng)導(dǎo)、職責(zé)明確的原則，成立施工作業(yè)領(lǐng)導(dǎo)小組。

4.2 機(jī)械設(shè)備保障

模塊化T 梁橋面鋪裝施工時(shí)涉及到的機(jī)械設(shè)備類型：鋼筋施工機(jī)具、模板施工機(jī)具、混凝土施工機(jī)具等。其中，鋼筋施工機(jī)具包括鋼筋定位裝置、鋼筋彎曲機(jī)、砂輪切割機(jī)等。模板施工機(jī)具包括橋梁護(hù)欄模板臺(tái)車等?；炷潦┕C(jī)具包括激光桁架攤鋪機(jī)、自動(dòng)塑形拉毛機(jī)、混凝土輸送泵、振搗器等。除此之外，還涉及到橋面鋪裝施工的其他機(jī)具，例如，橋面鋼筋保護(hù)層檢測(cè)臺(tái)車、發(fā)電機(jī)汽車吊、專用灑水車等。

4.3 材料保障

模塊化T 梁橋面鋪裝施工所涉及到的砂石料、水泥、鋼筋、鋼絞線、伸縮縫裝置及張拉所用到的錨具等，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后按照試驗(yàn)的要求對(duì)原材料質(zhì)量、性能等方面進(jìn)行檢測(cè)，自檢合格后再報(bào)試驗(yàn)監(jiān)理工程師檢查。橋面鋪裝的砼配比委托質(zhì)量檢測(cè)站試配并出具相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告。工作人員對(duì)原材料的進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)于試驗(yàn)不合格的原材料予以退場(chǎng)，從原材料方面保證橋面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量穩(wěn)定性。

5 質(zhì)量及安全保證措施

5.1 質(zhì)量保證措施

1）重視對(duì)“安全工地、文明工地、綠色工地”的宣傳，定期對(duì)項(xiàng)目部所有施工人員進(jìn)行思想教育，保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)本工程安全、質(zhì)量相關(guān)工作的關(guān)注。

2）對(duì)隱蔽工程建立預(yù)檢和復(fù)檢制度，確保隱蔽工程的施工質(zhì)量。

3）根據(jù)施工組安排及工藝的要求，定期對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)或維修，注重對(duì)重要構(gòu)件的保護(hù)，使設(shè)備保持良好狀態(tài)，確保施工的順利進(jìn)行。

4）加強(qiáng)與項(xiàng)目各方參建單位的交流與合作，嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)，建立“四位一體”的質(zhì)量工作新格局。

5.2 安全保證措施

1）在鋼絞線下料前，首先要安裝好卡鋼絞線的架子，先把鋼絞線固定好后，方可拉出切割；不準(zhǔn)隨便抽拉，防止鋼絞線彈出傷人。

2）切割鋼絞線時(shí)，嚴(yán)禁操作人員及其他人員站在切割機(jī)對(duì)面，以防止切割機(jī)的砂輪片破損后飛出傷人，保證人員的安全，減少工程事故的發(fā)生。

3）鋼筋張拉施工前務(wù)必要先檢查三角架、小配電箱、倒鏈和電纜線等設(shè)備是否完好，油頂是否加固牢靠，否則不準(zhǔn)進(jìn)行張拉施工。

5.3 環(huán)保措施

1）增強(qiáng)施工環(huán)境保護(hù)意識(shí)，全方位控制施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)保工作。嚴(yán)格按照國(guó)家及杭州市環(huán)保部門要求，落實(shí)各項(xiàng)環(huán)保工作和采取有效的環(huán)保措施。

2）嚴(yán)格執(zhí)行GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，改善橋面鋪裝施工工藝及措施，擇優(yōu)選擇施工設(shè)備，減少噪音影響。

3）加強(qiáng)橋面施工的便道維修，施工便道保持暢通整潔。

4）在橋面鋪裝的施工過程中最大程度地減少對(duì)周邊樹木和其他植被的破壞。重視項(xiàng)目施工的環(huán)境保護(hù)，做到文明施工、安全施工、綠色施工。

6 技術(shù)特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)效益分析

6.1 技術(shù)特點(diǎn)

①施工速度快：針對(duì)橋面鋪裝工藝特點(diǎn)，將施工過程進(jìn)行模塊劃分，并對(duì)應(yīng)開發(fā)了相應(yīng)的輔助機(jī)械或設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了橋面系各模塊施工的精準(zhǔn)把控，加快了工程的施工進(jìn)度。②施工質(zhì)量高：為解決傳統(tǒng)鋪裝工藝的缺點(diǎn)，以傳統(tǒng)工藝施工為參考，開發(fā)了橋面負(fù)彎矩段新技術(shù)，使得橋面鋪裝更為簡(jiǎn)潔可行，提高了橋梁耐久性，施工過程中研發(fā)了新型的質(zhì)量檢驗(yàn)設(shè)備，涵蓋了橋面系的鋪裝，為改進(jìn)橋面鋪裝工藝提供了借鑒。③綠色環(huán)保：本技術(shù)施工速度快、質(zhì)量好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，節(jié)省了工期，節(jié)約了工程成本；同時(shí)減少了環(huán)境污染，符合綠色施工的相關(guān)要求。

6.2 效益層面分析與評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的橋面鋪裝施工時(shí)需要通過搭設(shè)掛籃進(jìn)行施工。傳統(tǒng)的橋面鋪裝施工搭設(shè)掛籃施工部分屬于高空作業(yè)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)源，通常需要3 名工人組建一個(gè)施工班組，互相協(xié)調(diào)配合完成橋面鋪裝的全部施工。

橋面鋪裝新技術(shù)大大改進(jìn)了傳統(tǒng)工藝?yán)锏匿撌^固工藝，橋面鋪裝新技術(shù)中不用設(shè)置掛籃，避免了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，在橋面上直接完成負(fù)彎矩的施工。橋面鋪裝新技術(shù)的施工優(yōu)勢(shì)明顯，安全、便捷，同時(shí)，施工的作業(yè)班組也由原來的3 人減少到2 人，節(jié)約了人力，提高了施工效率。

以依托工程為例，統(tǒng)計(jì)對(duì)比橋面鋪裝新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)中單片梁的負(fù)彎矩施工各步驟耗時(shí)的情況，如圖5 所示。由圖5 可見，傳統(tǒng)技術(shù)的負(fù)彎矩區(qū)段各施工步驟所用工時(shí)均高于新技術(shù)，所用時(shí)間最長(zhǎng)的階段是張拉鋼束的階段，其次是穿束的階段。橋面鋪裝傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)的負(fù)彎矩區(qū)段施工耗時(shí)詳細(xì)數(shù)據(jù)，折算到全橋工程后，匯總見表1。

表1 2 種技術(shù)負(fù)彎矩施工時(shí)對(duì)比 h

圖5 單片梁負(fù)彎矩實(shí)施各步驟耗時(shí)對(duì)比

由表1 可見，比較傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)負(fù)彎矩實(shí)施的時(shí)間成本，傳統(tǒng)技術(shù)單片梁負(fù)彎矩實(shí)施所需時(shí)間為5.39 h，新技術(shù)所需時(shí)間為3.34 h，相比于傳統(tǒng)技術(shù)，新技術(shù)的負(fù)彎矩實(shí)施的時(shí)間成本約降低了38.03%，折合到整橋，全橋共節(jié)約時(shí)間184.5 h，合計(jì)約23 個(gè)臺(tái)班。通過工時(shí)對(duì)比人工費(fèi)成本，傳統(tǒng)技術(shù)完成一片梁負(fù)彎矩施工所需15.98 h，新技術(shù)需要7.01 h，相比于傳統(tǒng)技術(shù)，新技術(shù)的成本降低了56.13%，全橋共節(jié)約了807.3 h，按照目前橋面鋪裝施工工人工資日平均水平的標(biāo)準(zhǔn)為200 元/d 來計(jì)算，本工程整座橋梁節(jié)約的工資成本約為2.018 萬元?？偨Y(jié)新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的各項(xiàng)對(duì)比，新技術(shù)不但提升了橋面鋪裝的安全性，改善了橋面的結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，而且節(jié)約了時(shí)間和成本，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

7 結(jié)束語

采用模塊化T 梁橋面鋪裝施工技術(shù)，改變了鋼束錨固方式，進(jìn)一步改進(jìn)了橋面鋪裝的力學(xué)性能，優(yōu)化了橋面鋪裝的施工工藝。新技術(shù)施工速度快、質(zhì)量好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，節(jié)約了工程成本，同時(shí)，減少了環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，具備較好的推廣前景。