清水混凝土在橋梁施工中的應(yīng)用研究

張卡，葉騰飛

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

1 引言

在橋梁工程施工階段，清水混凝土的使用能夠提升整體工程的美觀性，同時(shí)保護(hù)工程周遭生態(tài)環(huán)境。清水混凝土充分展現(xiàn)了混凝土的自然和質(zhì)樸之感，同時(shí)也體現(xiàn)了當(dāng)下社會(huì)對(duì)綠色建筑工程理念的推崇，其作為新的藝術(shù)展現(xiàn)形式，未來必將廣泛運(yùn)用于我國橋梁工程建造中?；诖耍芯壳逅炷猎跇蛄菏┕るA段的應(yīng)用具有重要意義[1]。

2 工程概況

某橋梁工程，橋墩墩柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，橋墩蓋梁、支座墊石、擋塊的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，墩柱、蓋梁均采用普通清水混凝土，保證城市橋梁在視野范圍內(nèi)色彩一致，避免橋梁構(gòu)件間出現(xiàn)過大色差，影響外觀效果。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用24 聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，為滿足現(xiàn)澆混凝土施工要求而需搭設(shè)大量的支架，因此支架搭設(shè)和張拉壓漿工藝也為本工程的重難點(diǎn)工程。主線橋梁的鋼混組合變截面連續(xù)梁共3 聯(lián)，鋼混組合簡支小箱梁共7 跨，其中主線24#橋ZX84～ZX87 上部結(jié)構(gòu)53 m+71 m+42 m 鋼混組合變截面連續(xù)梁用鋼量約為2 359.702 t，體量較大，工序相對(duì)復(fù)雜。

3 施工技術(shù)

3.1 腳手架的搭設(shè)

3.1.1 地基要求

模板支架地基根據(jù)地質(zhì)情況，對(duì)原地基進(jìn)行清理、整平、軟基換填碎石，壓路機(jī)碾壓并夯實(shí)，無“彈簧”現(xiàn)象，特別是基坑要分層回填夯實(shí)。地基處理完成后進(jìn)行承載力試驗(yàn)，確保承載力滿足受力驗(yàn)算的要求 （200 kPa 以上），而后澆筑20 cm C15 混凝土墊層，支架直接立于混凝土墊層上。地基處理寬度比蓋梁投影寬度寬l m 以上，地基四周設(shè)排水溝，嚴(yán)禁積水以免造成地基不均勻沉降[2]。

3.1.2 腳手架的搭設(shè)

墩身四周采用雙排腳手架，四周閉合搭接，縱橫向間距和橫桿步距根據(jù)不同型號(hào)的花瓶墩柱施工荷載設(shè)計(jì)。腳手架搭建部位的地基應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，在使用過程中不偏斜、倒塌。在腳手架的四個(gè)側(cè)面設(shè)置剪力撐，提升架體的穩(wěn)定性。在施工支架橫桿上鋪5 cm 木板，作為施工平臺(tái)。在腳手架上搭設(shè)爬梯，支架四周及水平方向掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)，提供安全的通道供員工上下通行。

蓋梁施工采用盤扣式腳手架搭設(shè)滿堂式支架系統(tǒng)，作為蓋梁施工支撐體和施工平臺(tái)，盤扣支架為定型支架，安裝前檢測(cè)底托標(biāo)高，進(jìn)行調(diào)節(jié)，使立桿受力均勻。首先測(cè)量墊層標(biāo)高，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算立桿底面標(biāo)高，調(diào)整4 個(gè)角標(biāo)立桿使其具有平整性后，為了確保準(zhǔn)確性，采用掛線的方法依次安裝底托、立桿。

3.2 鋼筋工程

1）墩臺(tái)所采用的豎向鋼筋以整根為主，根據(jù)實(shí)際需求可使用直螺紋套筒對(duì)其進(jìn)行接長處理，確保鋼筋接頭在同一截面內(nèi)錯(cuò)開布設(shè)，保障同一截面內(nèi)受力主筋＜50%。工程鋼筋采用箍筋綁扎形式，利用雙面焊方法得到閉合環(huán)狀的加勁箍筋，確保焊縫長度＞5d（d為鋼筋直徑），有墩間系梁的墩柱在鋼筋制作時(shí)注意系梁鋼筋位置。

2）鋼筋下料后對(duì)機(jī)械連接的鋼筋接頭進(jìn)行鐓粗后再進(jìn)行車絲，鋼筋彎曲采用數(shù)控彎曲機(jī)進(jìn)行加工，蓋梁鋼筋工程采用現(xiàn)場(chǎng)綁扎方式，鋼筋在地面上放樣，將主筋套筒連接或者焊接成型，并將箍筋綁扎完成，用吊車將蓋梁鋼筋吊裝至蓋梁底模板上。蓋梁鋼筋籠綁扎時(shí)，波紋管位置首先根據(jù)施工圖紙用鋼筋樣架來放樣，定位用井字形鋼筋架定位，沿孔道縱向按40～60 cm 的間距依次設(shè)置，曲線段適當(dāng)加密。

3.3 模板安裝

3.3.1 墩柱模板安裝

1） 在加工商處購置的墩柱模板需符合工程設(shè)計(jì)圖紙對(duì)墩柱尺寸的要求，并確保準(zhǔn)入制度基于標(biāo)準(zhǔn)化要求實(shí)施。采用5 mm+1 mm 厚度的不銹鋼復(fù)合板材料作為墩柱模塊的面板，并配置單節(jié)長為2.0 m 的平面與圓弧模板。此外，為滿足工程實(shí)際需求，還配有短模塊，長度為1.0 m、0.5 m。每節(jié)均使用兩塊模板組合拼接，利用螺栓固定拼接縫，以確保整體模板穩(wěn)定性，需擰實(shí)其上法蘭螺栓，保障其在吊運(yùn)階段不發(fā)生變形。

2）墩柱模板拼接：本工程中墩柱節(jié)段不超過3 節(jié)，依據(jù)墩柱高度將第一節(jié)段墩柱劃分多段，以方便預(yù)拼，并使用吊車施行吊裝；第二節(jié)段墩柱采用相同方式，預(yù)先查驗(yàn)墩柱模板的平整度與表面粗糙度、型號(hào)，將脫模劑涂抹其上，并在施工場(chǎng)地進(jìn)行試拼檢驗(yàn)合格后進(jìn)行正式安裝。為預(yù)防澆筑作業(yè)階段發(fā)生漿液串漏，需在模板安裝過程中于其節(jié)面內(nèi)布置一道雙面膠條，并控制模板錯(cuò)臺(tái)不超過3 mm。待模板在施工場(chǎng)地預(yù)拼查驗(yàn)無誤后即可進(jìn)行整體吊裝與安設(shè)工作，安裝模板前需檢驗(yàn)其模板地面平整度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，若不符合標(biāo)準(zhǔn)，可通過高強(qiáng)砂漿調(diào)平。

3）校核與支撐穩(wěn)定模塊：待模塊完成拼接后，進(jìn)行3 根纜風(fēng)繩的安裝，纜風(fēng)繩材質(zhì)為鋼絲繩，上端固定模板，下端固定在地面上的錨定塊上，錨定塊中預(yù)埋鋼筋選用直徑≥28 mm的圓鋼制備，纜風(fēng)繩上均安設(shè)有手拉葫蘆用作調(diào)節(jié)模板整體垂直度與緊實(shí)纜風(fēng)繩。模板首先選用吊錘球法進(jìn)行初步調(diào)節(jié)，隨后采用全站儀定位實(shí)現(xiàn)精確放樣，控制纜風(fēng)繩上手拉葫蘆，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)模板使其保持垂直。

4）墩間系梁安設(shè)模板：此類模板安設(shè)通常在施工平臺(tái)搭建完畢后，就地進(jìn)行拼裝；使用定型組合鋼模板作為墩間系梁模板材料，墩間系梁混凝土澆筑作業(yè)需在模板安設(shè)完畢且查驗(yàn)通過后進(jìn)行[3]。

3.3.2 蓋梁模板安裝

完成了支架體系后，進(jìn)行精確的測(cè)量放樣，將必要的中心軸線、標(biāo)高引至上面，彈線標(biāo)記，然后進(jìn)行底模鋪設(shè)。蓋梁底模板采用不銹組合鋼模板，模板安裝前對(duì)模板進(jìn)行打磨、清理雜物，保持模板清潔、平滑，涂刷合格建筑脫模劑。底模背楞橫、縱橋向布設(shè)方木，底板處首先縱橋向放置12 cm×12 cm 截面的方木。底模板選用定型不銹鋼組合鋼模，在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)控制好邊線位置，模板拼縫要求嚴(yán)密，在拼縫處用硅膠填嵌密實(shí)，避免漏漿，相鄰板高差控制在1 mm，平整度≤2 mm。模、底模與端模交接處貼海棉條并打磨光滑，以防止漏漿，模板的拼裝與安裝均使用吊車配合進(jìn)行。

蓋梁側(cè)模、端模采用上下兩側(cè)對(duì)拉工藝，材料均為定型鋼板。對(duì)拉螺栓孔分別位于蓋梁的上、下方不進(jìn)入蓋梁混凝土內(nèi)，對(duì)拉螺桿采用φ 16 mm 的精軋螺紋鋼，端部采用5 cm×5 cm 鋼板襯墊。模板加固后，檢測(cè)其軸線、高程、垂直度，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行糾偏。支架搭設(shè)成型后，需檢驗(yàn)支架的位置和穩(wěn)定性。對(duì)支架預(yù)壓，預(yù)壓加載量取蓋梁恒重的1.2 倍，消除支架的塑性變形，測(cè)量支架的彈性變形，使支架保持穩(wěn)定。

3.4 混凝土澆筑

3.4.1 墩柱混凝土澆筑

墩柱施工采用的是強(qiáng)度等級(jí)為C40 的清水混凝土，每層厚度為30～50 cm，分為多層，用汽車泵逐層泵送入模。

墩柱鋼筋密集分布，墩柱的澆筑高度較大且需一次成型，受施工條件的限制，無法通過串筒和溜槽向墩身底部泵送混凝土，為解決該技術(shù)難題，在輸送管端部接直徑為100 mm 的金屬鐵管，長度可控，根據(jù)混凝土泵送要求接長或拆卸，以滿足不同部位的混凝土泵送要求。通過汽車輸送泵澆筑混凝土?xí)r，施工人員只能站在墩頂，因此靠振動(dòng)泵自身長度下放至混凝土面進(jìn)行振搗，剛開始振搗時(shí)由于受上部密集鋼筋影響，底部振搗空間有限，振搗難度加大，因此需放緩混凝土泵送速度，可在一側(cè)墩柱澆筑滿足振搗厚度時(shí)，進(jìn)行振搗，泵管移至另一側(cè)墩柱進(jìn)行澆筑。

3.4.2 蓋梁混凝土澆筑

蓋梁模板安裝到位后，加固模板，檢查預(yù)埋鋼筋、支架各自的穩(wěn)定性，自檢合格后報(bào)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)，若通過檢驗(yàn)則澆筑強(qiáng)度等級(jí)為C50 的清水混凝土。根據(jù)連續(xù)性澆筑的要求，及時(shí)由罐車從拌和站將混凝土裝載至施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土的坍落度需控制在（150±20）mm，用汽車泵泵送入模。蓋梁混凝土澆筑分層進(jìn)行，單層厚度≤30 cm，每層澆筑后及時(shí)用插入式振搗器搗固。由于混凝土澆筑分為多層，需在振搗本層時(shí)將振搗棒插入下層5～10 cm，使相鄰兩層混凝土穩(wěn)定結(jié)合至一體。振搗遵循快插慢拔的原則，減少混凝土中的氣泡量，提高混凝土的密實(shí)性。振搗棒各插點(diǎn)呈梅花形布置，插點(diǎn)均勻分布，控制振搗器的作業(yè)范圍，不碰觸模板、鋼筋及波紋管。經(jīng)過振搗后，若混凝土無氣泡、不下沉、表面泛漿，則結(jié)束該點(diǎn)的第一次振搗，間歇10 min 后再次振搗，進(jìn)一步趕走混凝土中的氣泡，提高混凝土的內(nèi)部密實(shí)性和表面平整性。按照上述提及的方法，振搗其余部位。

混凝土頂面實(shí)行兩次抹面收光，第一次按初始水平交底收面，待混凝土接近初凝時(shí)，在水準(zhǔn)儀監(jiān)控下進(jìn)行二次收面、抹面，以保證蓋梁頂部高程滿足設(shè)計(jì)要求。灌注混凝土?xí)r注意預(yù)埋沉降觀測(cè)點(diǎn)，混凝土澆搗結(jié)束12 h 后表面覆蓋濕土工布養(yǎng)護(hù)。

3.4.3 蓋梁預(yù)應(yīng)力張拉

蓋梁混凝土實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且齡期至少為7 d 時(shí)，依次張拉N1#、N3#鋼束，架設(shè)好兩側(cè)小箱梁后，張拉N2#鋼束。對(duì)于同一序號(hào)的鋼束，張拉順序?yàn)橄戎虚g、后兩側(cè)。

蓋梁預(yù)應(yīng)力張拉的基本流程為：安裝配套工具（工作錨、夾片、限位板、加長套）→千斤頂就位→打緊工具錨及夾片→張拉。

鋼束張拉順序： 對(duì)稱張拉，先內(nèi)后外，按設(shè)計(jì)要求順序N1#→N3#，架梁結(jié)束后再對(duì)N2 鋼束進(jìn)行張拉。

每束鋼束的張拉均分多級(jí)依次完成：0→初應(yīng)力 （10%σk，σk為鋼束預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值）→100%σk（持荷5 min）→（錨固）→回油→退頂。

蓋梁管道壓漿分為兩次，第一次為N1#、N3#鋼束張拉完后，第二次為預(yù)制小箱梁架設(shè)完成后的N2 鋼束張拉。壓漿必須飽滿，漿液嚴(yán)密填充預(yù)應(yīng)力孔道。壓漿后，用水沖洗梁端周邊，對(duì)梁端混凝土鑿毛，檢查管道，判斷是否存在漏壓現(xiàn)象，清理錨固外的灰漿以及黏附在承壓板表面的漿液，待錨具恢復(fù)干凈后，采取防銹措施。

3.5 拆模、養(yǎng)護(hù)

墩柱混凝土澆筑結(jié)束2 h 后，灑水養(yǎng)護(hù)，提供適量的水分來彌補(bǔ)混凝土中的水分散失量，使水泥正常水化，避免縮裂以及其他的質(zhì)量缺陷。

墩柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa 后拆除墩柱模板，系梁底模在該部位混凝土承受自重及其他荷載而無失穩(wěn)現(xiàn)象時(shí)拆除。拆模謹(jǐn)慎進(jìn)行，拆模后用塑料薄膜包裹，封閉養(yǎng)護(hù)至少7 d。

側(cè)模需在蓋梁混凝土超過2.5 MPa 后才可拆除。拆模按照先支后拆、 后支先拆的基本流程進(jìn)行，用吊車穩(wěn)定吊住模板，拆除螺桿、圍囹等緊固件后，再拆模。拆模時(shí)應(yīng)小心，用吊車提升過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查，以防止損傷混凝土表面。底模的拆除時(shí)間安排在混凝土實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度且第一批張拉結(jié)束后。模板拆除后，及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，模板拆除后應(yīng)吊至模板臨時(shí)堆放點(diǎn)并墊穩(wěn)，及時(shí)清理干凈粘在模板上的混凝土殘?jiān)⑼可蠠o色脫模油。向蓋梁覆蓋土工布，灑水養(yǎng)護(hù)，根據(jù)蓋梁成型狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)氣候條件控制灑水量和灑水頻率，灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7 d。

4 結(jié)語

總體而言，清水混凝土因其自身所具備的節(jié)能、環(huán)保、低造價(jià)等優(yōu)勢(shì)受到了橋梁工程的青睞，在諸多工程建設(shè)中均有它的身影。文本以典型工程實(shí)例為研究對(duì)象，詳細(xì)剖析了清水混凝土在目前橋梁施工階段中值得關(guān)注的應(yīng)用要點(diǎn)，規(guī)范與完善了工程中清水混凝土施工工藝。本文提及的清水混凝土施工工藝對(duì)類似工程有參考意義。