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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(xiàn)的問題予以針對性解決、防范，對后續(xù)的大規(guī)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(lián)（48+80+48）m 連續(xù)梁及其間的16孔40 m簡支梁采用節(jié)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(xiàn)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(xiàn)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(guī)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(yōu)先選擇品質穩(wěn)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(wěn)定的產品，外加劑均質性及技術要求均應滿足國家相關規(guī)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(shù)，以及預制節(jié)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(yōu)化調整，進而保證混凝土的配合比能夠滿足預制節(jié)段梁的施工要求。 預制節(jié)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(guī)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(shù)均能滿足節(jié)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(xiàn)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(jiān)督、協(xié)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(jié)段梁澆 筑即將結束前，應提前計算尚需用的混凝土數(shù)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(jié)段梁混凝土澆筑前，應做好施工現(xiàn)場協(xié)調安排，促使混凝土拌制、運輸、灌注以及振搗各個環(huán)節(jié)做到有序銜接，以確保混凝土灌注的連續(xù)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?jié)沧⒏拱鍟r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?jié)?/span>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(jié)段梁梁體混凝土澆筑應采用一次連續(xù)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(xiàn)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(shù)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(jié)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(fā)現(xiàn)問題應立即停止?jié)仓?/span>
第三，預制節(jié)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(jié)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(jié)段梁澆筑時的分層厚度為 30 cm，為防止倒角出現(xiàn)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(xiàn)象。
第五，整個澆筑過程應保證連續(xù)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(xiàn)離析。如若停機時間過長或混凝土發(fā)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(jié)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(fā)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(jié)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(fā)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(yǎng)護
混凝土澆筑后的養(yǎng)護也是影響節(jié)段梁梁體質量的關鍵工序，合理的養(yǎng)護措施能夠保證梁體混凝土后期強度穩(wěn)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(yǎng)護措施。其中，拆模前頂板采用蓄水養(yǎng)護，梁體外漏部位采用覆蓋灑水養(yǎng)護。移梁后頂板采用蓄水養(yǎng)護，腹板、內腔、梁底采用自動噴淋養(yǎng)護，梁端采用覆蓋灑水養(yǎng)護， 保證相對濕度達到 90%，自然養(yǎng)護時間不小于 14 d。
2.6.1?蓄水養(yǎng)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(xiàn)裂縫，因此，可以存一部分水采取蓄水養(yǎng)護，使梁體頂板表面 不會過快失水而出現(xiàn)干縮裂縫。采用蓄水養(yǎng)護的過程中，應對蓄水量與蓄水深度予以控制，蓄水養(yǎng)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(yǎng)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(xiàn)溫差裂縫。 蓄水養(yǎng)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?zhàn)B護質量。蓄水養(yǎng)護能夠有效避免表面養(yǎng)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(yǎng)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(xiàn)溫度差，可通過搭設梁體養(yǎng)護棚，在完成混凝土澆筑的 2 ～ 3 h 后，采用噴水系統(tǒng)或噴霧器予以噴淋養(yǎng)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(yǎng)護條件下，促使其強度穩(wěn)定緩慢增長。 在春季、秋季溫度適宜（5℃～ 25℃）的季節(jié)，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(yǎng)護棚）予以保濕保溫養(yǎng)護。噴淋養(yǎng)護用水溫度與混凝土外表面溫度差應≤ 15℃，噴淋養(yǎng)護過程中應對混凝土芯部、外表面以及環(huán)境溫度、濕度做好實時監(jiān)測， 并結合混凝土內外溫度情況以及環(huán)境溫度變化調整養(yǎng)護措施，以最大限度減少混凝土內外溫度差。
2.6.3?灑水養(yǎng)護 在環(huán)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(yǎng)護， 養(yǎng)護用水應采用滿足規(guī)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(yǎng)護。 具體灑水次數(shù)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(yǎng)護時間應從完成澆筑開始，在養(yǎng)護環(huán)境濕度＜ 60% 時，灑水養(yǎng)護時間應≥ 40d ；養(yǎng)護環(huán)境濕度＞ 60% 時，灑水養(yǎng)護時間應≥ 7d，移梁后應繼續(xù)灑水養(yǎng)護至規(guī)定養(yǎng)護時間 [7]。 在進行梁體灑水養(yǎng)護過程中，應按要求對隨梁體養(yǎng)護的混凝土標養(yǎng)試塊予以灑水養(yǎng)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(huán)節(jié)、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(huán)節(jié)、工序出現(xiàn)問題，都將會致使預制箱梁出現(xiàn)相應質量缺陷。 因此，務須抓好各個關鍵環(huán)節(jié)、重點工序的施工管控， 施行“精細化”管理，落實規(guī)范施工，從而促使箱梁建設質量優(yōu)質達標。
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