城市現澆箱梁頂板混凝土提漿整平關鍵技術

黃 為 梁

（中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

隨著社會的發展，交通需求量不斷上升，越來越多的現澆箱梁橋面應用于城市道路建設中。傳統的梁面板混凝土澆筑施工工藝是由人工整平收面完成的，效率和控制水平較低，不能滿足橋面平整度和坡率的要求。為了解決此問題，本文圍繞激光攤鋪機在現澆箱梁頂板混凝土澆筑和提漿整平中的應用進行研究，以此提升該項施工技術水平，保證橋梁施工整體質量。

1 工程概述

廈門市第二東通道工程A4 合同段主要以高架橋現澆箱梁施工為主，其中翔安西路互通主線橋共計19 聯，起訖樁號為K30+611.900 ～K32+686.900，橋長2 075 m。上部結構為預應力混凝土連續箱梁，下部結構采用花瓶墩、鉆孔灌注樁基礎。橋梁（31.5～38）m 跨為等高箱梁，（48+65+48）m 跨、（40+50+35）m 跨為變高等寬度箱梁，箱梁頂板厚度為25 cm～50 cm，底板厚度為22 cm～45 cm，腹板寬度為40 cm～80 cm；箱梁設計高程點為距主線路線設計線50 cm 處橋面鋪裝。橋面寬度為30 m～54 m，主線橋梁面寬度較寬。箱梁采用鋼管柱+貝雷梁支架現澆法施工，采用商品混凝土。混凝土采用分層分段澆筑，先澆筑底、腹板至距離頂板50 cm 處，再澆筑頂板，單聯現澆連續箱梁頂板澆筑混凝土方量較大，達到1 500 m3。

現澆箱梁施工前需進行地基處理與支架預壓，以防止支架及基礎不均勻沉降或非彈性變形造成箱梁頂面開裂。同時需對混凝土澆筑施工、預應力工程及混凝土養生等關鍵工序進行專項設計，從而提高箱梁整體施工質量。根據設計圖紙及規范要求，箱梁頂面允許高差應控制在±0.5 cm，以便后續橋面鋪裝層施工與梁面更好結合。

2 梁頂混凝土平整度重要性

橋面防水層施工對于梁面的平整度要求較高，在采用傳統的人工作業對梁面混凝土進行整平施工時，存在較多的不可控因素。例如混凝土的攤鋪厚度不均勻、振搗不均勻等，易導致橋面混凝土收縮不一致，造成局部平整度控制不均勻，影響橋面施工整體質量。另外，工人的技術水平存在差異，也會對平整度造成較大影響，主要表現在振搗時間控制不均、小型攤鋪機操作不熟練、收面時機掌握不當等方面。通過引進激光攤鋪機，可對橋面混凝土進行一次性攤鋪，提高攤鋪的均勻性，同時，利用超聲波智能控制系統，大幅提高梁面平整度的控制水平，使橋面混凝土施工的整體質量顯著提升。通過實踐證明，與傳統的人工作業相比，采用激光攤鋪機作業在橋面混凝土施工質量控制、施工效益提升、改善施工工藝等方面具有更加明顯的優勢。

因此，在現澆箱梁施工中，控制梁頂混凝土的平整度，對提高橋面防水層、鋪裝層的施工質量，進而提升橋梁整體施工質量具有重要意義[1]。

3 梁板攤鋪施工技術

箱梁頂板混凝土施工及梁面平整度檢測流程見圖1。

圖1 箱梁頂板混凝土施工及梁面平整度檢測流程圖

3.1 激光攤鋪機

激光攤鋪機是混凝土施工的一種新型機器（見圖2），是在攤鋪機基礎上，安裝激光、液壓控制系統，通過振動刮板實現自動推料，利用激光測控系統控制標高，使之達到設計要求。采用軌行自動行走系統，振動頻率為4 000 次/min，帶動整個振動板同時對混凝土產生振搗作用。通過攤鋪整平機，對澆筑混凝土刮平、提漿、壓實，實現大面積攤鋪整平。同時，在混凝土初凝后，采用駕駛型抹光機進行抹面找平，增加表面強度和密實度，提高橋面的平整度。使用激光攤鋪機完成的混凝土澆筑面，平整度誤差小、梁面整體性好、混凝土密實均勻，為后續橋面鋪裝施工質量控制奠定基礎。

圖2 激光攤鋪機

3.2 行車軌道安裝

攤鋪機走形裝置與門式起重機原理相似，采用梁面兩側布設行走軌道工鋼。由于攤鋪機自重較大，行車軌道安裝在未澆筑的橋面上，需對軌道走形裝置進行專項方案設計，以保證攤鋪機行走的穩定性及操作的便捷性。軌道支撐系統主要由豎向支撐鋼管、頂部可調托撐、行走鋼軌及鋼軌固定裝置等四部分組成。豎向支撐鋼管外徑48 mm、壁厚3.5 mm，沿線路行進方向每間隔1 m 設置1 處支撐點，為滿足支撐鋼管的穩定性及受力要求，在箱梁腹板混凝土首次澆筑時進行預埋，鋼管底部埋入混凝土澆筑面不少于30 cm。鋼管頂部設置可調托撐，鋼軌可直接坐落在可調托撐上，同時在每個支撐點處通過兩側鋼筋進行加固，以保證走形系統的穩固。軌道底部距梁面鋼筋約10 cm，防止鋼軌觸碰鋼筋。攤鋪機安裝前，每3 m 測量軌道頂面標高，進行精調，確保鋼軌標高滿足要求。

箱梁混凝土施工完成后，拆除行車軌道，同時采用切割機切除預埋支撐鋼管，避免影響后續護欄施工。

3.3 梁面標高控制

通過攤鋪機自帶的超聲波+激光測控系統可以精確控制梁頂高程。該系統主要由發動機、操控面板、感應裝置、液壓閥組、振動馬達、補料螺旋等組成。

箱梁混凝土攤鋪施工時，激光發射器產生旋轉激光，攤鋪機自帶的激光接收器接收到信號，由激光測控系統進行分析，其偏差反饋給整平機上靈敏的計算機控制系統，左右液壓缸將調整刮板的高度，保證整平精度。混凝土激光攤鋪機通過刮板將高出的混凝土帶走并初步刮平，達到設計要求的標高。液壓驅動振動馬達產生高頻振動，帶動整個振動板對混凝土產生振搗。激光攤鋪機找平不需要拉控制線，也不需要支側模板來控制地面標高，而由攤鋪機上的激光測控系統實時控制。施工時需確保激光發射器不受干擾，以保證鋪筑后的梁面整體標高不受影響。

3.4 混凝土澆筑及收面拉毛

采用商品混凝土，由混凝土罐車運送至現場，根據梁面寬度及混凝土澆筑量，安排1 臺～2 臺汽車泵車澆筑。澆筑方式為分層、分段、對稱澆筑。由人工配合汽車泵車布料，通過激光攤鋪機前振動刮板推平混凝土，振動滾軸產生高頻振動對混凝土進行振搗。通過觀察梁面整平效果，調整振搗提漿遍數，確保混凝土振搗密實，梁面平整度達到要求。由于混凝土澆筑方量大，施工時間長，要確保后續有罐車在現場等待。澆筑過程中，同時檢查及觀測混凝土面標高是否在控制線范圍內，若產生較大偏差，及時采取措施糾偏[2-3]。

待混凝土達到初凝狀態后，采用自動拉毛機進行整幅梁面拉毛作業，避免由人工拉毛造成混凝土面拉毛深淺不一、不均勻的狀態。

施工結束后，立即清理撒落在梁面上的混凝土、油污等雜物，對局部整平或拉毛不到位的部位進行處理（見圖3）。

圖3 混凝土收面（圖片來源：作者自攝）

3.5 混凝土養護

待箱梁頂板拉毛完成后，在橋面上安裝自動噴淋系統，同時覆蓋土工布，進行噴淋養護。養護用水采用自來水，養護周期≥14 d。噴淋系統在需養護期安排專人值守，根據天氣變化和養護效果調整噴淋時間，并及時填寫混凝土養護記錄表。

3.6 箱梁頂板平整度檢測

養護結束后進行頂板平整度檢測[4-5]。采用3 m直尺檢測法對樁號K30+961.900～K31+101.900 第5聯連續箱梁頂板進行平整度檢測，要求允許誤差±5 mm。每個檢測斷面測量10 個點，每處連續檢測3 m，根據要求計算合格率，并計算10 個最大間隙平均值。通過對測量成果進行綜合分析，梁面標高控制效果良好，滿足設計及規范要求，平整度檢測合格率達96.1%。平整度測試結果如圖4 所示。

測試步驟：①沿橋梁縱向將3 m 直尺擺放在橋面上；②測量3 m 直尺底部與橋面間的最大間隙，記錄相應數據，精確到0.2 mm；③確定下一個檢測斷面位置，并重復以上①～②步驟，直至所有斷面測量完成。

平整度檢測注意事項：測試之前應將測定位置處的污物清掃干凈；應正確選擇測試位置；檢查打開的3 m 直尺尺身是否平直；連續檢測時要注意首尾相連；測間隙時，保證塞尺檢測處為最大間隙處。

4 技術特點

激光攤鋪機施工具有以下特點。

1）標高自動控制：通過液壓控制系統，預先設定雙坡參數，由激光機電腦自動控制。在混凝土鋪裝過程中，根據現場施工情況，進行動態調整，嚴格控制梁面標高，降低人為因素或施工模板振動產生的誤差。

2）橋面坡度調整：能夠有效調整箱梁頂板混凝土澆筑的起拱度，實現對橋面的橫坡及縱坡的雙向控制。

3）提升振搗質量：通過攤鋪機自身配備的高頻振搗器，根據混凝土澆筑速度的不同，調整振搗頻率，實現均勻振搗，提升整體振搗質量。避免因振搗不充分或過振引起的變形而產生應力集中，進而導致混凝土橋面板裂縫。

4）實現機械攤鋪：通過攤鋪機攤鋪系統自動推料，減少人工成本的同時，大幅提高攤鋪效率。

5）提高平整精度：根據梁面標高控制線，通過現場檢查與復核，對誤差較大的部位進行調整，可精確控制梁面整體平整度。

6）提升工作效率：以整體梁面30 m 為例，采用人工攤鋪，每個作業面需要10 人，單班完成工作量在1 000 m2左右，而采用激光攤鋪機5 人便可完成整體攤鋪，單班完成工作量在2 500 m2～3 000 m2，顯著提高了工作效率、節省了人工成本、提升了整體效果。

7）實現節能減排：人工攤鋪使用的抹光機、振搗棒等設備多、持續時間長，能耗更高，而使用激光攤鋪機能有效降低能耗，響應國家“節能減排”的要求。

5 結語

現澆箱梁頂板施工采用激光攤鋪機，大幅提升了橋面施工質量和工作效率。橋面混凝土振搗充分，表面平整度滿足要求，解決了人為操作施工帶來的不確定因素，為后續鋪裝層施工奠定基礎。同時，采用激光攤鋪機自動化程度高，在降低人工成本、提高工作效率等方面效果顯著。經檢驗，該技術具有較強的實用性，可在現澆箱梁頂板混凝土施工中應用和推廣。