橋梁工程長蓋梁施工的控制要點

上海浦東路橋建設股份有限公司 上海 201210

1 工程概況

無錫市惠山區華惠路白屈港橋工程位于無錫市華惠路（白屈港—興長路）K0+535處，為三跨簡支板橋梁，每跨跨徑20 m，橋面寬41 m，橋跨中心線與道路中心線斜交82°。橋梁下部采用樁柱式橋墩，橋墩蓋梁斷面為1.40 m×1.40 m，總長43.96 m，混凝土強度等級為C30。立柱灌注樁φ1.20 m，橫系梁為0.80 m×1.00 m（圖1）。

圖1 蓋梁立面示意

2 施工要點及技術措施

2.1 模板及支架支撐方案

在模板及支架支撐方案的選擇中，我們結合伸縮裂縫控制中改善約束條件的要求，首先選擇在結構上解除部分外約束以減少因結構變形引起的應力產生的裂縫，因此決定采用與常規施工不同的方法——先施工蓋梁后施工橫系梁。但是這種施工方法也增大了長蓋梁的模板和支撐的難度，而模板和支撐的成功與否又直接影響到長蓋梁鋼筋混凝土的強度和表觀質量，尤其作為橋梁下部結構長期暴露在水面上高濕度環境中，基本要求其形成的混凝土就是清水混凝土，不作任何修飾，即“外光內實”。因此根據施工現場實際情況，本著“安全、經濟、實用”的原則，選用抱箍法（加部分鋼管支架支撐）來作模板支撐（圖2）。

圖2 蓋梁模板側立面

側模板由大型鋼模拼裝而成，上口用φ16 mm對拉螺桿固定，下口焊在10#槽鋼上，并為增加側模板穩定性，在側模板上口每邊各設置攬風繩拉緊。底模依據設計圖紙分塊制作，由5 cm×10 cm木方與厚1.80 cm竹膠板制成，圓柱處由竹膠模板制成內徑1.20 m的2塊半圓形模板拼裝而成；施工過程中，長蓋梁的總荷載主要由鋼抱箍承擔。

因此長蓋梁澆筑時已筑壩圍堰，河水已被抽干且河床已露出，為加強抱箍的剛度、減少工字鋼的撓度，在地基承載力良好的河床上，于兩立柱跨中位置增設鋼管支架支撐在工字鋼底面。為保證其安全可靠，對抱箍支架做強度、剛度和穩定性計算，認為符合設計圖紙和相關規范中的要求。在此根長蓋梁的整個澆筑過程中，由于對模板及支架支撐方案做了大量細致周密的準備工作，沒有發現下沉、松動或變形現象[1,2]。

2.2 混凝土的選擇

為控制水泥水化熱引起的溫升，減少降溫溫差，選用中低熱的P.O 42.5水泥，以減少水化熱，使混凝土減少溫升。同時在混凝土中摻加占水泥質量1.50%的早強高效減水劑，既能減少18%～25%的拌和水，又節約了10%左右的水泥，從而降低水化熱，而且可以有效延遲水化熱釋放的速度，放熱峰值也較不摻的推遲，這樣不但可減小溫度應力，且可使初凝和終凝的時間相應延緩5～9 h（初凝8 h、終凝12 h），并大大減少了在大體積混凝土施工過程中出現伸縮裂縫的可能性。粗、細骨料宜優先采用以自然連續級配的粗骨料配制混凝土，以具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強度。在滿足泵送混凝土的條件下，盡量增大骨料粒徑，以減少用水量，而使混凝土的伸縮和泌水情況隨之減少，從而使水泥水化熱減小，降低混凝土溫升。結合實際情況，粗骨料選用顆粒連續級配粒徑為2.50～31.50 mm的碎石，且針片狀含量不大于15%。細骨料選用細度模數大于2.50的中粗砂，在滿足可泵性的前提下，盡量降低含砂率。砂石的含泥量也不宜過大，否則會增加混凝土的收縮率，同時也會引起混凝土抗拉強度的降低，對混凝土的抗裂是十分不利的，因此石料含泥量應小于1%，砂含泥量應小于2%。

2.3 澆筑方式的選擇

因蓋梁長度較長（L=43.96 m），且澆筑厚度為1.40 m，為改善混凝土內部的散熱，擬采用分層、分塊斜面對稱澆筑（圖3），這也是為了確保支架在施工過程中均衡受載而采取的由中部向兩邊擴展的澆筑方式。同時混凝土的振搗也要適應分層、分塊斜面澆筑工藝，應在每個斜面層的上、下各布置1道振動器。上面的1道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土搗實，下面1道布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。并且為使上下層成為整體，避免形成接縫，澆筑上層時插入式振動器應伸入到下層一定深度（50～100 mm），同時下層混凝土仍需保持一定塑性，因此須在下層混凝土初凝（8 h）以前澆完上層混凝土。這在客觀上也是對澆筑后的下層混凝土進行二次振搗，排出混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空氣，提高混凝土與鋼筋的握裹力，防止因混凝土沉降而出現的裂縫，減少內部微裂，增加混凝土密實度，使混凝土的抗壓強度提高10%～20%，從而提高抗裂性、減少混凝土收縮、提高混凝土的極限拉伸值，這對防止產生伸縮裂縫亦起了一定的作用。對每一振動部位，必須振動到該部位混凝土密實為止。密實標志是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面平坦、泛漿。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動器也相應跟上。因此長蓋梁泵送混凝土的表面水泥漿較厚，在澆筑后要進行處理。即先初步按設計標高用長標尺刮平，然后在初凝前用鐵滾筒碾壓數遍，再用木蟹打磨壓實，以閉合伸縮裂縫。泵送混凝土囿于地形條件限制，需用橄欖車配合自動攪拌車進行施工。綜合考慮人力、機械、現場自然條件等因素，分層、分塊斜面澆筑宜考慮摻加有緩凝效果的減水劑，如前所述，摻加占水泥質量1.50%的早強高效減水劑。經初步測算，此長蓋梁澆筑完約需8 h。同時，為減少成品混凝土的表面毛細氣孔，混凝土坍落度宜控制在泵送混凝土的低限，即必須小于12 cm，為10 cm±2 cm。澆筑當天氣溫為16 ～20 ℃，澆筑完的時間也應是一天中氣溫較低的時間，因此決定該長蓋梁在12：00左右開始澆筑，由于準備工作較充分，在19：30時已經順利結束，實際總的澆筑時間為7.50 h，與施工方案預計的澆筑時間差不多，因此也降低了此長蓋梁混凝土的總溫升和減少了結構的內外溫差，并滿足了分層、分塊斜面澆筑工藝要求[3,4]。

圖3 蓋梁混凝土澆筑示意

2.4 蓋梁養護及拆模

長蓋梁澆筑后，為減少升溫階段內外溫差，防止混凝土表面脫水產生干縮裂縫，并使水泥順利進行水化，減少結構計算溫差，防止產生過大的溫度應力和伸縮裂縫，對于已澆筑的長蓋梁進行保濕和保溫養護是重要的。此長蓋梁終凝后，我們在長蓋梁上用雙層土工織物覆蓋于表面，并及時進行澆水保溫養護，保持混凝土表面始終處于濕潤狀態。根據規范要求，模板支架支撐須待混凝土強度達到設計值的75%以上方可拆除。為慎重起見，我們在14 d后進行拆模，在此之前經試驗檢測中心檢測，拆模試件強度達31 MPa，達設計值的103%。模板拆除后，蓋梁整個表面較光滑，局部有毛刺部位用磨光機磨平后，整根長蓋梁無伸縮裂縫和沉降裂縫，表面平整，達到了清水混凝土要求。

3 結語

通過在施工前對該長蓋梁的模板、支架支撐和混凝土澆筑做充分、細致的方案審核和論證，在施工過程中對其原材料、施工方法進行嚴格控制，最終為該橋梁工程的順利竣工奠定了基礎。經試驗檢測中心檢測，該長蓋梁28 d標養試件強度達32 MPa，同條件試件強度達56.40 MPa，遠遠超過了設計圖紙和施工規范要求。而且該橋梁通車使用至今，此長蓋梁尚未發現有大于0.20 mm的裂縫。