京唐鐵路首片預制箱梁混凝土澆筑施工要點探討
時間：2022-12-08
劉 健
（上海天佑工程咨詢有限公司天津分公司，天津 300000）
摘? 要 ：預制箱梁首片梁混凝土澆筑好比路基試驗段鋪筑，不僅能夠充分驗證既定施工方案、技術措施是否可行，還可提前對施工中易于出現的問題予以針對性解決、防范，對后續的大規模施工極具指導意義。對此，以京唐鐵路首片預制箱梁混凝土澆筑為例，對預制箱梁混凝土澆筑過程中的相應施工要點予以簡要探討，供廣大同仁閱覽參考。
關鍵詞 ：預制箱梁 ；首片梁 ；混凝土澆筑 ；施工要點
中圖分類號 ：TU74 文獻標識碼 ：A 文章編號 ：2096-6903(2022)08-0025-03
1?工程概況
京唐鐵路某特大橋的 2 聯（48+80+48）m 連續梁及其間的16孔40 m簡支梁采用節段預制膠拼法建造，橋長1.01 km。首片梁選擇 T523# ～ T522# 墩 間 6# 段，梁體混凝土強度等級為 C55，現場實測混凝土坍落度為180 mm、200 mm，擴展度為 490 mm、510 mm，入模溫度 24.9℃，入模含氣量 3.1%、3.3%，梁身混凝土用量為 69 m3 ，配備3輛 12 m3 混凝土運輸罐車，從寶坻 2# 制梁場運輸至膠拼梁場，路程10 km，運輸時間在15 ～ 20 min 之間，現場澆筑采用 20T 小龍門吊+料斗進行澆筑，機械+人工振搗。
2?首片預制箱梁混凝土澆筑施工要點
2.1?混凝土原材對預制箱梁施工用水泥、骨料、外加劑等各類混凝土原材的出廠合格證予以嚴格檢查，并根據各類材料的質檢項目、批次規定予以嚴格進場驗收，進場后按要求進行平行檢驗與見證抽樣檢測。 水泥應優先選擇品質穩定、強度等級≥ 42.5的低堿硅酸鹽水泥，水泥熟料中C3A的含量應＜ 6%，其余各項參數應滿足鐵路施工的相關標準要求。混凝土用骨料應級配良好、質地堅固，其中細骨料應 選擇具有較小孔隙率的天然河砂，其細度模數為 2.6 ～ 3.0，含泥量 ≤ 2%，硫化物及硫酸鹽含量 ≤ 0.5%，粗骨料應選擇線膨脹系數較小的潔凈碎石，其最大公稱粒徑≤ 25 mm，緊密孔隙率＜ 40%，吸水率＜ 2%，含泥量≤ 5%，針片狀含量≤ 5%[1]。
同時，粗、細骨料均應根據施工單位抽檢次數的 5% 進行見證抽樣檢測，以有效保證施工用骨料的質量。外加劑應采用具有較高減水率、坍落度損失小、 耐久性較高、可適量引氣且質量穩定的產品，外加劑均質性及技術要求均應滿足國家相關規范要求，并按要求對其質量進行見證檢驗。
2.2?混凝土配合比結合該項目原材料特點、混凝土強度及耐久性等參數，以及預制節段梁工藝對混凝土工作性能的要求，通過計算確定混凝土配合比，并通過試驗進行優化調整，進而保證混凝土的配合比能夠滿足預制節段梁的施工要求。 預制節段梁用混凝土中膠凝材料用量應不得超過 500 ㎏ /m3，水膠比不得超過 0.35，摻加外加劑的總量應滿足鐵路橋梁高性能混凝土的相關性能要求 [2]。
開盤前，應再次對骨料含水率予以檢測，并根據實際檢測的實際含水率調整施工配合比，然后結合規范設計要求對混凝土配合比予以審查，對配合比調整進行見證，確保其能夠滿足預制箱梁混凝土的耐久性要求。 混合料拌制時，應對水泥、粉煤灰、外加劑、水等 予以精準稱量，各原材料摻量應精準到 ±1%，砂石骨 料的稱量應精準到 ±2%，配料時應采用自動計量裝置， 混凝土拌制完成后不得私自加水稀釋。
2.3?混凝土拌制該項目梁場采用 2 臺 HZS180 型雙臥軸強制式攪拌機 進行混凝土生產，單盤可攪拌混凝土量為 3 m3，每盤攪 拌用時 4 ～ 5 min，TB/T3432-2016 要求箱梁澆筑不宜超過 6 h，6 h 兩臺攪拌站可生產混凝土 432 ～ 540 m3， 設計能力可完全滿足要求。在進行混凝土的拌制時，須嚴格依照試驗室下達的配料單予以拌制，對拌制完成的 首盤混凝土予以鑒定，確保其坍落度、含氣量、出機溫度等各項參數均能滿足節段梁施工的相關要求。在完成混凝土的拌制后，采用混凝土攪拌運輸車進行混凝土運輸，運輸至施工現場后將攪拌罐車高速旋轉 20 ～ 30 s后喂入受料斗，采用 20 t 小龍門吊提升料斗供料進行澆筑。完成拌制的混凝土要保證出機時的和易性，輸送過程中應做好防離析措施，試驗室監督、協調好混凝土的攪拌事宜，保證混凝土質量滿足施工要求。各節段梁澆 筑即將結束前，應提前計算尚需用的混凝土數量，并及時告知混凝土拌合站，以最大限度減少混凝土的浪費。
2.4?混凝土澆筑
2.4.1?澆筑順序
節段梁混凝土澆筑前，應做好施工現場協調安排，促使混凝土拌制、運輸、灌注以及振搗各個環節做到有序銜接，以確保混凝土灌注的連續不間斷。澆筑順序為 ：底板 →腹板→頂板，澆筑時須嚴格按照分層、分步實施澆筑。 首先，底板混凝土澆筑。底板混凝土澆筑分為兩步進行 ：第一步，通過兩側腹板澆注底板混凝土，澆注時沿箱梁軸線中部部分混凝土不澆，防止澆注腹板時因混凝土壓力而從底板涌出過多混凝土。跨中段底板混凝土全部通過腹板澆筑，底板澆筑完后用木板反壓，防止澆筑腹板時返漿。第二步，當腹板混凝土澆注到高于底板下倒角時，改從梁端端面將底板混凝土補齊。提前安放好溜槽，采用插入式振動棒振搗，注意不得對已澆筑下倒角混凝土產生擾動，以免造成倒角處氣泡、蜂窩。鋸齒塊位置混凝土從低端向高端澆筑。 其次，腹板混凝土澆筑。腹板混凝土按要求進行分層澆筑，分層厚度應控制≤ 30 cm，采用龍門吊提升料斗對稱進行兩側腹板混凝土澆筑，澆筑時應保持同步上升，兩側混凝土高差不得超過 30 cm[3]，澆筑完成后采用插入式振動為主、附著式振搗為輔予以振搗密實。
最后，頂板混凝土澆筑。頂板混凝土澆筑時，應自箱梁軸線兩側由一端向另一端實施澆筑，澆筑后采用插 入式振搗，并用 4 m 靠尺沿端模對梁面進行趕壓、抹平，確保梁體平面平整度與橫坡度能夠滿足相關標準要求。混凝土完成初凝后，將梁頂混凝土面用竹掃把掃毛， 并用塑料薄膜或麻袋進行覆蓋保護，禁止人員來回走動。
2.4.2?澆筑方法
第一，節段梁梁體混凝土澆筑應采用一次連續澆筑 成型，澆筑時間不得超過6h，澆筑時采用龍門吊提升料斗供料，每層澆筑時間不得超過混凝土初凝時間，每車混凝土拌制完成后應在60 min 內用完。
第二，首盤混凝土運輸至施工現場后，應組織試驗員對混凝土坍落度、含氣量、入模溫度等予以檢測，確保混凝土各項性能參數均能滿足梁體澆筑施工要求。混凝土澆筑過程中，應安排專人對節段梁梁體預埋件、預應力孔道以及模板進行檢查，一旦檢查發現問題應立即停止澆筑。
第三，預制節段梁混凝土澆筑時的模板溫度應控制 在 5℃～ 35℃，夏季高溫季節進行混凝土澆筑時，應采取妥當遮陽措施，防止模板與混凝土受陽光直射升溫， 并控制澆筑前模板與鋼筋溫度不超過 40℃ [4]。
第四，節段梁澆筑時的分層厚度為 30 cm，為防止倒角出現過多泛漿，兩層澆筑的時間間隔應控制在1.5 h， 使下層已完成澆筑的混凝土流動性降低，同時在倒角位置布設壓漿板，控制第一層澆筑厚度為 30 ～ 40 cm，即第一層澆筑完倒角混凝土，便可在第二次澆筑時有效控制倒角處翻漿，且能夠有效保證倒角處混凝土澆筑的密實度， 減少倒角處氣泡現象。
第五，整個澆筑過程應保證連續性，因故不得不停止時，應控制停機時間在 10 min 以內，停止最長時間 應不得超過 30 min，停機過程中應每間隔 2 min 開動料斗攪拌器，以防止料斗內的混凝土出現離析。如若停機時間過長或混凝土發生離析，應將料斗中混凝土清除， 并清洗料斗重新澆筑。
2.5?混凝土振搗
完成節段梁體混凝土的澆筑后，采用插入式振搗棒為主、附著式振動器為輔的方式進行振搗。其中，在鋼筋布置較為密集以及腹板下方的倒角位置設置附著式振搗器，每側兩臺。在混凝土澆筑及振搗完成后開啟附著式振搗器，振搗時間約為 12 s。頂板混凝土采用插入式振搗棒，振搗時應嚴格控制不得與模板、預埋件等發生 碰撞。對于支座位置的預埋套筒以及防落梁預埋鋼板位置，由于鋼筋布置較為密集應按要求加強振搗，進而有效保證混凝土振搗的密實性。 底板設置2臺 φ50 mm， 振搗棒，腹板設置4臺 φ50 mm 振搗棒，鋼筋密集位置采用 φ30 mm 插入式振搗棒，在混凝土澆筑入模后，應及時予以全面振搗，節段梁底板倒角位置的混凝土澆筑時，應同步打開附著式振搗器，邊澆筑邊振搗，確保混凝土能夠充分進入倒角并振搗均勻、密實，振搗棒振搗時應與側模保持約 5 ～ 10 cm 的間距，防止振搗棒開啟時與模板、波紋管以及預埋管件等發生碰撞，且不得采用振搗棒靠模板實施振搗，以免混凝土外表面產生色差。 插入式振搗棒振搗時應按要求快插慢拔，以垂直方向插入混凝土，不得用力硬插、斜推或平拉，不得欠振、漏振，保證振搗得充分、均勻。振搗時應控制振搗棒移動距離不得超過 1.5 倍振搗棒作用半徑，每點振搗時間應控制在 20 ～ 30 s，振搗時插入下層混凝土的深度應不得低于 5 cm[5]，以充分消除混凝土分層位置的接縫，同時，對于倒角處、交界面等位置的混凝應加強振搗，保證混凝土振搗的充分密實。
2.6?混凝土養護
混凝土澆筑后的養護也是影響節段梁梁體質量的關鍵工序，合理的養護措施能夠保證梁體混凝土后期強度穩定增長，減少溫度裂縫、干縮裂縫等質量缺陷。梁體澆筑完成后，應按照不同梁體位置要求采取合理的養護措施。其中，拆模前頂板采用蓄水養護，梁體外漏部位采用覆蓋灑水養護。移梁后頂板采用蓄水養護，腹板、內腔、梁底采用自動噴淋養護，梁端采用覆蓋灑水養護， 保證相對濕度達到 90%，自然養護時間不小于 14 d。
2.6.1?蓄水養護 夏季溫度較高條件下，在完成梁體頂板混凝土的澆筑后，只是灑水可能會在一定程度上導致頂板出現裂縫，因此，可以存一部分水采取蓄水養護，使梁體頂板表面 不會過快失水而出現干縮裂縫。采用蓄水養護的過程中，應對蓄水量與蓄水深度予以控制，蓄水養護用水應采用可飲用不含危害梁體結構的自來水，且應盡量與混凝土拌合用水保持一致，養護用水溫度與混凝土表面溫差應＜ 15℃，避免溫差過大而導致出現溫差裂縫。 蓄水養護的圍擋措施應不得存在滲漏，以免蓄水深度不達標而影響養護質量。蓄水養護能夠有效避免表面養護材料覆蓋不足或覆蓋不均而產生的影響，其能夠有效減小混凝土芯部與外表面溫度差，起到較好的保溫保濕效果。
2.6.2?噴淋養護在夏季溫度較高時，為避免陽光照射造成梁體不同 位置出現溫度差，可通過搭設梁體養護棚，在完成混凝土澆筑的 2 ～ 3 h 后，采用噴水系統或噴霧器予以噴淋養護，塑料薄膜或麻袋片覆蓋保濕。一般溫度條件下 （15℃）的前 3d，日間每間隔 2h 灑水一次，夜間按要求灑水2次 ；3d之后每個晝夜至少灑水4次，對于溫度較高、干燥多風的情況下，應適當增加灑水頻次并做好溫度測量 [6]，以最大限度減少混凝土內外溫度差，防止溫差過大而形成溫差裂縫，保證混凝土處于良好的養護條件下，促使其強度穩定緩慢增長。 在春季、秋季溫度適宜（5℃～ 25℃）的季節，可在完成混凝土澆筑12h后，直接覆蓋塑料薄膜或麻袋片 （不搭設養護棚）予以保濕保溫養護。噴淋養護用水溫度與混凝土外表面溫度差應≤ 15℃，噴淋養護過程中應對混凝土芯部、外表面以及環境溫度、濕度做好實時監測， 并結合混凝土內外溫度情況以及環境溫度變化調整養護措施，以最大限度減少混凝土內外溫度差。
2.6.3?灑水養護 在環境溫度較高的條件下，應對完成澆筑的混凝土采取塑料薄膜覆蓋保濕，并采用噴霧器進行灑水保濕養護， 養護用水應采用滿足規范標準且無污染的自來水。 混凝土完成初凝后，應在混凝土面使用吸水性好、 透水性強且不褪色的麻袋片予以覆蓋，并在其表面灑水保持濕潤，梁體表面與內箱底板頂面混凝土均采用灑水自然養護。 具體灑水次數應結合梁體混凝土表面的實際濕潤情況予以確定，通常日間間隔 1 ～ 2 h 灑水一次，夜間每間隔4h灑水一次 ；自然灑水養護時間應從完成澆筑開始，在養護環境濕度＜ 60% 時，灑水養護時間應≥ 40d ；養護環境濕度＞ 60% 時，灑水養護時間應≥ 7d，移梁后應繼續灑水養護至規定養護時間 [7]。 在進行梁體灑水養護過程中，應按要求對隨梁體養護的混凝土標養試塊予以灑水養護。
3?結語
預制箱梁的混凝土澆筑不僅關系著箱梁施工質量，更是影響著整座橋梁的建設質量。而箱梁澆筑涉及環節、工序眾多，無論是混凝土原材質量或是混凝土配合比、混凝土拌制、混凝土澆筑、混凝土振搗等任一施工環節、工序出現問題，都將會致使預制箱梁出現相應質量缺陷。 因此，務須抓好各個關鍵環節、重點工序的施工管控， 施行“精細化”管理，落實規范施工，從而促使箱梁建設質量優質達標。
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