论述桥梁施工中的混凝土结构的施工技术

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-09-20 09:38 关注：(1)

论述桥梁施工中的混凝土结构的施工技术

张智德 段锐

摘　要：随着高速的现代化建设发展的进程,人们将越来越注重和渴望对外观美感的需求要严格，但如何控制混凝土结构外观质量是比较困难的,文中主要针对这方面的施工技术进行论述，仅供参考。

关键词：桥梁施工，混凝土，施工技术

　在桥梁工程施工中下部结构主要包括桩基础、系梁(承台) 、墩柱和盖梁。除桩基础之外,其他一些结构施工基本上都采用清水混凝土。对于这些混凝土结构的施工,不仅要控制其强度,而且还得控制其外观质量。混凝土外观质量主要反映了混凝土浇筑、施工组织、模板及钢筋等方面的施工管理水平。提高混凝土外观质量,可以保证混凝土保护层质量,防止钢筋锈蚀,增强结构的耐久性。在桥梁工程中,对采用清水混凝土的结构,其外观质量控制尤为重要。

在混凝土外观质量的控制和评定方面,对混凝土结构的尺寸、阴阳角、垂直度、平整度、施工接缝、密实度和防裂等方面,目前已有较成熟的施工技术规范和质量检验评定标准,而其它方面,国内目前尚未有比较详细的技术规范和评定标准。从模板选择与施工、混凝土配合比、浇灌方法、拆模养护等方面,叙述了桥梁工程下部结构混凝土外观质量的控制方法。

1　模板选择与施工

模板体系的选择直接决定混凝土的外观效果。选择时应综合考虑其强度、刚度、可周转性及经济性等。现浇钢筋混凝土房屋建筑工程(如高层建筑工程) ,普遍由于不同尺寸的构件繁多,一般采用加肋复合面板作为模板。而对于多跨简支或连续梁桥工程,其混凝土结构构件尺寸一般比较单一,而且同一构件重复数量较多。因此,与房屋建筑工程不同,桥梁工程多采用定型组合钢面板模板。

在桥梁工程的施工前,经过对加肋复合面板和定型组合钢面板两种模板的技术经济比较和工程实验证明,采用定型组合钢面板作为桥梁工程下部结构混凝土施工模板,周转次数多,刚度好,浇灌后混凝土表面光滑,外观好。模板体系选定后,根据荷载的大小对板材的厚度、背肋截面和间距、拉杆型号和间距、及支撑体系进行计算。计算荷载包括混凝土压力(侧压力) 、混凝土浇筑的冲击力和施工荷载。在计算时,针对主要受力构件进行力学计算,并验算构件的挠度和变形。对次要构件则可按经验设计,必要时进行验算。

混凝土结构采用的定型组合钢模板的面板厚4～6 mm ,加钢肋间距20～30 cm。每次安装模板时,拼缝用玻璃胶或密封条涂贴。准确投测模板线并与钢筋位置协调一致,是保证结构外观质量的第一步。桥梁工程的模板定位控制方法:标高用水准仪、边线用经伟仪、垂直度用激光铅直仪控制。垂直度也可用吊线坠法控制,在进行下一工序前用经纬仪外控法校核。

桥梁工程结构的钢筋保护层控制,宜采用塑料垫块,不宜采用水泥砂浆垫块,否则在清水混凝土面会留下形似伤疤的外观缺陷。对于墩柱,也可不使用保护层垫块,但应采取措施:先制作钢筋笼,其加劲箍间距不大于2 m ,在钢筋笼侧面焊接定位筋(一般用Φ16 钢筋) ,准确安装钢筋笼并校核垂直度,再安装模板并再次校核垂直度后,才能浇灌混凝土;浇灌混凝土时,每隔一定高度,用吊线坠法观察控制钢筋与模板相对位置,确保保护层厚度准确。钢模板在初次使用前,或长时间放置后重新使用前,先除锈并涂刷油性脱模剂。除锈根据模板的锈蚀程度,选用砂纸或砂轮机,阴角部位采用铁刷除锈。在模板的周转过程中,每次拆模后应清理干净(接缝和外角部位用铁刷清理) ,并尽快涂刷脱模剂。油性脱模剂涂刷不可太厚,少沾多刷,以免流坠。如采用水性脱模剂,应与油性脱模剂交替使用,避免长时间使用水性脱模剂而造成钢模板锈蚀。

2　混凝土配合比

施工前,应做原材料的送检和混凝土的试配工作。混凝土试配,同时做7 d 和28 d 的抗压试件,并先做样板,经过验收混凝土外观满足要求,再全面实施施工。做混凝土配合比重要的一项,就是根据构件尺寸、钢筋密集程度、混凝土输送方法和输送距离等因素选用混凝土塌落度。桥梁工程一般下部结构,如使用混凝土搅拌运输车则塌落度宜为5～7 cm;如使用混凝土输送泵,输送距离在100 m 以内、高度在20 m 内,则塌落度宜为9～10 cm;输送距离100～200 m、高度在30 m 内,则塌落度宜为11～13 cm。

不同塌落度和水灰比的混凝土成型后,其表面气泡数量和大小不同,颜色也有差别。落度或水灰比较小的混凝土料,成型后表面气泡少而大,色泽较深;塌落度或水灰比较大的混凝土料,成型后表面气泡小而密集,色泽较浅。因此在施工过程中,应严格控制混凝土的塌落度,同一构件、相接和或相邻构件,混凝土塌落度相差不宜超过3 cm。每一构件混凝土浇灌时,在浇灌点实测塌落度,并实测不少于2次。如输送距离较远(超过100 m) 或天气炎热,在混凝土搅拌点和浇灌点都做塌落度测量,塌落度损失值不宜超过2 cm。炎热天气,为降低混凝土在输送过程中损失,输送管用麻袋等覆盖并经常淋水。实际施工表明,采用粉煤灰水泥的系梁(承台) ,混凝土成型后表面色泽较浅白,而采用普通硅酸盐水泥的墩柱和盖梁,混凝土成型后表面色泽较深黑。

因此拌和混凝土的水泥不仅应按规范取样送检合格,而且对相邻同一构件宜用同一品种的水泥,禁止同一构件采用2 种水泥。不同的施工用水,或不同的地方材料,拌和的混凝土,浇灌后外观也会有一定的差异。为确保施工质量,应认真取样送检,严格控制中砂与碎石的含泥量,选择良好级配的碎石,地下水或非饮用水先检测合格才可使用。

3 　混凝土浇灌

现场的混凝土搅拌系统在使用前做好计量仪表的标定工作,施工中每月对计量仪表做好复检工作,为稳定混凝土质量打下基础。严格按混凝土的设计配合比施工,做好原材料的抽检试验工作,对不合格材料坚决清退出场。每次混凝土拌和前应做好砂、石含水量测试,随时调整加水量。严格按施工规范控制混凝土拌和时间。混凝土布料均匀分层进行,每层厚度控制小于30 cm(如采用高频插入振捣器可控制小于40 cm) ,并认真做好混凝土的振捣,防止欠振、漏振,避免过振。采用插入式振动棒器,棒头大多为Φ50 ,一般其作用半径为30～40 cm ,每次其移动距离宜为50～60cm ,每层插入下层混凝土3～5 cm。

操作时必须严格做到快插慢拔,将振动棒上下略做抽动。振动棒插入振捣至混凝土面不再下降、无气泡、泛浆但隐见粗骨料止。在振捣过程中,插入式振捣器的振动,呈截锥形分布,棒头部分的振动力最大。如将振捣棒缓慢地插到混凝土中振捣,表层的混凝土很快被振实,当棒头再插入混凝土底部时,内部混凝土中的气泡就很难透过表层混凝土向外排除。

实际施工表明:如浇灌时混凝土分层太厚,或未充分振捣,或振捣方法不当,则混凝土内的气泡无法排除,附着在模板表面而形成麻面现象;如边角部分的混凝土振捣不密实,则拆模时混凝土保护层被模板粘连掉落而造成缺棱掉角;如混凝土过度振捣,则造成砂浆与骨料离析,离析后砂浆上升而石子下沉,混凝土成型后表面明显分层,色差大,严重的在砂浆聚集部位发生龟裂,或粘模脱皮现象。如施工缝的留置处理不当,也会在混凝土外观上反映出来,轻者有新旧混凝土接槎的痕迹,重者形成混凝土夹渣、裂缝,留下难以处理的结构隐患。

一般在混凝土强度达到1. 2 MPa 后才能接槎,上部混凝土施工前应对施工缝部位凿毛并清理干净,冲水湿润后,先浇1～2 cm 厚与混凝土同配比的砂浆或水泥浆,然后才往上照常施工。对墩柱的模板底部周边(即与系梁顶面的接缝) ,在混凝土浇灌之前2 h时先用掺水玻璃的水泥砂浆填塞密实。在各个构件浇灌混凝土前,应先计算混凝土总量和每层混凝土用量,并控制每次下料的混凝土数量。混凝土振捣分层厚度,直接影响到施工操作和混凝土气泡排除难易程度,而且是关键的影响因素。例如榕江南河大桥工程在开始浇灌Φ 1. 3 m 墩柱时,浇灌分层厚度为40 cm ,混凝土成型后表面气泡很多,而后将浇灌分层厚度改为20～30 cm ,施工质量得到了控制,混凝土成型后表面气泡明显减少。在每次浇灌混凝土前,应调试好混凝土搅拌、运输和振捣等一切机械设备,落实水电的供应,避免施工中断而造成非设计的混凝土接槎,影响外观质量。

4　混凝土拆模养护

拆模的时间控制不好会对混凝土外观造成影响,拆模过早会导致混凝土面粘模、缺棱掉角;过晚会增加拆模难度。一般系梁、盖梁和高度在3 m 以内的墩柱,混凝土强度达到1. 2 MPa 才能拆除侧模,而高度在3～12 m 的墩柱,则混凝土强度达到2. 5

MPa 才能拆除侧模。为此宜在施工现场放置同条件养护试块,通过试验确定拆模时间。混凝土拆模后的养护对保证混凝土质量至关重要。养护不及时或不到位都会造成混凝土强度不达标,还会造成混凝土表面裂缝、起皮等缺陷。系梁、承台可用洒砂遮蔽,盖梁表面可用麻袋覆盖,墩柱可用塑料薄膜包裹。在遮蔽、覆盖或包裹之前和养护过程中,应经常洒水保持湿润。养护应在拆模后立即进行,对普通混凝土的养护时间不少于7 d。养护使用的砂、麻袋、薄膜和水应保持干净。麻袋应先泡水1～2 d 并清洗2 次,防止麻袋脱色污染混凝土。如使用非饮用水或地下水养护,也应先做水质化验合格才能使用。榕江南河大桥工程施工前期发现,使用地下水养护的混凝土表面严重变色,而且南北两岸的地下水养护后的混凝土表面颜色不一样。后来改用榕江水养护后,混凝土表面颜色一致,避免了变色现象。

混凝土拆模后应注意做好成品保护工作,防止施工机械、工具碰撞墩柱和盖梁等施工成品。万一碰坏表面,则应凿毛、清洗并用同颜色的混凝土认真修补。