高鐵預制箱梁外觀通病產生原因及預防措施

馮夢龍

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710000）

在高鐵建設中，預制箱梁因具有整體剛度高、施工組織簡單、工期短等特點，被大量采用。在我國高速鐵路建設中，既要滿足高速鐵路的使用要求，更要滿足對混凝土外觀的要求。因此，對預制箱梁的施工過程進行嚴格的控制，以改善預制箱梁的外觀質量，這是一個新的機會，也是一個新的挑戰(zhàn)。

1 相關概要

預制箱梁的外觀質量通常表現(xiàn)在外表，而真正的問題卻往往表現(xiàn)在內部。外觀表面的平整度和色差是混凝土施工質量的重要指標。首先，模板必須有足夠的強度、硬度和穩(wěn)定性，以保證各個部件的尺寸精度、預埋件的定位精度，并保證在使用時的穩(wěn)定性。模板應該用高質量的鋼制，然后把它們做成模板的組合體。按照各部件的要求，分別對其進行粗、精、拋三道工序。噴模時，要用隔離劑。在噴涂之前，工作人員要根據(jù)溫度和氣候等條件，根據(jù)生產廠家提供的配方，在技術人員的指導下，將其稀釋，使其均勻，無流掛現(xiàn)象。不允許使用油、柴油等物質作脫模劑，以免使箱梁外觀變得暗淡無光。模板拼裝時，必須保證尺寸準確，接縫緊密、穩(wěn)定，防止漏漿、蜂窩、麻面、脹模等常見的質量問題[1]。噴完后，需由質量檢驗人員進行檢驗，并根據(jù)實際情況適當調整噴淋時間，方可投入生產。噴完后要做好保護工作，以避免塵土和其他雜物沾染到模板表面。在拆模過程中，要注意控制好預制箱梁和周邊環(huán)境之間的溫度差，并且要避免進行激烈的工作，以免對箱梁產生硬性破壞和破壞模板。在預制箱梁的施工過程中，為了便于后續(xù)的施工，需要大量的預埋件。預制箱梁的精確位置，不但對后續(xù)的施工起到了保障作用，而且對預制箱梁的外形控制起著至關重要的作用。

2 高鐵預制箱梁混凝土外觀質量存在的問題及原因

某高鐵區(qū)段為19 跨、30m 的預制箱梁橋，長576m。本工程采用雙跨橋，共152 個箱梁。預制箱梁采用C50級混凝土，在其跨徑中，在預制梁的兩端加設板件，方便在簡單的支架安裝后進行現(xiàn)澆。在預制梁不連續(xù)的端部設置隔板，并在同一時間進行預制梁的預制；在箱形主梁的中間位置處設有一塊中間隔墻。在預應力筋中，腹板、底板分別為正、負彎矩筋，而頂板則為負彎矩筋。

2.1 預制箱梁平整度不足

個別梁體頂板的平整度、頂板厚度和標高沒有得到很好的控制。原因分析：造成頂板平面不夠平整的根本原因是由于在檢測泥漿矯正器下的刮尺時產生了偏差所致。提漿整平機下面的刮板剛性不夠，模板上面的軌道頂面高度得不到很好的控制，梁面的人工修整也不能很好地完成。

2.2 冷縫現(xiàn)象

梁體表面存在冷縫，腹板下沿外緣出現(xiàn)沙紋、點跡，梁端處的內倒角出現(xiàn)蜂窩、麻點，腹板上沿外緣出現(xiàn)云和鱗片。在梁體表面存在冷縫的普遍原因是：原材料、混凝土配合比、混凝土攪拌、混凝土澆筑層厚度、振動技術、內外環(huán)境溫差等。形成冷縫產生的主要原因有以下幾點：（1）在澆筑混凝土的過程中，每一層與每一段的間隔過長。在澆筑上一層時，下一層已硬化，上一層的振搗器不能穿透下一層的混凝土，造成上下兩層的界面色差。（2）在澆筑混凝土時，在底層表面形成了一層水泥漿，導致了骨料的離析。在澆筑上部混凝土時，由于振動桿的埋入深度不夠，造成了上下兩層的界面顏色差異。（3）由于溫度較高，沒有時間進行澆筑。底層固化后，在上下兩層的交界處產生了顏色差異[2]。

2.3 混凝土表面存在氣泡、麻面和黏膜

由于混凝土表面粗糙，出現(xiàn)氣泡、坑洞、黏膜等現(xiàn)象。產生這種現(xiàn)象的原因主要有：一是由于混凝土自身的流動性能和工作性能較差，在其表面產生了大量的氣泡；二是由于未及時清除模架上的殘渣，模架不夠平整，澆筑時缺乏連續(xù)性，造成了混凝土表面的坑洼；三是脫模劑的涂布方式不合理、不均勻、引起氣泡、黏膜等問題。另外，脫模劑的種類不合理也是一個重要因素；四是由于初期脫模強度達不到標準，脫模太早，使混凝土黏結在模板上。

2.4 箱梁底部及端頭出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象

在預制箱梁中，混凝土在底端都會產生大量的孔洞。造成這一現(xiàn)象的原因有以下幾個方面：一是混凝土的流動性較差，振動時不能很好地充填模板；二是操作者沒有對混凝土進行適當?shù)臐仓驼駬v，導致混凝土出現(xiàn)分層，振搗不夠等現(xiàn)象；三是在端部設置了更多的鋼條，包括更多的突出鋼條、錨板和波紋管。在端板圍護結構中，由于端板圍護結構復雜，極易出現(xiàn)漏漿、空洞等問題，嚴重影響了混凝土的整體質量。

3 高鐵預制箱梁外觀通病預防措施

3.1 冷縫的預防措施

（1）必須保證砂石料的潔凈，并對砂石料的含泥指數(shù)進行嚴格的控制。要精確地測定混合料的數(shù)量，并且要根據(jù)前面的混凝土澆筑速率來決定后面的物料供給。在前場應有混凝土澆筑車，它已經被及時地拌好并存放起來。（2）提前對各類機器的運轉情況進行檢測，對攪拌量和澆筑時間進行控制，盡量減少澆筑時間，對混凝土的分段澆筑長度進行嚴格控制，保證上面一層的混凝土在下面一層的初凝之前進行連續(xù)澆筑[3]。（3）在澆筑混凝土時，將振動桿按5～10cm 深埋入混凝土底層，并做好記號。（4）在酷熱的季節(jié)里，為了使混凝土的初凝固時間更長，必須向混凝土中摻入緩凝劑，并對模板外部進行噴水冷卻。（5）盡可能減少澆筑時間，澆筑時應做到密實連續(xù)。

3.2 預制箱梁平整度的預防措施

預制箱梁的平整度有三個問題。一是增強了泥漿整平器自身的剛性，使測量組能夠準確地對刮板的高程及坡面進行準確的測量；二是要對上翼軌頂面左右兩端的高程進行精確的調節(jié)，使之達到統(tǒng)一；三是要仔細地做好人為的面層，特別是臨近收尾的時候，要加大責任心。只有這三點都做好了，梁面的平整程度才能得到改善。

3.3 氣泡的預防措施

（1）進一步強化對現(xiàn)場施工配合比設計的控制，提前對砂石進行含水率指標的檢測，對已進場的砂石料源按照先后順序進行區(qū)分，明確了現(xiàn)場先裝原則。在設計中，應盡可能保證混凝土的水分含量，并在施工現(xiàn)場以及施工技術人員、檢測人員、調度人員等方面做好及時的交流。在澆筑混凝土前，實驗室應該對測量系統(tǒng)的工作性能和精度進行再次檢驗，根據(jù)需要準確地輸入每種材料用量的測量指數(shù)，并對其進行區(qū)分。對于不同位置的混凝土，要選用不同的混凝土配合比。在保證工程可實施性的條件下，應盡可能地選擇小試樣，并根據(jù)工程實際情況，選擇相應的小試樣。在混凝土收縮過程中，采用了底板比腹板稍大，腹板比頂板稍大的原則。（2）對模板進行銹蝕處理時，必須細心，不能有盲區(qū)。在使用脫模劑前，模板必須保持干凈。應選用不會引起色差的分散劑，切勿頻繁更換分散劑。某些隔離劑一旦被確定，就不應該被改變。（3）把振動桿的振動距控制好，要保證振動桿的振動半徑，并要有合適的插入深度和振動桿的振動時間。（4）搖動側模底部時，要輕拍邊模，將黏附在邊模上的氣泡排出，起到除氣泡的作用[4]。

3.4 蜂窩、麻面的預防措施

在安裝模板之前，必須徹底除銹，打磨，涂上脫模劑。要保證模板的支承可靠、接縫嚴密、尺寸精確，防止因漏漿而引起的孔洞、坑洞。為防止污染，在施工過程中，模板的澆筑過程不能拖得太久；在施工過程中，要精確把握好施工時機，以免出現(xiàn)混凝土黏膜現(xiàn)象。在使用過程中，必須有專門的人員操作，并對振條之間的間隔進行嚴格的控制，以防止出現(xiàn)欠振、漏振現(xiàn)象。理論配合比合理化設計。對于較為致密的鋼筋，可適當增大其坍落度，并可適當加大振搗強度。

4 高鐵預制箱梁外觀質量精細化施工控制要點分析

4.1 模板安裝施工控制

首先，在高鐵建設中，采用預制箱梁，其施工過程中，模板的設置及施工過程的控制是非常重要的。首先，在對模板進行加工和制造時，全部采用固定拼裝的方式，以降低在模板安裝時出現(xiàn)的誤差；其次，對將要使用的模架進行表面檢查，保證模架的平面平整、無刮花、無裂縫，以保證模架的施工質量；在模架安裝時，為了保證模架不會出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，還應特別注意邊架和底架的接縫處。采用高強海綿帶對裂縫進行全面封閉，保證兩個模板之間的接合牢靠，保證后期注漿時不發(fā)生滲漏。

4.2 鋼筋施工控制分析

在預制箱梁的施工過程中，鋼筋的施工控制是預制箱梁質量控制的一個重要環(huán)節(jié)，其中鋼筋的合理布置與施工對預制箱梁承載力、承載力有很大影響。在鋼筋的施工、安裝、控制等環(huán)節(jié)，必須保證與鋼筋相連的主筋是平直的，沒有彎曲的；其次，在設置箍筋時，要對主筋的排布間距進行合理的控制，并將其捆扎好；最后，在做好鋼筋的前期準備工作之后，工程人員利用高強砂漿墊塊為綁扎好的鋼筋設置保護層，并將鋼筋固定在指定的位置，做好定位工作。

4.3 混凝土施工控制

混凝土澆筑質量的好壞直接影響到整體預制箱梁的外觀品質。在混凝土施工的過程中，首先，要對原材料進行合理的選擇，比如要保證砂石材料的干凈、無雜物，還要確定混凝土配合比，并進行初步配合比試驗，確保配合比能夠滿足澆筑要求；其次，對于混凝土的混合，宜采用動力式混合器，混合時間以100秒為宜。在任何時候都要注意，以保證原材料的混合和充分[5]。為保證混凝土澆筑的均勻、穩(wěn)定，在施工中采取了分階段、分階段澆筑的施工方法。澆筑完畢后，再進行振搗。在已澆筑的混凝土中，波紋管比較密集的區(qū)域和齒板處，采用30 型振錘對齒板處進行了強化處理。在振搗時，采用平板式振搗裝置，以消除因收縮而產生的裂紋，保證振搗后的混凝土表面平整；最后，樓頂混凝土應采用兩種方式澆筑：一是抹平，二是收面。要做好混凝土的澆筑、設置和鑿毛工作，并按施工要求控制凹槽的深度，防止過大的波動，否則在澆筑工作中可能會造成二次澆筑。

4.4 模板拆除和養(yǎng)護工作

模板拆除工作在澆筑混凝土的最終凝固時間后開始。在經過試驗，混凝土強度滿足要求后，可以拆下整個模板。在拆除時，要特別小心，以免造成混凝土表面的劃傷。在拆模后，混凝土大部分是裸露在室外，室外的溫濕度變化很大，需要對其進行后期養(yǎng)護。首先對頂面混凝土進行澆灌，防止出現(xiàn)開裂。在拆下箱體內模后，對其兩側進行噴灌，并對其進行噴灌。然而，在冬季進行施工時，因為施工溫度較低，因此，施工人員在養(yǎng)護工作中，一定要對溫度進行嚴格的控制，保證溫度與混凝土養(yǎng)護的要求相一致，防止混凝土發(fā)生凍裂。

4.5 施工現(xiàn)場清理工作

在上述全部工作結束之后，施工人員要做好對施工現(xiàn)場進行的清理工作，尤其是要對施工現(xiàn)場因模板拆除而產生的建筑垃圾進行及時清理，對排水溝進行清理，確保施工現(xiàn)場的正常供水，營造一個良好的施工現(xiàn)場環(huán)境。

4.6 成品保護工作

在預制箱梁張拉、注漿完畢后，應將梁和板放置在倉庫中，并注意混凝土的強度，以保證成品的質量。在存放過程中，要確保箱梁端的支撐點靠近梁端，每個支撐點都是垂直的。應在梁板的兩側進行方木支撐工作，以避免坍塌。

另外，在對成品進行防護時，要對梁體進行防護，以免受到外力的破壞。在運輸時，梁板的角部應加橡皮墊，以防止外來的硬物對梁板造成損傷。此外，梁和板不得存放三個月以上，若超過三個月，梁和板就會因潮濕而產生變形。

5 結語

預制箱梁混凝土外觀質量的控制過程涉及多個方面。施工人員必須一絲不茍，嚴格按照相關標準進行作業(yè)，強化對混凝土的各項數(shù)據(jù)的控制，在模板的制作、安裝、材料、運輸?shù)冗^程中要有嚴格的要求。除此之外，還要強化對每個預制箱梁的評價與管理，找到問題，并催促其改善，這樣才能有效地控制高鐵項目的成本與投資，從而提升高鐵項目的建設質量。