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城子立交收費站以北，路線全長約42km，是全國首例公開招標建設的高速公路政府與社會資本合作（PPP）項目，近期服務于2019 年延慶世園會，遠期與延崇高速公路相接為2022 年冬奧會提供交通保障，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，施工技術難度大、安全風險高、工期緊，是北京興延高速公路的重點控制性工程。承臺結構內(nèi)部裂縫和貫通裂縫對混凝土壽命影響極大，承臺基礎一旦出現(xiàn)問題，不但維修困難，而且對墩身和掛籃連續(xù)箱梁施工都會產(chǎn)生影響，嚴重損害橋體質(zhì)量，保證承臺大體積混凝土質(zhì)量是承臺施工的重點；橋墩是橋梁構造物用以支撐橋梁上部荷載的結構，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，大體積混凝土承臺施工裂縫和高墩線型控制是兩大質(zhì)量控制難點，要在項目實施過程中重點采取措施加以克服。

1 承臺施工防裂控制要點

梯子峪特大橋共四個承臺，澆筑體積分別為1140m3、1050 m3、957.6 m3、882.0 m3，均采用C40 鋼筋混凝土結構。計劃在混凝土施工過程中采取相應措施控制裂縫，解決一次性連續(xù)澆筑施工中的主要問題?；炷潦湛s和內(nèi)外部溫差的疊加形成的收縮應力和溫差應力是導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計、施工工藝、初凝和終凝過程養(yǎng)護等方面采取技術措施：1）混凝土配合比設計時水膠比低，水泥含量偏高，容易導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，在凝結過程中，對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，也是導致大體積混凝土凝固過程中產(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計時，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配碎石和天然砂，在優(yōu)化砼配合比時，確保混凝土強度和穩(wěn)定性的前提下，選擇水泥用量低的配合比，通過添加粉煤灰、減水劑等外加劑調(diào)整配合比。采用密實骨架堆積法混凝土配合比設計，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）混凝土拌合及運輸，盡量降低原材料的入倉初溫，現(xiàn)場設置帶頂棚的料倉，避免粗細骨料曝曬，拌合用水宜采用冷水，水溫較高時可在水箱內(nèi)加入冰塊降溫，物料輸送帶使用全封閉頂棚進行包裹。保證混凝土攪拌的均勻性，首先應保持物料供應的一致性和連續(xù)性，嚴格按照實驗配合比的投料數(shù)量和制拌時間要求，及時抽檢制拌混凝土的塌落度是否滿足要求。砼運輸根據(jù)道路通行條件，合理安排混凝土運輸車輛，應避免運輸車輛現(xiàn)場等待時間太長，若等待時間較長，入模前應進行二次攪拌，確?；炷恋木鶆蛐?，盡量保持勻速澆筑和連續(xù)供應。3）夏季混凝土澆筑宜選擇在傍晚、夜間澆筑，因為此時氣溫偏低，混凝土入模溫度偏低，澆筑混凝土時從短邊開始，沿長邊方向進行澆筑，要求在逐層澆筑過程中，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；振搗時不能只振搗混凝土表面，振搗棒應插入澆筑層深度5cm 以上，消除新舊層的分層現(xiàn)象，操作時快插慢提，出現(xiàn)浮漿和沒有氣泡冒出止，防止過振和漏振。混凝土收面時，要進行2～3次搓平、抹壓?，F(xiàn)場須配備應急電源，發(fā)生停電時，能確保澆筑正常進行，放置減水劑、緩凝劑，保溫保濕覆蓋材料備用。4）承臺內(nèi)部布置降溫循環(huán)水管，混凝土澆筑后水化熱反應迅速，混凝土內(nèi)部溫度較外部偏高，容易引起開裂，預埋鋼管注水，讓水流在混凝土內(nèi)部流過，以降低混凝土內(nèi)部溫度；在承臺鋼筋安裝完成后，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鋼筋沖突時，適當調(diào)整冷卻水管的位置，確保主筋滿足設計要求，冷卻水管預留的進出水口要高出承臺表面0.6m以上，混凝土澆筑完成即可通水冷卻，設置據(jù)承臺一定距離的循環(huán)水池，可以使出水冷卻循環(huán)使用，達到節(jié)水的目的，通水時間和水流速度主要依據(jù)測溫孔獲得的內(nèi)部溫度決定，一般通水時間不少于一周，冷卻結束后冷卻水管用C40 微膨脹水泥漿填充密室。梯子峪特大橋左、右幅承臺，在承臺內(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?；炷翝仓白M冷卻水防止管道堵塞。降溫管埋設布置如圖1。

圖1 冷卻水管布置示意圖

澆筑后及時覆蓋灑水，由于混凝土表面水分損失較快，容易引起混凝土表面開裂，及時覆蓋灑水有利于混凝土強度上升及混凝土表面不易開裂。澆筑完成后，通過測溫孔動態(tài)記錄混凝土內(nèi)部溫度變化，根據(jù)內(nèi)部溫度變化進行養(yǎng)護，及時調(diào)整措施，將內(nèi)外溫差控制在設計允許范圍內(nèi)，混凝土內(nèi)溫測溫孔應預留在有代表性的位置，所有測溫孔按順序編號[3]，預埋管壁較厚內(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，待混凝土初凝后方可取出，孔口設置保護蓋防止堵塞，安排實驗員和技術員為一組，每天不少于4 次測溫，持續(xù)時間不少于一周，測溫時出現(xiàn)溫差大于20℃，應加快循環(huán)冷卻水管的循環(huán)速率，循環(huán)水池中加冰塊降低水溫，達到縮小溫差的目標，測溫和循環(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

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，施工操作臺支撐固定在外模板的橫肋上，施工人員在操作臺上進行模板固定、鋼筋綁扎、混凝土澆筑，養(yǎng)護、拆模等工序，操作臺隨外模標準節(jié)提升。施工要點是測量控制、模板安裝質(zhì)量、混凝土澆筑及養(yǎng)護。

綜合模板的拉桿的抗剪、混凝土與模板的黏結力、模板的整體受力、模板高度、穩(wěn)定性和實用性，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T 型φ20 對拉桿連接固定。

2.1 墩身模板的配置

模板配置由調(diào)節(jié)段和標準段組成，詳見附圖。標準段由內(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，空心墩主墩每個墩身配備兩套模板。

2.2 模板安裝

模板出廠驗收合格，現(xiàn)場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模板，再安裝內(nèi)側模板，加固內(nèi)外模板。施工過程中，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T 型拉桿，拉桿按模板預留孔洞安裝，穿PVC 管保護，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，全部螺栓都應留少量松動空間，便于精調(diào)。通過測量確定調(diào)整方案，前后偏斜可通過手拉葫蘆拉調(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，復驗合格，即可進行下道工序。

2.4 測量控制

墩身定位控制采用全站儀極坐標制法，墩身施工測量控制技術要求見表1。定位前，利用墩身設計的橫向、縱向坐標和墩身中心的設計坐標，計算墩身一定高度處斷面點的設計坐標。結合現(xiàn)場已經(jīng)建立的首級測量控制網(wǎng)，將全站儀架設通視良好的控制點上，在待定的墩身斷面角點上架立反射鏡，設計坐標與測量該點的坐標對比。誤差在±15mm 以內(nèi)，確認已定位在預定的設計位置上，若超出誤差范圍，根據(jù)ΔX、ΔY對模板進行調(diào)整并復測其坐標，直到滿足誤差允許值為止，以消除模板施工在高溫、大風、自身荷載下的變形[2]。施工完成后四個橋墩每2m 高選取一個平面，每個橋墩選取20 個斷面，共選取80 個斷面進行了復核，每個橋墩選取平面Ai、Bi、Ci、Di四個頂點進行偏差檢查，統(tǒng)計見表2，經(jīng)復核控制效果良好，并對墩頂?shù)闹芯€位置進行復核，位置偏差均在±5mm 內(nèi)，復核結果顯示該方法對墩身定位控制效果較好。

表1 墩身施工測量控制技術要求

表2 平面偏差復測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

2.5 墩身混凝土施工工藝控制

2.5.1 混凝土進場檢測

嚴格控制進場混凝土質(zhì)量，對進場的每車混凝土必須進行坍落度檢測，滿足160mm～200mm 的試配要求后方能進行澆筑。保證混凝土澆筑連續(xù)進行，且混凝土攪拌車現(xiàn)場等待時間不超過2h。

2.5.2 混凝土澆筑

砼的垂直運輸30m 以下采用汽車泵一次輸送到位，超過30m 的采用地泵輸送。地泵選擇在墩身小里程左側面，搭設支架并與墩身連接，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 長軟管，泵送時伸入模內(nèi)，落差小于1m，確保混凝土不離析。在混凝土澆筑時，不斷檢查模板、鋼筋和預埋件的牢固性，發(fā)現(xiàn)變形、松動、移位時立即采取對應措施處理。

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50 型振搗棒同時振搗，在振搗上一層時混凝土時，應插入下層混凝土中5cm 以上，消除上下兩層之間的澆筑接縫，上層混凝土振搗，應在下層混凝土初凝之前完成，確保墩身混凝土振搗密實，且不允許靠模板振動，操作時避免碰撞鋼筋。每個振搗點持續(xù)時間20s～30s 為宜，目測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

混凝土強度能保證其表面及棱角不受損壞時方可拆模，拆除時重點保護墩身棱角部位。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)，直到符合設計標高。

圖2 墩身翻模施工簡圖

圖3 墩身施工工藝流程

3 結論

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)會頒發(fā)的“北京市政基礎設施結構長城杯工程金質(zhì)獎證書”。該文重點闡述了施工過程中承臺混凝土的配合比設計、施工工藝及養(yǎng)護方式等措施，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行管理，復測墩身偏位均在允許范圍內(nèi)，控制措施得當。對現(xiàn)場施工采取的質(zhì)量管理措施進行梳理，對大體積鋼筋混凝土承臺和高墩偏位控制兩個關鍵環(huán)節(jié)進行總結，為類似山區(qū)高速公路大跨徑橋梁下構施工質(zhì)量控制提供借鑒。