超韌性混凝土鋼路橋施工工藝分析

周宴平

近年來，許多現(xiàn)有道路橋梁為滿足日益提升的交通需求，紛紛進(jìn)行拓寬改建。超高韌性混凝土作為一種新型混凝土，與標(biāo)準(zhǔn)混凝土相比，其韌性與強(qiáng)度更高，由于適用性較好，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于鋼路橋施工過程中，能夠有效避免橋面結(jié)構(gòu)疲勞開裂等不良問題的發(fā)生，本文以福州洪塘大橋拓寬改建工程為例，分析超韌性混凝土鋼路橋施工工藝，以供參考。

一、超高韌性混凝土相關(guān)概述

超高韌性混凝土簡稱為STC，主要的組成成分包括：減水劑、普通混凝土組成材料、鋼纖維以及礦物摻和料等，以上材料按照一定比例混合后，經(jīng)水拌和，最后凝結(jié)硬化，通過一段時(shí)間養(yǎng)護(hù)后形成，其耐久性、韌性以及抗彎強(qiáng)度更高。具備較多特點(diǎn)：第一，抗彎拉強(qiáng)度較高，可達(dá)到常規(guī)混凝土的7倍左右；第二，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)層也會在一定程度上起到受力作用，提升了結(jié)構(gòu)剛度，并且，減少了鋼結(jié)構(gòu)開裂問題的出現(xiàn)；第三，STC通過高溫蒸汽的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好；第四，使用壽命長，同時(shí)在后期養(yǎng)護(hù)上不會產(chǎn)生較高的成本，根據(jù)設(shè)計(jì)年限將瀝青磨耗層換新即可；第五，由于這一混凝土的構(gòu)成成分均為細(xì)粒成分，因此其內(nèi)部密實(shí)度較高，降低了內(nèi)部缺陷問題的出現(xiàn)。主要的工作原理為：STC自身具備較多優(yōu)勢，實(shí)際應(yīng)用中充分利用STC的抗拉、耐久、抗裂等特點(diǎn)，與橋梁鋼板經(jīng)剪力釘進(jìn)行固定，通過相應(yīng)措施，例如密集配筋等，起到提升橋面結(jié)構(gòu)性能。

二、工程概況

本工程為福州洪塘大橋拓寬改建工程，線路總長2.2078km左右，東側(cè)橋頭洪塘立交處是工程的起點(diǎn)位置（K0+000），終點(diǎn)位置在洪塘大橋西橋頭附近，相接于國賓大道（K2+207.782），整條線路自東往西布設(shè)，沿線主要控制點(diǎn)較多。橋梁通航等級為內(nèi)航IV級航道，抗震措施為8度，設(shè)計(jì)荷載為城-A級；主線按雙向八車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為60km/h，路基寬度為47.5m，匝道設(shè)計(jì)速度為30～35km/h，寬度為9.0m。

三、超韌性混凝土鋼路橋施工工藝

1.總體施工工藝及總體規(guī)劃

總體施工工藝：本工程總體施工流程共分為六個(gè)步驟，步驟一，栓釘焊接；步驟二，鋼筋安裝；步驟三，STC攤鋪、澆筑；步驟四，STC濕養(yǎng)；步驟五，STC層高溫蒸養(yǎng)；步驟六，STC層糙化。

施工總體規(guī)劃：實(shí)際施工環(huán)節(jié)，為不影響公共交通，先進(jìn)行縱主梁兩側(cè)鋼箱梁施工，暫時(shí)不將原橋梁拆除，待接通兩側(cè)引橋后，在新建橋上通車，封閉原橋梁交通后予以拆除，隨后連接兩幅鋼箱梁的橫梁，從而構(gòu)成一個(gè)新的橋梁。實(shí)際施工過程中，主要從兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行主橋施工，環(huán)節(jié)一，進(jìn)行兩側(cè)新建橋梁的STC施工，利用濕拌機(jī)將STC干混料加水?dāng)嚢璩尚停S后利用翻斗車將其運(yùn)輸至橋下，通過混凝土泵車運(yùn)至攤鋪機(jī)中，開展攤鋪工作。單側(cè)400米長分兩次施工完成，利用S形鋼板接縫。環(huán)節(jié)二，將原有橋梁拆除，成功連接兩幅鋼箱梁的橫梁后，分兩次做好STC的澆筑工作，根據(jù)兩側(cè)橫坡方向分別進(jìn)行施工。隨后按照環(huán)節(jié)一的步驟再次進(jìn)行STC的攤鋪工作，還應(yīng)對其進(jìn)行整平處理。

2.具體施工方案

（1）焊接栓釘

第一，清潔橋面，保證橋面上方干燥無雜質(zhì)；第二，焊接前需要將焊釘上的雜質(zhì)清除干凈，還應(yīng)保證瓷環(huán)干燥不潮濕。第三，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在橋面板上確定出栓釘位置，并做好標(biāo)記，兩側(cè)栓釘與焊縫中心相距7.5cm，并且栓釘間距偏差不可超過5mm。第四，若鋼主梁拼接焊縫與栓釘位置存在沖突，不可直接進(jìn)行焊接，需要使栓釘位置與焊縫邊緣相距3cm左右。第五，為保證焊接處鋼面板光滑無雜質(zhì)，需要做好橋面板栓釘位置打磨工作。第六。焊接環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照焊接要求進(jìn)行，控制好焊接質(zhì)量，不可出現(xiàn)熔透或焊接面不全等問題。第七，焊接完成后，需要清除焊渣等雜物，同時(shí)，利用重物橫向敲擊栓釘，若出現(xiàn)歪斜或脫落等不良情況，則需要重新焊接。

（2）鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)環(huán)節(jié)，需要確保鋼筋進(jìn)場質(zhì)量，必須使用試驗(yàn)合格的鋼筋。為便于施工，將鋼筋事先放置于方木上，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，將鋼筋切割成所需長度，進(jìn)行搭接、布置，搭接長度應(yīng)≥20cm。隨后，綁扎鋼筋，綁扎前需要深入了解施工圖紙，并對鋼筋網(wǎng)布置圖、所需鋼筋數(shù)量等進(jìn)行核對。實(shí)際鋪設(shè)環(huán)節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容如下：第一，STC層內(nèi)需要配置HRB400級帶肋鋼筋網(wǎng)，所有鋼筋直徑均為10mm，最小凈保護(hù)層厚度為15mm。鋼筋布置數(shù)量以及間距受剪力釘縱橫向標(biāo)準(zhǔn)間距影響，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督為100mm時(shí)，布置數(shù)量為3根，間距為33.3mm，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)間距為150mm時(shí)，布置數(shù)量為4根，間距為37.5mm。第二，在鋼橋面面板上放置墊款，用于放置鋼筋網(wǎng)，無需綁扎。此外，為防止受壓時(shí)下陷，鋪設(shè)的鋼筋墊條可以盡量密集一些。第三，鋼筋綁扎時(shí)，選擇左右扣綁扎或者成“八”字形綁扎，防止成“八”字形，扎絲末端應(yīng)朝向鋼面板。此外，需要注意搭接處的鋼筋長度、面積以及位置等，均要符合搭接要求，以確保實(shí)際綁扎效果。綁扎完畢后，需要進(jìn)行鋼筋網(wǎng)檢驗(yàn)，找出不合格的位置，重新進(jìn)行綁扎，保證整體質(zhì)量。

（3）STC澆筑施工

第一，開始澆筑前需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，包括：調(diào)試機(jī)械設(shè)備、準(zhǔn)備原材料、橋面清洗、處理施工縫等等。

第二，當(dāng)準(zhǔn)備工作完成后，進(jìn)行STC拌合，需要經(jīng)歷干拌與濕拌兩道工序，分別進(jìn)行闡述，首先，STC干拌。該工序是在干拌工廠進(jìn)行，根據(jù)設(shè)計(jì)配合比將相應(yīng)原材料混合在一起，通過電子稱量系統(tǒng)確定出STC核心料以及水泥、石英砂的具體重量，將稱量誤差控制在±2%。選擇專用干拌機(jī)攪拌十五分鐘，攪拌均勻后將其放入儲存桶中，運(yùn)輸及存放環(huán)節(jié)需要做好防塵及防潮工作，以免對其性能產(chǎn)生影響。其次，STC濕拌。濕拌環(huán)節(jié)需要配備專用的濕拌機(jī)，選擇按桶計(jì)量的方式，將STC干混料倒入濕拌機(jī)中，按照相應(yīng)比例加水進(jìn)行攪拌，待STC流化后，再繼續(xù)攪拌兩分鐘，坍落度現(xiàn)場檢測合格后，以備施工。

第三，STC攤鋪整平。行車道各施工分段配備一臺攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，在工作橋上完成后續(xù)工作。攤鋪工作進(jìn)行前，需要對攤鋪機(jī)進(jìn)行細(xì)致檢查，確保各裝置均處于正常狀態(tài)下，并且確保料斗濕潤；通過坍落度、實(shí)際攤鋪厚度等，確定攤鋪速度，進(jìn)行連續(xù)性施工，以免出現(xiàn)初凝問題；為保證攤鋪質(zhì)量，需要安排專業(yè)檢查攤鋪厚度，發(fā)現(xiàn)不合理及時(shí)做出調(diào)整；對于機(jī)械無法攤鋪的位置，可以進(jìn)行人工布料，攤鋪完畢做振搗密實(shí)處理，振搗應(yīng)達(dá)到較好的密實(shí)效果，不可出現(xiàn)拌合物離析情況。

第四，人工抹面。實(shí)際澆筑環(huán)節(jié)會有局部表面存在缺陷這一問題，因此，需要進(jìn)行人工抹面修復(fù)，可在工作橋上完成這一工作。抹面完成后，STC表面應(yīng)光滑、無缺陷，成型后需要用鋁合金直尺檢測其表面平整度，找出不符合要求的位置及時(shí)處理。

第五，保濕養(yǎng)護(hù)。攤鋪STC后需要對其進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，具體養(yǎng)護(hù)流程為：高壓水槍水霧噴射→覆蓋節(jié)水保濕膜→澆水保濕。并且人工抹面后需要灑水并覆蓋保濕養(yǎng)生膜，該環(huán)節(jié)應(yīng)做好巡查，及時(shí)處理保濕膜缺水或者未能完全覆蓋等問題。

（4）STC層表面糙化

該環(huán)節(jié)主要是利用旋轉(zhuǎn)的葉輪，按照相應(yīng)的速度將鋼丸拋出，使其撞擊被處理表面，從而起到增加粗糙度、去除相應(yīng)雜質(zhì)的作用。STC表面糙化的主要目的是確保混凝土表面較好的抗滑性能，提升STC層與表面磨耗層的粘結(jié)效果。

四、結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段，超韌性混凝土已逐漸被廣泛用于道路橋梁工程建設(shè)中，為取得較好的應(yīng)用效果，需要對其施工工藝做出重點(diǎn)研究，本文以福州洪塘大橋拓寬改建工程為例，對超韌性混凝土鋼路橋施工工藝做出細(xì)致分析，詳細(xì)闡述幾項(xiàng)重點(diǎn)施工內(nèi)容，在后期工作中，相關(guān)人員還應(yīng)對其進(jìn)行進(jìn)一步探索，以確保超韌性混凝土價(jià)值的進(jìn)一步體現(xiàn)，不斷促進(jìn)我國鋼路橋工程的良好發(fā)展。