青海地區(qū)公路橋梁預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量提升關(guān)鍵措施研究*

張建鵬，景晶晶

（1.青海西互高速公路管理有限公司，青海 西寧810008；2.江蘇開放大學(xué) 建筑工程學(xué)院，江蘇 南京210036）

1 概述

在新時(shí)代交通強(qiáng)國建設(shè)背景下，公路工程建設(shè)實(shí)體質(zhì)量水平要求越來越高，青海省交通工程建設(shè)領(lǐng)域迎來重大的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。隨著交通工程建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的趨勢(shì)，青海省交通運(yùn)輸廳組織編制了《青海省公路建設(shè)管理指南》（第二分冊(cè)管理機(jī)構(gòu)與工地建設(shè)）[1]，全面推行工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，精細(xì)管控公路工程預(yù)制梁板實(shí)體質(zhì)量，提高工程耐久性。工程耐久性一直以來都是交通工程建設(shè)者們關(guān)注的重點(diǎn)，多位學(xué)者從耐久性設(shè)計(jì)[2-6]、鋼筋保護(hù)層厚度控制[7]、外觀質(zhì)量[8-9]等多方面開展了一系列研究，也取得了一系列成果。然而，現(xiàn)有研究中，針對(duì)施工過程中具體的工程耐久性提升措施研究還尚顯不足，且對(duì)橋梁預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量提升的針對(duì)性也不夠強(qiáng)。

同時(shí)，交通運(yùn)輸部品質(zhì)工程理念的提出，更是對(duì)公路工程建設(shè)提出了更高的要求，追求工程內(nèi)在質(zhì)量和外在品味的有機(jī)統(tǒng)一。2017 年底，交通運(yùn)輸部印發(fā)的《公路水運(yùn)品質(zhì)工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》[10]中明確提出工程建設(shè)項(xiàng)目的“耐久性控制指標(biāo)符合項(xiàng)目質(zhì)量管理要求，混凝土關(guān)鍵指標(biāo)質(zhì)量控制均勻性高”，其中混凝土關(guān)鍵指標(biāo)包括主要構(gòu)件混凝土強(qiáng)度（以28 天齡期強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算）標(biāo)準(zhǔn)差和鋼筋保護(hù)層厚度（工后）合格率，要求主要構(gòu)件混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差小于1.5，鋼筋保護(hù)層厚度合格率大于95%。

青海省交通運(yùn)輸廳印發(fā)的《青海省公路工程品質(zhì)提升三年（2018-2020 年）攻關(guān)行動(dòng)實(shí)施方案》[11]中，也明確指出青海省公路橋梁建設(shè)，仍存在鋼筋加工安裝不規(guī)范、智能張拉與壓漿關(guān)鍵工序質(zhì)量控制不嚴(yán)、預(yù)制梁板幾何尺寸控制不精準(zhǔn)、墩臺(tái)垂直度控制不嚴(yán)、工后鋼筋保護(hù)層厚度合格率不高、濕接縫施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等問題，應(yīng)大力推廣橋梁施工標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化程度，切實(shí)提高寒冷地區(qū)橋梁工程質(zhì)量，提升橋梁使用耐久性。

為此以西寧至互助一級(jí)公路擴(kuò)能改造工程項(xiàng)目（以下簡稱“西互項(xiàng)目”）預(yù)制梁板的混凝土關(guān)鍵指標(biāo)為研究對(duì)象，通過分析質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，深入剖析混凝土強(qiáng)度均勻性差、鋼保層厚度合格率不高的問題，并從施工工藝、原材料、機(jī)械設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)管理等方面提出質(zhì)量提升關(guān)鍵措施，提煉總結(jié)先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，形成可復(fù)制可推廣的特色經(jīng)驗(yàn)做法，切實(shí)提高青海地區(qū)預(yù)制梁板工程實(shí)體質(zhì)量。

2 預(yù)制梁板質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

西互項(xiàng)目地處西寧市和海東市互助縣境內(nèi)，位于青海省東北部，是《青海省省道網(wǎng)規(guī)劃（2014-2030 年）》5 條放射線中“省道101 線西寧高速”的重要組成部分，也是加強(qiáng)西寧市向周邊地區(qū)輻射的高速路網(wǎng)重要組成部分。路線全長42.78 公里，設(shè)計(jì)速度100 公里/小時(shí)，概算投資35.85 億元，其中共設(shè)大橋2354.6m/9 座，中橋622.84m/7 座。西互項(xiàng)目推行工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，作為青海省首批橋梁裝配化施工試點(diǎn)，橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)制化率達(dá)到70%。

為深入了解西互項(xiàng)目預(yù)制梁板在實(shí)體質(zhì)量方面存在的問題，對(duì)大莊大橋預(yù)制梁板的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差、鋼筋保護(hù)層厚度合格率進(jìn)行了檢測(cè)和評(píng)定，其中混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差根據(jù)《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 23-2011），采用回彈法進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)，按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE30-2005）評(píng)定，后經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；鋼筋保護(hù)層厚度根據(jù)《混凝土中鋼筋檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 152-2008），采用電磁感應(yīng)法進(jìn)行工后鋼筋保護(hù)層厚度的無損檢測(cè)，按《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)范》（JTG/T J21-2011）評(píng)定（鋼筋保護(hù)厚度特征值與設(shè)計(jì)值比值介于0.9～1.3 的為合格），后統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出合格率。

經(jīng)實(shí)地檢測(cè)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，大莊大橋預(yù)制梁板的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為2.088，鋼筋保護(hù)層厚度合格率僅為61.6%?；炷翉?qiáng)度均勻性差，鋼筋保護(hù)層厚度合格率低，預(yù)制梁板實(shí)體質(zhì)量、耐久性存在嚴(yán)重問題。

3 預(yù)制梁板存在的主要問題及原因分析

從上述預(yù)制梁板檢測(cè)指標(biāo)的質(zhì)量數(shù)據(jù)分析可以看出，預(yù)制梁板鋼筋保護(hù)層厚度合格率較低，混凝土強(qiáng)度離散程度大、均勻性不高等問題嚴(yán)重，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查和反推各施工環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)西互項(xiàng)目預(yù)制梁板在混凝土強(qiáng)度、鋼筋加工和安裝、混凝土澆筑等方面存在施工精度不足、質(zhì)量控制不嚴(yán)等現(xiàn)象?；诖?，圍繞施工工藝、材料、機(jī)械設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)管理四個(gè)方面開展原因分析。

3.1 混凝土性能問題

3.1.1 混凝土強(qiáng)度偏低

表現(xiàn)為混凝土構(gòu)件強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。其原因包括：（1）施工工藝：配合比不符合要求或未按集料含水率變化及時(shí)調(diào)整施工配合比。（2）材料：水泥受潮，水泥強(qiáng)度等級(jí)降低，影響混凝土強(qiáng)度；碎石的壓碎值、針片狀、級(jí)配等指標(biāo)達(dá)不到要求，砂石料的含泥量過大，黃砂中含有較多的木炭、卵石、貝殼、泥塊等雜質(zhì)，黃砂的級(jí)配差，石英含量低；水泥、砂、石料和拌和用水計(jì)量不準(zhǔn)確或根本就沒有計(jì)量；混凝土拌和用水不符合要求；摻加的外加劑不符合要求。（3）現(xiàn)場(chǎng)管理：未按照施工規(guī)范做好混凝土養(yǎng)生措施。

3.1.2 混凝土強(qiáng)度不均勻

表現(xiàn)為28 天抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差偏大。其原因包括：（1）施工工藝：配合比的設(shè)計(jì)不合理；澆筑過程中振搗不均勻，部分位置振搗不足或過振；拌合時(shí)間不足；未根據(jù)濕度、溫度等情況動(dòng)態(tài)調(diào)整養(yǎng)生方案；養(yǎng)生時(shí)未能保證混凝土各處養(yǎng)生條件均勻，比如灑水不均勻、蒸養(yǎng)時(shí)溫度變化大。（2）材料：水泥、砂石料等原材質(zhì)量不穩(wěn)定；外加劑、摻合料等材料不穩(wěn)定；混凝土和易性不好，澆筑時(shí)產(chǎn)生離析。（3）機(jī)械設(shè)備：拌合樓計(jì)量系統(tǒng)精確度不足，計(jì)量不準(zhǔn)確；罐車運(yùn)輸過程中攪拌速率不穩(wěn)定；發(fā)生擁堵，運(yùn)輸時(shí)間不可控；現(xiàn)場(chǎng)落料方式（泵送、滑槽和直接下料）不一致；振搗設(shè)備不配套；拌合樓工作不穩(wěn)定。（4）現(xiàn)場(chǎng)管理：未根據(jù)材料及現(xiàn)場(chǎng)情況動(dòng)態(tài)調(diào)整施工配合比；現(xiàn)場(chǎng)組織不合理，澆筑過程不連續(xù)；未有效執(zhí)行養(yǎng)生方案；技術(shù)交底不到位。

3.2 鋼筋保護(hù)層問題

3.2.1 鋼筋加工精度

表現(xiàn)為長度、角度加工偏差不符合規(guī)范要求。其原因包括：（1）施工工藝：配料計(jì)算長度不準(zhǔn)確；鋼筋在堆放中產(chǎn)生扭曲，角度偏差；鋼筋半成品在裝卸、運(yùn)輸或堆放過程中發(fā)生扭曲、變形，外形尺寸不符合要求。（2）材料：鋼筋進(jìn)場(chǎng)即扭曲；鋼筋粗細(xì)不均，給加工帶來障礙。（3）機(jī)械設(shè)備：加工設(shè)備自動(dòng)化程度低；很多設(shè)備處于半自動(dòng)化，人工操作困難；加工設(shè)備加工精度較低，偏差較大；加工設(shè)備使用磨損大。（4）現(xiàn)場(chǎng)管理：很多新設(shè)備，操作人員不熟練，操作不規(guī)范；管理人員過分依賴設(shè)備，不對(duì)半成品進(jìn)行檢驗(yàn)；鋼筋加工及安裝放樣不準(zhǔn)確。

3.2.2 安裝精度

（1）鋼筋定位不準(zhǔn)確。其原因包括：a.施工工藝：部分鋼筋圖設(shè)計(jì)不合理，鋼筋太過密集，現(xiàn)場(chǎng)無法準(zhǔn)確定位；測(cè)量放樣存在偏差。b.材料：鋼筋加工半成品精度不高；鋼筋骨架存在局部變形。c.機(jī)械設(shè)備：鋼筋胎架制作精度誤差大；鋼筋胎架使用過程中變形及基礎(chǔ)沉降。d.現(xiàn)場(chǎng)管理：作業(yè)人員未按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)定位進(jìn)行安裝；安裝不夠牢固，致使偏離設(shè)計(jì)定位；骨架運(yùn)輸、吊裝及存放不規(guī)范，存在局部變形。（2）連接方式不夠穩(wěn)固（焊接、機(jī)械連接、綁扎）。其原因包括：a.施工工藝：焊接方式選取不當(dāng)；焊接中電流、引弧高度、下送速度不正確。b.材料：焊條質(zhì)量不合格；連接套筒不符合規(guī)范要求；扎絲質(zhì)量不合格。c.機(jī)械設(shè)備：鋼筋滾絲設(shè)備加工精度較低，偏差較大。d.現(xiàn)場(chǎng)管理：作業(yè)人員不熟練，操作不規(guī)范；作業(yè)人員責(zé)任心不強(qiáng)，未把握焊縫/搭接長度，未有效清理焊渣/扎絲規(guī)范綁扎；鋼筋絲頭未打磨平整，加工完后未有效保護(hù)。（3）鋼筋骨架吊裝偏差。其原因包括：a.施工工藝：吊點(diǎn)選取不當(dāng)；吊裝方法不正確。b.材料：吊裝架剛度不足。c.現(xiàn)場(chǎng)管理：未有效執(zhí)行吊裝方案；吊點(diǎn)不足；指揮吊裝作業(yè)不規(guī)范。（4）模板安裝及混凝土施工影響。其原因包括：a.施工工藝：模板粗暴安裝，對(duì)鋼筋骨架造成擾動(dòng)；混凝土振搗過振，對(duì)鋼筋骨架造成擾動(dòng)。b.材料：模板剛度不足，變形；模板表面不平整；保護(hù)層墊塊不合格、墊塊密度不夠。c.現(xiàn)場(chǎng)管理：模板拼裝過程不規(guī)范；振搗過程中過振；保護(hù)層墊塊安裝數(shù)量不足；澆筑過程中模板存在位移。

3.2.3 鋼筋保護(hù)層厚度偏差較大

表現(xiàn)為鋼筋保護(hù)層實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。其原因包括：a.施工工藝：鋼筋保護(hù)層墊塊設(shè)置偏少、偏小、不規(guī)范，定位不準(zhǔn)確；混凝土澆筑時(shí)對(duì)鋼筋骨架擾動(dòng)較大。b.材料：鋼筋骨架扭曲、變形嚴(yán)重；模板尺寸不準(zhǔn)確，偏差較大或模板剛度不足，支撐固定不牢，施工出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象。c.現(xiàn)場(chǎng)管理：作業(yè)人員未按技術(shù)交底內(nèi)容落實(shí)施工；現(xiàn)場(chǎng)管理人員巡查、核查不足，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題；技術(shù)交底不到位。

4 質(zhì)量提升措施

4.1 混凝土性能提升措施

一是從源頭把關(guān)，經(jīng)多方實(shí)地比選，選取優(yōu)質(zhì)砂石料、水泥、外加劑。二是料倉大棚及拌合機(jī)、上料倉采用全鋼結(jié)構(gòu)全封閉結(jié)構(gòu)，所有進(jìn)場(chǎng)車輛一律經(jīng)過洗車池沖洗，防止外來污染物污染材料。三是加強(qiáng)原材料、半成品和成品的進(jìn)場(chǎng)監(jiān)管及取樣檢測(cè)工作，把好工程質(zhì)量第一關(guān)。四是重視原材料及混凝土配合比，控制混凝土拌和用水量、水膠比、外加劑等。五是經(jīng)試驗(yàn)確定混凝土施工工藝參數(shù)。如混凝土坍落度范圍、澆筑順序、分層厚度、振搗時(shí)間、提棒速度、混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)齡期的一致性等。六是強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)組織，確保工序作業(yè)銜接合理。七是攪拌用水設(shè)庫，配備電加熱設(shè)備，合理選擇混凝土澆筑時(shí)間，運(yùn)輸罐車采取保溫措施，穩(wěn)定混凝土入模溫度。八是配備數(shù)量足夠、合適的振搗設(shè)備，實(shí)行混凝土振搗分區(qū)劃塊，選擇有經(jīng)驗(yàn)的振搗工進(jìn)行施工作業(yè)。九是采用強(qiáng)制式攪拌設(shè)備，保證充分的拌和時(shí)間，每盤混凝土攪拌時(shí)間不少于120s，對(duì)于摻纖維等材料的混凝土，適當(dāng)延長攪拌時(shí)間，防止混凝土強(qiáng)度不均勻。十是采用拌和站信息化管理系統(tǒng)，運(yùn)用信息化手段，通過采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，運(yùn)用傳輸、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析等手段，達(dá)到混凝土生產(chǎn)監(jiān)控及質(zhì)量追溯的目的，確保混凝土質(zhì)量。最后是針對(duì)青海地區(qū)高寒、日溫差大、干燥等特點(diǎn)制定合理的養(yǎng)生措施，實(shí)時(shí)對(duì)時(shí)間、溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)控。

4.2 鋼保合格率提升措施

一是采用智能數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行抽檢，保證鋼筋加工精確度。二是采用鋼筋綁扎專用胎具，對(duì)底、腹板及頂板鋼筋進(jìn)行限位，另外輔以拉線、靠尺等手段進(jìn)行定位綁扎，提高鋼筋的精準(zhǔn)度。三是在批量鋼筋加工前采用首件鋼筋認(rèn)可制度，對(duì)梁體每種型號(hào)鋼筋進(jìn)行試加工，嚴(yán)格比對(duì)1：1 鋼筋大樣圖，直至尺寸完全吻合后將尺寸與彎曲角度輸入數(shù)控鋼筋彎曲中心后批量生產(chǎn)。四是提高鋼筋綁扎胎架和鋼筋籠吊具剛度，減少鋼筋骨架形變。五是針對(duì)不同部位采用不同形式的高強(qiáng)砂漿墊塊，墊塊的厚度根據(jù)首件試驗(yàn)確定。六是根據(jù)保護(hù)層厚度選擇相應(yīng)尺寸的墊塊，嚴(yán)格控制保護(hù)層墊塊尺寸和強(qiáng)度，尺寸誤差不得超過1mm，強(qiáng)度不小于結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度。七是保護(hù)層墊塊數(shù)量不得少于圖紙或規(guī)范要求，按梅花形布置，并且保證均勻，腹板底部等受力較大部位適當(dāng)加密。八是提高測(cè)量放樣精度，并嚴(yán)格按照測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)放樣尺寸進(jìn)行定位。九是采用扁擔(dān)梁或增加加強(qiáng)鋼筋的方式多點(diǎn)平衡吊裝，并采用專用運(yùn)輸車運(yùn)輸鋼筋，減少變形。十是嚴(yán)格按照測(cè)量放樣尺寸安裝模板，并控制好垂直度，并增加模板支撐的剛度，防止模板位移。

5 結(jié)束語

公路橋梁施工裝配化是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的主流，青海地區(qū)公路橋梁預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量水平受原材料、模板、加工精度、工藝控制、技能水平、現(xiàn)場(chǎng)管理，甚至高原氣候條件等因素影響，現(xiàn)階段實(shí)體質(zhì)量水平尚有待提升。通過對(duì)青海地區(qū)公路橋梁預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量提升關(guān)鍵措施的研究，深入剖析青海省預(yù)制梁板存在的質(zhì)量問題以及產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量提升措施，為切實(shí)提高青海地區(qū)公路橋梁預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量提供技術(shù)支撐。

在交通強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、品質(zhì)工程的發(fā)展潮流下，需要我們交通建設(shè)者以高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，多角度、多維度、多層次、全方位地去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，切實(shí)提高實(shí)體質(zhì)量，力爭打造優(yōu)質(zhì)耐久的工程項(xiàng)目。