興延高速公路梯子峪特大橋施工質(zhì)量控制

段 宇

（中鐵十二局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024）

0 工程概況

北京興延高速公路南起昌平西北六環(huán)雙橫立交，北至延慶京藏高速營(yíng)城子立交收費(fèi)站以北，路線全長(zhǎng)約42km，是全國(guó)首例公開(kāi)招標(biāo)建設(shè)的高速公路政府與社會(huì)資本合作（PPP）項(xiàng)目，近期服務(wù)于2019 年延慶世園會(huì)，遠(yuǎn)期與延崇高速公路相接為2022 年冬奧會(huì)提供交通保障，形成北京西北方向第三高速通道，并成為京津冀一體化路網(wǎng)格局的重要組成部分。梯子峪特大橋主墩高48m，最大跨度達(dá)152m，這是目前為止北京高速公路跨度最大的橋梁。梯子峪特大橋梁部采用掛籃懸澆施工，墩身高、跨度大、節(jié)段多，施工技術(shù)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、工期緊，是北京興延高速公路的重點(diǎn)控制性工程。承臺(tái)結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂縫和貫通裂縫對(duì)混凝土壽命影響極大，承臺(tái)基礎(chǔ)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，不但維修困難，而且對(duì)墩身和掛籃連續(xù)箱梁施工都會(huì)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重?fù)p害橋體質(zhì)量，保證承臺(tái)大體積混凝土質(zhì)量是承臺(tái)施工的重點(diǎn)；橋墩是橋梁構(gòu)造物用以支撐橋梁上部荷載的結(jié)構(gòu)，保證橋梁正常使用，一旦橋墩出現(xiàn)偏位超限，不僅影響橋墩的外觀美感，更重要的是會(huì)極大地削弱橋墩的承載力和穩(wěn)定性，縮短橋梁的使用壽命，為了消除存在的質(zhì)量隱患，橋墩線型控制方案是非常重要的。綜合以往施工經(jīng)驗(yàn)，大體積混凝土承臺(tái)施工裂縫和高墩線型控制是兩大質(zhì)量控制難點(diǎn)，要在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中重點(diǎn)采取措施加以克服。

1 承臺(tái)施工防裂控制要點(diǎn)

梯子峪特大橋共四個(gè)承臺(tái)，澆筑體積分別為1140m3、1050 m3、957.6 m3、882.0 m3，均采用C40 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。計(jì)劃在混凝土施工過(guò)程中采取相應(yīng)措施控制裂縫，解決一次性連續(xù)澆筑施工中的主要問(wèn)題。混凝土收縮和內(nèi)外部溫差的疊加形成的收縮應(yīng)力和溫差應(yīng)力是導(dǎo)致較大體積混凝土澆筑后出現(xiàn)裂縫的重要因素。消除砼連續(xù)澆筑后在初凝和終凝過(guò)程中的裂縫，可以提高大體積混凝土施工質(zhì)量，必須在施工前從混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、初凝和終凝過(guò)程養(yǎng)護(hù)等方面采取技術(shù)措施：1）混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)水膠比低，水泥含量偏高，容易導(dǎo)致體積大的混凝土澆筑后出現(xiàn)裂縫多的現(xiàn)象，在砼初凝和終凝時(shí)釋放大量熱量，溫縮變形較大；若混凝土中水的配比較高，在凝結(jié)過(guò)程中，對(duì)體積收縮和塑性變形的影響較大，也容易產(chǎn)生較多的裂縫；混凝土表面的凝固速度要快于混凝土內(nèi)部凝固速度，也是導(dǎo)致大體積混凝土凝固過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的重要原因之一[1]。綜上在大體積混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先選用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和火山灰硅酸鹽水泥，骨料選擇含泥量低的級(jí)配碎石和天然砂，在優(yōu)化砼配合比時(shí)，確保混凝土強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，選擇水泥用量低的配合比，通過(guò)添加粉煤灰、減水劑等外加劑調(diào)整配合比。采用密實(shí)骨架堆積法混凝土配合比設(shè)計(jì)，減少膠凝材料水泥的用量，使用礦粉及粉煤灰代替部分水泥，提高混凝土耐久性和穩(wěn)定性，降低水化熱，防止裂縫。2）混凝土拌合及運(yùn)輸，盡量降低原材料的入倉(cāng)初溫，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置帶頂棚的料倉(cāng)，避免粗細(xì)骨料曝曬，拌合用水宜采用冷水，水溫較高時(shí)可在水箱內(nèi)加入冰塊降溫，物料輸送帶使用全封閉頂棚進(jìn)行包裹。保證混凝土攪拌的均勻性，首先應(yīng)保持物料供應(yīng)的一致性和連續(xù)性，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)配合比的投料數(shù)量和制拌時(shí)間要求，及時(shí)抽檢制拌混凝土的塌落度是否滿足要求。砼運(yùn)輸根據(jù)道路通行條件，合理安排混凝土運(yùn)輸車輛，應(yīng)避免運(yùn)輸車輛現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間太長(zhǎng)，若等待時(shí)間較長(zhǎng)，入模前應(yīng)進(jìn)行二次攪拌，確保混凝土的均勻性，盡量保持勻速澆筑和連續(xù)供應(yīng)。3）夏季混凝土澆筑宜選擇在傍晚、夜間澆筑，因?yàn)榇藭r(shí)氣溫偏低，混凝土入模溫度偏低，澆筑混凝土?xí)r從短邊開(kāi)始，沿長(zhǎng)邊方向進(jìn)行澆筑，要求在逐層澆筑過(guò)程中，第二層混凝土要在第一層混凝土初凝前澆筑完畢，降低混凝土初始入模溫度；振搗時(shí)不能只振搗混凝土表面，振搗棒應(yīng)插入澆筑層深度5cm 以上，消除新舊層的分層現(xiàn)象，操作時(shí)快插慢提，出現(xiàn)浮漿和沒(méi)有氣泡冒出止，防止過(guò)振和漏振。混凝土收面時(shí)，要進(jìn)行2～3次搓平、抹壓。現(xiàn)場(chǎng)須配備應(yīng)急電源，發(fā)生停電時(shí)，能確保澆筑正常進(jìn)行，放置減水劑、緩凝劑，保溫保濕覆蓋材料備用。4）承臺(tái)內(nèi)部布置降溫循環(huán)水管，混凝土澆筑后水化熱反應(yīng)迅速，混凝土內(nèi)部溫度較外部偏高，容易引起開(kāi)裂，預(yù)埋鋼管注水，讓水流在混凝土內(nèi)部流過(guò)，以降低混凝土內(nèi)部溫度；在承臺(tái)鋼筋安裝完成后，安裝循環(huán)水冷卻管。冷卻水管采取綁扎和焊接的方式固定在支撐鋼筋上，冷卻水管布置與承臺(tái)鋼筋沖突時(shí)，適當(dāng)調(diào)整冷卻水管的位置，確保主筋滿足設(shè)計(jì)要求，冷卻水管預(yù)留的進(jìn)出水口要高出承臺(tái)表面0.6m以上，混凝土澆筑完成即可通水冷卻，設(shè)置據(jù)承臺(tái)一定距離的循環(huán)水池，可以使出水冷卻循環(huán)使用，達(dá)到節(jié)水的目的，通水時(shí)間和水流速度主要依據(jù)測(cè)溫孔獲得的內(nèi)部溫度決定，一般通水時(shí)間不少于一周，冷卻結(jié)束后冷卻水管用C40 微膨脹水泥漿填充密室。梯子峪特大橋左、右幅承臺(tái)，在承臺(tái)內(nèi)布置雙層降溫管，管徑50mm 的鋼管，壁厚不小于3mm，彎頭采用高壓鋼絲管連接，接頭必須保證不漏水。混凝土澆筑前注滿冷卻水防止管道堵塞。降溫管埋設(shè)布置如圖1。

圖1 冷卻水管布置示意圖

澆筑后及時(shí)覆蓋灑水，由于混凝土表面水分損失較快，容易引起混凝土表面開(kāi)裂，及時(shí)覆蓋灑水有利于混凝土強(qiáng)度上升及混凝土表面不易開(kāi)裂。澆筑完成后，通過(guò)測(cè)溫孔動(dòng)態(tài)記錄混凝土內(nèi)部溫度變化，根據(jù)內(nèi)部溫度變化進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，及時(shí)調(diào)整措施，將內(nèi)外溫差控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，混凝土內(nèi)溫測(cè)溫孔應(yīng)預(yù)留在有代表性的位置，所有測(cè)溫孔按順序編號(hào)[3]，預(yù)埋管壁較厚內(nèi)徑1cm 的PVC 管材，埋深200cm，管外壁刷脫模劑，混凝土澆筑后分幾次轉(zhuǎn)動(dòng)，待混凝土初凝后方可取出，孔口設(shè)置保護(hù)蓋防止堵塞，安排實(shí)驗(yàn)員和技術(shù)員為一組，每天不少于4 次測(cè)溫，持續(xù)時(shí)間不少于一周，測(cè)溫時(shí)出現(xiàn)溫差大于20℃，應(yīng)加快循環(huán)冷卻水管的循環(huán)速率，循環(huán)水池中加冰塊降低水溫，達(dá)到縮小溫差的目標(biāo)，測(cè)溫和循環(huán)冷卻持續(xù)一周后，若內(nèi)外溫差仍然大于20℃，則需要持續(xù)測(cè)溫并通水降溫，直至內(nèi)外溫差持續(xù)低于20℃至。

2 墩身施工線型控制要點(diǎn)

左幅主墩墩身為C45 混凝土1524.1m3，鋼筋432.266t；右幅主墩墩身為C45 混凝土1245.1m3，鋼筋366.108t。墩身模板采用定型鋼模，翻模施工，施工操作臺(tái)支撐固定在外模板的橫肋上，施工人員在操作臺(tái)上進(jìn)行模板固定、鋼筋綁扎、混凝土澆筑，養(yǎng)護(hù)、拆模等工序，操作臺(tái)隨外模標(biāo)準(zhǔn)節(jié)提升。施工要點(diǎn)是測(cè)量控制、模板安裝質(zhì)量、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)。

綜合模板的拉桿的抗剪、混凝土與模板的黏結(jié)力、模板的整體受力、模板高度、穩(wěn)定性和實(shí)用性，將高度確定為為225cm，模板橫向主肋和豎向主肋采用槽鋼（[16 型、[8 型），中橫肋使用扁鋼（厚1cm），縱橫向邊主肋使用角鋼，面板厚度6mm 鋼板。內(nèi)外模板通過(guò)T 型φ20 對(duì)拉桿連接固定。

2.1 墩身模板的配置

模板配置由調(diào)節(jié)段和標(biāo)準(zhǔn)段組成，詳見(jiàn)附圖。標(biāo)準(zhǔn)段由內(nèi)外模各兩節(jié)，每節(jié)高度2.25m，一次支立而成，分層澆筑高度為2.25m，模板接縫采用螺栓接頭，栓孔制作精度要求：定位誤差不大于2mm，傾斜角誤差不大于1.5mm，孔位誤差不大于1mm，空心墩主墩每個(gè)墩身配備兩套模板。

2.2 模板安裝

模板出廠驗(yàn)收合格，現(xiàn)場(chǎng)處理滿足施工需要方可使用。墩身鋼筋安裝完畢后先安裝外側(cè)模板，再安裝內(nèi)側(cè)模板，加固內(nèi)外模板。施工過(guò)程中，上層模板立在已澆筑混凝土的模板上，先安裝外模，再安裝內(nèi)模，兩組模板交替翻用，保證模板安裝牢固穩(wěn)定。相鄰兩塊模板采用螺栓連接、內(nèi)外模間設(shè)T 型拉桿，拉桿按模板預(yù)留孔洞安裝，穿PVC 管保護(hù)，以便利于拆模和避免墩身砼內(nèi)形成孔洞。

2.3 模板的精調(diào)

模板組裝成形后，全部螺栓都應(yīng)留少量松動(dòng)空間，便于精調(diào)。通過(guò)測(cè)量確定調(diào)整方案，前后偏斜可通過(guò)手拉葫蘆拉調(diào)整至合理位置，左右偏斜可在模板底邊的傾斜方向一端塞加墊片調(diào)整實(shí)現(xiàn)。用橡膠條填塞模板之間的縫隙，避免漏漿。模板制作精度和起始模板的調(diào)整精度調(diào)整好后，翻模施工每次的調(diào)整幅度很小。調(diào)整合適后，擰緊螺栓，復(fù)驗(yàn)合格，即可進(jìn)行下道工序。

2.4 測(cè)量控制

墩身定位控制采用全站儀極坐標(biāo)制法，墩身施工測(cè)量控制技術(shù)要求見(jiàn)表1。定位前，利用墩身設(shè)計(jì)的橫向、縱向坐標(biāo)和墩身中心的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，計(jì)算墩身一定高度處斷面點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)建立的首級(jí)測(cè)量控制網(wǎng)，將全站儀架設(shè)通視良好的控制點(diǎn)上，在待定的墩身斷面角點(diǎn)上架立反射鏡，設(shè)計(jì)坐標(biāo)與測(cè)量該點(diǎn)的坐標(biāo)對(duì)比。誤差在±15mm 以內(nèi)，確認(rèn)已定位在預(yù)定的設(shè)計(jì)位置上，若超出誤差范圍，根據(jù)ΔX、ΔY對(duì)模板進(jìn)行調(diào)整并復(fù)測(cè)其坐標(biāo)，直到滿足誤差允許值為止，以消除模板施工在高溫、大風(fēng)、自身荷載下的變形[2]。施工完成后四個(gè)橋墩每2m 高選取一個(gè)平面，每個(gè)橋墩選取20 個(gè)斷面，共選取80 個(gè)斷面進(jìn)行了復(fù)核，每個(gè)橋墩選取平面Ai、Bi、Ci、Di四個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行偏差檢查，統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2，經(jīng)復(fù)核控制效果良好，并對(duì)墩頂?shù)闹芯€位置進(jìn)行復(fù)核，位置偏差均在±5mm 內(nèi)，復(fù)核結(jié)果顯示該方法對(duì)墩身定位控制效果較好。

表1 墩身施工測(cè)量控制技術(shù)要求

表2 平面偏差復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.5 墩身混凝土施工工藝控制

2.5.1 混凝土進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)

嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的每車混凝土必須進(jìn)行坍落度檢測(cè)，滿足160mm～200mm 的試配要求后方能進(jìn)行澆筑。保證混凝土澆筑連續(xù)進(jìn)行，且混凝土攪拌車現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間不超過(guò)2h。

2.5.2 混凝土澆筑

砼的垂直運(yùn)輸30m 以下采用汽車泵一次輸送到位，超過(guò)30m 的采用地泵輸送。地泵選擇在墩身小里程左側(cè)面，搭設(shè)支架并與墩身連接，保證泵管穩(wěn)固豎直伸到墩頂。由于每次澆筑高度均大于2m，需要在泵管前增加2m 長(zhǎng)軟管，泵送時(shí)伸入模內(nèi)，落差小于1m，確保混凝土不離析。在混凝土澆筑時(shí)，不斷檢查模板、鋼筋和預(yù)埋件的牢固性，發(fā)現(xiàn)變形、松動(dòng)、移位時(shí)立即采取對(duì)應(yīng)措施處理。

2.5.3 混凝土振搗

混凝土采用分層澆筑施工，分層振搗。分層澆筑厚度不大于30cm，配備4 個(gè)50 型振搗棒同時(shí)振搗，在振搗上一層時(shí)混凝土?xí)r，應(yīng)插入下層混凝土中5cm 以上，消除上下兩層之間的澆筑接縫，上層混凝土振搗，應(yīng)在下層混凝土初凝之前完成，確保墩身混凝土振搗密實(shí)，且不允許靠模板振動(dòng)，操作時(shí)避免碰撞鋼筋。每個(gè)振搗點(diǎn)持續(xù)時(shí)間20s～30s 為宜，目測(cè)以混凝土表面不再下沉，出現(xiàn)均勻的浮漿和不再冒氣泡為宜。

2.6 模板拆除

混凝土強(qiáng)度能保證其表面及棱角不受損壞時(shí)方可拆模，拆除時(shí)重點(diǎn)保護(hù)墩身棱角部位。將拆除模板與上面已澆筑完畢的模板上下用手拉葫蘆掛緊，并用兩條鋼絲繩連接上下節(jié)模板，拆除周邊螺栓和與上模板連接螺栓，使拆除模板脫落，施工指揮員指揮塔吊落鉤吊住脫落的模板，之后緩慢放松葫蘆，使拆下的模板由塔吊吊住，之后施工人員撤離，指揮員指揮塔吊起吊，將拆下的模板逐個(gè)拆卸，模板處理后再安裝于已澆筑模板上方，順利完成翻模作業(yè)。

2.7 翻模施工

翻模施工簡(jiǎn)圖（圖2），待混凝土澆筑完畢終凝后，按照墩身施工工藝流程（圖3），再繼續(xù)綁扎鋼筋，拆除第一層模板，并將與外模配加的相應(yīng)的內(nèi)模翻升至第四層，每模澆筑高度2.20m 混凝土，形成循環(huán)作業(yè)，直到符合設(shè)計(jì)標(biāo)高。

圖2 墩身翻模施工簡(jiǎn)圖

圖3 墩身施工工藝流程

3 結(jié)論

筆者參與了梯子峪特大橋施工安全質(zhì)量管理，該工程于2019 年5 月獲得了北京市政工程行業(yè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的“北京市政基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)長(zhǎng)城杯工程金質(zhì)獎(jiǎng)證書(shū)”。該文重點(diǎn)闡述了施工過(guò)程中承臺(tái)混凝土的配合比設(shè)計(jì)、施工工藝及養(yǎng)護(hù)方式等措施，控制混凝土的澆注溫度、水泥水化熱溫度、混凝土表面溫度和內(nèi)部最高溫度，避免承臺(tái)混凝土出現(xiàn)內(nèi)部裂縫、貫通裂縫和表面裂縫；橋墩位置偏差控制措施主要從模板配置、模板拼裝、安裝精度控制等方面進(jìn)行管理，復(fù)測(cè)墩身偏位均在允許范圍內(nèi)，控制措施得當(dāng)。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工采取的質(zhì)量管理措施進(jìn)行梳理，對(duì)大體積鋼筋混凝土承臺(tái)和高墩偏位控制兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行總結(jié)，為類似山區(qū)高速公路大跨徑橋梁下構(gòu)施工質(zhì)量控制提供借鑒。