城市現(xiàn)澆箱梁頂板混凝土提漿整平關(guān)鍵技術(shù)

黃 為 梁

（中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，交通需求量不斷上升，越來越多的現(xiàn)澆箱梁橋面應(yīng)用于城市道路建設(shè)中。傳統(tǒng)的梁面板混凝土澆筑施工工藝是由人工整平收面完成的，效率和控制水平較低，不能滿足橋面平整度和坡率的要求。為了解決此問題，本文圍繞激光攤鋪機在現(xiàn)澆箱梁頂板混凝土澆筑和提漿整平中的應(yīng)用進行研究，以此提升該項施工技術(shù)水平，保證橋梁施工整體質(zhì)量。

1 工程概述

廈門市第二東通道工程A4 合同段主要以高架橋現(xiàn)澆箱梁施工為主，其中翔安西路互通主線橋共計19 聯(lián)，起訖樁號為K30+611.900 ～K32+686.900，橋長2 075 m。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用花瓶墩、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁（31.5～38）m 跨為等高箱梁，（48+65+48）m 跨、（40+50+35）m 跨為變高等寬度箱梁，箱梁頂板厚度為25 cm～50 cm，底板厚度為22 cm～45 cm，腹板寬度為40 cm～80 cm；箱梁設(shè)計高程點為距主線路線設(shè)計線50 cm 處橋面鋪裝。橋面寬度為30 m～54 m，主線橋梁面寬度較寬。箱梁采用鋼管柱+貝雷梁支架現(xiàn)澆法施工，采用商品混凝土?；炷敛捎梅謱臃侄螡仓葷仓?、腹板至距離頂板50 cm 處，再澆筑頂板，單聯(lián)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁頂板澆筑混凝土方量較大，達到1 500 m3。

現(xiàn)澆箱梁施工前需進行地基處理與支架預(yù)壓，以防止支架及基礎(chǔ)不均勻沉降或非彈性變形造成箱梁頂面開裂。同時需對混凝土澆筑施工、預(yù)應(yīng)力工程及混凝土養(yǎng)生等關(guān)鍵工序進行專項設(shè)計，從而提高箱梁整體施工質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計圖紙及規(guī)范要求，箱梁頂面允許高差應(yīng)控制在±0.5 cm，以便后續(xù)橋面鋪裝層施工與梁面更好結(jié)合。

2 梁頂混凝土平整度重要性

橋面防水層施工對于梁面的平整度要求較高，在采用傳統(tǒng)的人工作業(yè)對梁面混凝土進行整平施工時，存在較多的不可控因素。例如混凝土的攤鋪厚度不均勻、振搗不均勻等，易導(dǎo)致橋面混凝土收縮不一致，造成局部平整度控制不均勻，影響橋面施工整體質(zhì)量。另外，工人的技術(shù)水平存在差異，也會對平整度造成較大影響，主要表現(xiàn)在振搗時間控制不均、小型攤鋪機操作不熟練、收面時機掌握不當(dāng)?shù)确矫?。通過引進激光攤鋪機，可對橋面混凝土進行一次性攤鋪，提高攤鋪的均勻性，同時，利用超聲波智能控制系統(tǒng)，大幅提高梁面平整度的控制水平，使橋面混凝土施工的整體質(zhì)量顯著提升。通過實踐證明，與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相比，采用激光攤鋪機作業(yè)在橋面混凝土施工質(zhì)量控制、施工效益提升、改善施工工藝等方面具有更加明顯的優(yōu)勢。

因此，在現(xiàn)澆箱梁施工中，控制梁頂混凝土的平整度，對提高橋面防水層、鋪裝層的施工質(zhì)量，進而提升橋梁整體施工質(zhì)量具有重要意義[1]。

3 梁板攤鋪施工技術(shù)

箱梁頂板混凝土施工及梁面平整度檢測流程見圖1。

圖1 箱梁頂板混凝土施工及梁面平整度檢測流程圖

3.1 激光攤鋪機

激光攤鋪機是混凝土施工的一種新型機器（見圖2），是在攤鋪機基礎(chǔ)上，安裝激光、液壓控制系統(tǒng)，通過振動刮板實現(xiàn)自動推料，利用激光測控系統(tǒng)控制標(biāo)高，使之達到設(shè)計要求。采用軌行自動行走系統(tǒng)，振動頻率為4 000 次/min，帶動整個振動板同時對混凝土產(chǎn)生振搗作用。通過攤鋪整平機，對澆筑混凝土刮平、提漿、壓實，實現(xiàn)大面積攤鋪整平。同時，在混凝土初凝后，采用駕駛型抹光機進行抹面找平，增加表面強度和密實度，提高橋面的平整度。使用激光攤鋪機完成的混凝土澆筑面，平整度誤差小、梁面整體性好、混凝土密實均勻，為后續(xù)橋面鋪裝施工質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。

圖2 激光攤鋪機

3.2 行車軌道安裝

攤鋪機走形裝置與門式起重機原理相似，采用梁面兩側(cè)布設(shè)行走軌道工鋼。由于攤鋪機自重較大，行車軌道安裝在未澆筑的橋面上，需對軌道走形裝置進行專項方案設(shè)計，以保證攤鋪機行走的穩(wěn)定性及操作的便捷性。軌道支撐系統(tǒng)主要由豎向支撐鋼管、頂部可調(diào)托撐、行走鋼軌及鋼軌固定裝置等四部分組成。豎向支撐鋼管外徑48 mm、壁厚3.5 mm，沿線路行進方向每間隔1 m 設(shè)置1 處支撐點，為滿足支撐鋼管的穩(wěn)定性及受力要求，在箱梁腹板混凝土首次澆筑時進行預(yù)埋，鋼管底部埋入混凝土澆筑面不少于30 cm。鋼管頂部設(shè)置可調(diào)托撐，鋼軌可直接坐落在可調(diào)托撐上，同時在每個支撐點處通過兩側(cè)鋼筋進行加固，以保證走形系統(tǒng)的穩(wěn)固。軌道底部距梁面鋼筋約10 cm，防止鋼軌觸碰鋼筋。攤鋪機安裝前，每3 m 測量軌道頂面標(biāo)高，進行精調(diào)，確保鋼軌標(biāo)高滿足要求。

箱梁混凝土施工完成后，拆除行車軌道，同時采用切割機切除預(yù)埋支撐鋼管，避免影響后續(xù)護欄施工。

3.3 梁面標(biāo)高控制

通過攤鋪機自帶的超聲波+激光測控系統(tǒng)可以精確控制梁頂高程。該系統(tǒng)主要由發(fā)動機、操控面板、感應(yīng)裝置、液壓閥組、振動馬達、補料螺旋等組成。

箱梁混凝土攤鋪施工時，激光發(fā)射器產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)激光，攤鋪機自帶的激光接收器接收到信號，由激光測控系統(tǒng)進行分析，其偏差反饋給整平機上靈敏的計算機控制系統(tǒng)，左右液壓缸將調(diào)整刮板的高度，保證整平精度?；炷良す鈹備仚C通過刮板將高出的混凝土帶走并初步刮平，達到設(shè)計要求的標(biāo)高。液壓驅(qū)動振動馬達產(chǎn)生高頻振動，帶動整個振動板對混凝土產(chǎn)生振搗。激光攤鋪機找平不需要拉控制線，也不需要支側(cè)模板來控制地面標(biāo)高，而由攤鋪機上的激光測控系統(tǒng)實時控制。施工時需確保激光發(fā)射器不受干擾，以保證鋪筑后的梁面整體標(biāo)高不受影響。

3.4 混凝土澆筑及收面拉毛

采用商品混凝土，由混凝土罐車運送至現(xiàn)場，根據(jù)梁面寬度及混凝土澆筑量，安排1 臺～2 臺汽車泵車澆筑。澆筑方式為分層、分段、對稱澆筑。由人工配合汽車泵車布料，通過激光攤鋪機前振動刮板推平混凝土，振動滾軸產(chǎn)生高頻振動對混凝土進行振搗。通過觀察梁面整平效果，調(diào)整振搗提漿遍數(shù)，確?；炷琳駬v密實，梁面平整度達到要求。由于混凝土澆筑方量大，施工時間長，要確保后續(xù)有罐車在現(xiàn)場等待。澆筑過程中，同時檢查及觀測混凝土面標(biāo)高是否在控制線范圍內(nèi)，若產(chǎn)生較大偏差，及時采取措施糾偏[2-3]。

待混凝土達到初凝狀態(tài)后，采用自動拉毛機進行整幅梁面拉毛作業(yè)，避免由人工拉毛造成混凝土面拉毛深淺不一、不均勻的狀態(tài)。

施工結(jié)束后，立即清理撒落在梁面上的混凝土、油污等雜物，對局部整平或拉毛不到位的部位進行處理（見圖3）。

圖3 混凝土收面（圖片來源：作者自攝）

3.5 混凝土養(yǎng)護

待箱梁頂板拉毛完成后，在橋面上安裝自動噴淋系統(tǒng)，同時覆蓋土工布，進行噴淋養(yǎng)護。養(yǎng)護用水采用自來水，養(yǎng)護周期≥14 d。噴淋系統(tǒng)在需養(yǎng)護期安排專人值守，根據(jù)天氣變化和養(yǎng)護效果調(diào)整噴淋時間，并及時填寫混凝土養(yǎng)護記錄表。

3.6 箱梁頂板平整度檢測

養(yǎng)護結(jié)束后進行頂板平整度檢測[4-5]。采用3 m直尺檢測法對樁號K30+961.900～K31+101.900 第5聯(lián)連續(xù)箱梁頂板進行平整度檢測，要求允許誤差±5 mm。每個檢測斷面測量10 個點，每處連續(xù)檢測3 m，根據(jù)要求計算合格率，并計算10 個最大間隙平均值。通過對測量成果進行綜合分析，梁面標(biāo)高控制效果良好，滿足設(shè)計及規(guī)范要求，平整度檢測合格率達96.1%。平整度測試結(jié)果如圖4 所示。

測試步驟：①沿橋梁縱向?qū)? m 直尺擺放在橋面上；②測量3 m 直尺底部與橋面間的最大間隙，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)，精確到0.2 mm；③確定下一個檢測斷面位置，并重復(fù)以上①～②步驟，直至所有斷面測量完成。

平整度檢測注意事項：測試之前應(yīng)將測定位置處的污物清掃干凈；應(yīng)正確選擇測試位置；檢查打開的3 m 直尺尺身是否平直；連續(xù)檢測時要注意首尾相連；測間隙時，保證塞尺檢測處為最大間隙處。

4 技術(shù)特點

激光攤鋪機施工具有以下特點。

1）標(biāo)高自動控制：通過液壓控制系統(tǒng)，預(yù)先設(shè)定雙坡參數(shù)，由激光機電腦自動控制。在混凝土鋪裝過程中，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，進行動態(tài)調(diào)整，嚴(yán)格控制梁面標(biāo)高，降低人為因素或施工模板振動產(chǎn)生的誤差。

2）橋面坡度調(diào)整：能夠有效調(diào)整箱梁頂板混凝土澆筑的起拱度，實現(xiàn)對橋面的橫坡及縱坡的雙向控制。

3）提升振搗質(zhì)量：通過攤鋪機自身配備的高頻振搗器，根據(jù)混凝土澆筑速度的不同，調(diào)整振搗頻率，實現(xiàn)均勻振搗，提升整體振搗質(zhì)量。避免因振搗不充分或過振引起的變形而產(chǎn)生應(yīng)力集中，進而導(dǎo)致混凝土橋面板裂縫。

4）實現(xiàn)機械攤鋪：通過攤鋪機攤鋪系統(tǒng)自動推料，減少人工成本的同時，大幅提高攤鋪效率。

5）提高平整精度：根據(jù)梁面標(biāo)高控制線，通過現(xiàn)場檢查與復(fù)核，對誤差較大的部位進行調(diào)整，可精確控制梁面整體平整度。

6）提升工作效率：以整體梁面30 m 為例，采用人工攤鋪，每個作業(yè)面需要10 人，單班完成工作量在1 000 m2左右，而采用激光攤鋪機5 人便可完成整體攤鋪，單班完成工作量在2 500 m2～3 000 m2，顯著提高了工作效率、節(jié)省了人工成本、提升了整體效果。

7）實現(xiàn)節(jié)能減排：人工攤鋪使用的抹光機、振搗棒等設(shè)備多、持續(xù)時間長，能耗更高，而使用激光攤鋪機能有效降低能耗，響應(yīng)國家“節(jié)能減排”的要求。

5 結(jié)語

現(xiàn)澆箱梁頂板施工采用激光攤鋪機，大幅提升了橋面施工質(zhì)量和工作效率。橋面混凝土振搗充分，表面平整度滿足要求，解決了人為操作施工帶來的不確定因素，為后續(xù)鋪裝層施工奠定基礎(chǔ)。同時，采用激光攤鋪機自動化程度高，在降低人工成本、提高工作效率等方面效果顯著。經(jīng)檢驗，該技術(shù)具有較強的實用性，可在現(xiàn)澆箱梁頂板混凝土施工中應(yīng)用和推廣。