周彥文

（路橋華東工程有限公司,上海201203）

1 工程概況

丹陽—昆山特大橋昆山段為京滬高速鐵路重點工程，設計時速為350 km/h,設計使用年限為100 a。橋墩高度為5～19 m不等，橋墩結(jié)構(gòu)形式主要為雙柱墩和空心墩，所有橋墩均采用高性能耐久性混凝土。由于京滬高速鐵路是我國第一條高速鐵路客運專線，技術(shù)新、標準高，為了實現(xiàn)列車高速、平穩(wěn)、舒適和安全的多層次技術(shù)目標，對橋梁和路基的施工提出了更高的要求。對于橋墩(尤其是高橋墩)的施工，如何根據(jù)高性能混凝土的特性，在確保內(nèi)實的基礎(chǔ)上，避免大體積混凝土澆注產(chǎn)生裂縫和保證墩身外觀質(zhì)量，提高混凝土耐久性，成了參建單位一個嶄新的課題。因此，本文從高速鐵路橋梁橋墩的施工工藝出發(fā)，對橋墩施工中質(zhì)量通病的產(chǎn)生及其控制措施進行深入研究。

2 橋墩的施工

2.1 測量放樣定位

要在對水準點和導線點進行復測，保證承臺定位準確的前提下，完成承臺的澆筑。拆模后，由專業(yè)測量人員在承臺表面放出墩身的橫向、縱向中線，再由現(xiàn)場技術(shù)人員根據(jù)墩身的橫向、縱向中線和墩身的幾何尺寸定出墩身的外輪廓。復核承臺頂部高程，將模板底部支墊平整。

2.2 模板的設計與安裝

墩身混凝土表面質(zhì)量主要取決于模板，而模板的選擇和安裝質(zhì)量直接影響著混凝土的外觀。在設計模板時，選擇不易變形、表面光潔的板材，從而使模板具有足夠的強度和剛度，以防止混凝土澆注時，模板產(chǎn)生明顯的撓曲和變形。模板加工好后，首先檢查模板材料的規(guī)格、幾何尺寸是否與設計圖紙相吻合；其次檢查模板結(jié)構(gòu)尺寸是否達到設計要求；最后檢查模板平整度、錯臺、模板連接處是否達到設計及規(guī)范要求[1]（見圖1（a））。在模板安裝前，先進行試拼，在試拼處設置定位梢，對模板接縫、平整度等進行檢查，同時進行編號，確保模板的精度和吻合度并保證錯臺不大于2 mm。隨后對每個模板進行除銹、拋光打磨、涂刷模板漆和脫模劑（見圖 1（b）、（c））

模板安裝時，上下模板的連接定位銷必須對齊以保證接縫平整。模板板塊之間連接縫必須用2 mm厚、30 mm寬的雙面膠帶做密封帶，即先將雙面膠帶貼到先安裝的一塊模板側(cè)螺栓連接處，在下一塊模板即將靠攏前再撕去雙面膠帶上的防粘紙，讓兩塊模板對位后粘貼在一起，擰緊連接螺栓。連接螺栓受力后，雙面膠帶經(jīng)擠壓起到密封作用，保證模板不漏漿。模板安裝完畢后，應進行校正，保證模板拼接質(zhì)量。在澆筑混凝土之前，模板內(nèi)的垃圾、木片、刨花、鋸屑、泥和脫落的鐵皮等雜物,必須清除干凈。

2.3 混凝土的生產(chǎn)、運輸和澆注

按照高性能混凝土所處結(jié)構(gòu)環(huán)境劃分，橋墩屬于碳化T2環(huán)境，要求混凝土強度等級不低于C35。如果按照強度規(guī)律發(fā)展試配C35墩身混凝土配合比，膠凝材料總量在350～360 kg/m3即可滿足要求。但實際上，該配合比很難保證墩身外觀質(zhì)量。當把膠凝材料提高到370～380 kg/m3后，混凝土的工作性能有明顯的改變，只要施工工藝合理，就完全能保證混凝土的外觀質(zhì)量。因此，在不過多增加成本的基礎(chǔ)上，C35混凝土配合比選用單方膠凝材料用量為370 kg/m3。對混凝土的拌合則采用二次投料法，攪拌時間保持在120～180 s，以保證混凝土的黏稠度和和易性。在混凝土運輸時，確保罐車內(nèi)的清洗水清除干凈并保持罐車慢速自轉(zhuǎn)。

混凝土在澆注前先進行坍落度、擴展度試驗，測定混凝土含氣量和入模溫度等指標。各項指標合格后開始澆筑墩身混凝土?；炷恋奶涠葘Χ丈硗庥^影響較大。規(guī)范要求墩身混凝土的坍落度在80 mm～180 mm之間，此外，泵送混凝土的和易性要求也較高。因而，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，混凝土的坍落度控制在160 mm～180 mm之間，墩身外觀效果比較好，也便于現(xiàn)場實際操作。在混凝土澆筑過程中，為了保證澆筑的整體性，混凝土由高處落下的高度控制在1 m～2 m之內(nèi)，超過2 m時，則采用導管或溜槽。對于局部邊角部位，采用人工用鐵鍬端運。澆筑時使砂漿緊貼模板，以便澆筑后的墩身表面光滑。混凝土自由傾落高度如超過2 m，必須采用串筒澆筑，串筒出口離混凝土表面1.5 m左右?；炷敛剂蠎啬０逯苓吘鶆蚨帱c布料，單個串筒內(nèi)的布料量綜合考慮振搗情況及分層厚度確定，單個串筒布料不可過多。在澆注過程中不能利用振搗棒長距離導送混凝土，以免引起離析。串筒布置見圖2所示。

2.4 混凝土的振搗

混凝土采用機械振搗，振搗時振搗器垂直插入混凝土內(nèi)，且插至前一層混凝土，插進深度為50 mm～100 mm，同時控制好振動棒落點間的距離。振動棒插入速度快，落點呈梅花形布置，而且相鄰各個點的有效作用范圍連接起來，以免漏振。同時控制好振動時間，應做到“快插慢拔”。快插是為了防止先將表面混凝土振實而與下面混凝土發(fā)生分層、離析現(xiàn)象。慢拔是為了使混凝土能填滿振動棒抽出時所造成的空洞。振搗時間根據(jù)先前檢測的混凝土標準進行調(diào)整，振搗順序為先邊后中。混凝土分層澆筑時，每層混凝土的厚度應不超過振動棒長的1.25倍。在振搗上一層時，應插入下一層混凝土中5 cm左右，以消除兩層之間的接縫，同時應在下層混凝土初凝前振搗上層混凝土。每一振搗點的振搗時間為20 s左右為宜，待混凝土表面基本液化泛出灰漿、不再顯著下沉、不再冒氣泡時，方可拔出振動棒。振搗器使用時，振搗器距離模板不宜大于15 cm，也不宜緊靠模板，且應盡量避免碰撞鋼筋及各種預埋件。為保證墩身外觀顏色一致無二次澆注接縫，混凝土澆注采用一次澆注到頂?shù)霓k法?；炷恋臐仓B續(xù)進行，如因故必須間斷時，其間斷時間應小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間，否則按施工縫處理[2]。

混凝土澆注時，必須經(jīng)常檢查模板、鋼筋、沉降觀測點及預埋部件的位置和保護層尺寸，發(fā)現(xiàn)變形立即校正。在澆注過程中或澆注完成時，如混凝土表面泌水較多，須在不擾動已澆筑混凝土的條件下，采取措施（如海綿）將水排除，繼續(xù)澆筑時，應查明原因，采取措施減少泌水?；炷羾栏癜凑詹剂享樞驍備?，澆筑至墩身頂面時，若產(chǎn)生浮漿較多，必須將產(chǎn)生的浮漿清除干凈，并做二次振搗。混凝土振搗完成后，應及時修整、抹平墩身混凝土頂面，根據(jù)標高點進行收面。待定漿后，再對混凝土頂面進行二次收面，嚴禁灑水收面以防止過度操作影響表層混凝土質(zhì)量。

2.5 混凝土的養(yǎng)護與拆模

混凝土的養(yǎng)護要注意季節(jié)和天氣的變化，注意周圍環(huán)境溫度、濕度的變化，提供養(yǎng)護期間充足的水分。夏天對混凝土做好保濕工作，及時補充水分，保持混凝土表面濕潤；冬天做好保溫工作，在模板外加蓋保溫被，延長拆模時間，或采用搭建養(yǎng)護棚，在棚內(nèi)生火爐煮沸水增溫、保濕，并在養(yǎng)護棚內(nèi)安裝溫度計。要監(jiān)測養(yǎng)護溫度。混凝土澆注成型，待表面收漿后即對混凝土進行養(yǎng)護，用定做的塑料套從上到下嚴密包裹，對其進行灑水。用水條件與拌和用水一致，且連續(xù)保持14 d以上（見圖3）。當混凝土達到一定強度(其強度為2.5 MPa)、拆模不會損壞其表面時，開始拆除模板。采用從上到下、先圓端后平面的順序進行。墩身外觀質(zhì)量如圖4所示。

3 橋墩施工質(zhì)量通病的產(chǎn)生機理及控制措施

橋墩墩身施工中常見的質(zhì)量通病主要有：錯臺、翻砂、流漿、麻面、蜂窩、氣泡多、色斑、缺棱掉角、收縮裂縫等。這些質(zhì)量缺陷不僅影響橋墩墩身表面美觀，有的裂紋還可能危及結(jié)構(gòu)的強度。因此，在橋墩施工中，應采取相應的措施控制質(zhì)量缺陷的發(fā)生[3、4]。

3.1 錯臺

造成錯臺的原因主要是：模板本身質(zhì)量問題或工人操作不規(guī)范且現(xiàn)場又控制不嚴造成。處理方法一般是：用打磨機將錯臺處打磨掉并用黑、白水泥配制同色砂漿對表面進行修補，保證顏色一致。

3.2 翻砂

翻砂現(xiàn)象主要表現(xiàn)為橋墩表面無水泥漿，不光滑，能看到砂子，而且呈豎向分布。形成原因主要是：混凝土坍落度大，在振搗過程中膠凝材料同骨料分離造成混凝土離析，水泥漿上浮，砂子受振動與模板緊貼。解決的方法是：嚴格控制混凝土的坍落度和振搗時間，混凝土在拌制時要嚴格按照施工配合比進行配制，到現(xiàn)場后由試驗員測坍落度，如過大或過小都堅決不能使用，振搗的時間也不宜過長，不能使混凝土離析。

3.3 流漿

流漿現(xiàn)象主要表現(xiàn)為橋墩表面像流過水泥漿一樣，由上而下呈流動狀。形成原因主要是：模板加固不牢靠，上下兩層混凝土的澆筑間隔時間太長。等底層混凝土已經(jīng)初凝或?qū)⒁跄龝r才澆筑上層混凝土，這時模板在外力作用下向外側(cè)活動，而底層混凝土由于有一定強度并不跟著活動，這樣在模板和底層混凝土之間就形成一個空隙，上層混凝土水泥漿流到這個空隙里。解決的方法是：混凝土要連續(xù)澆筑，在底層初凝前就澆筑上層混凝土，同時模板的強度、剛度和穩(wěn)定性要符合施工要求，保證在施工過程中不發(fā)生變形。

3.4 麻面和氣泡多

麻面和氣泡多主要表現(xiàn)為混凝土表面的氣泡太多，象蜂窩狀似地密布著。形成原因主要是：高性能混凝土在摻加礦粉后表現(xiàn)得比較粘稠，在坍落度為160 mm～180 mrn時泵送難度相對加大?；炷恋竭_現(xiàn)場后，個別施工人員為了增加可泵性，對混凝土進行加水，造成混凝土坍落度大于180 mm，雖然這種高性能混凝土在加水后現(xiàn)場看不出泌水，但只要一振搗，就立即出現(xiàn)泌水，或振搗時間不足，從而使混凝土出現(xiàn)麻面、氣泡等不良現(xiàn)象。解決的方法是：在混凝土澆注每30 cm搗固一次?；炷寥肽v固前將混凝土拌和物耙平，并使模板邊周圍的混凝土比中間稍高出10 cm左右再振搗。振搗棒距模板10 cm，振搗點與點之間的距離為15 cm～20 cm。快插慢拔，每處的振搗時間為10 s～15 s，最多不超過20 s。振搗過后應用搗固錘或人工踩踏模板邊的混凝土，將個別還滯留在模板邊的氣泡完全排盡。

3.4 色斑

色斑主要表現(xiàn)為混凝土表面顏色不一致。形成原因主要是：模板本身有污垢，如殘留有鐵銹或涂刷過多的油和混凝土拌和物干稀不均。解決的方法是：澆注混凝土前，將模板清理干凈，不留有鐵銹和污漬，在模板表面涂擦一層薄薄的脫模劑。前后澆注的混凝土干稀度盡量保持一致，坍落度不均勻的誤差控制在不大于±2 cm范圍內(nèi)。

3.5 表面粘皮

表面粘皮形成原因主要是：（1）脫模劑質(zhì)量差，涂抹時不均勻或有漏涂，拆模時混凝土部分表面粘結(jié)在模板上；（2）澆注混凝土前，模板內(nèi)表面留有舊灰渣，澆注后舊灰渣粘在凝土的表面，影響光面；（3）拆模時間過早，此時混凝土表面的抗拉強度小于混凝土面和模板面的粘結(jié)強度，造成混凝土表面脫皮。解決的方法是：選用好的脫模劑，涂抹均勻且不漏涂；灌注混凝土前將模板內(nèi)表面的舊灰渣清除干凈，并涂刷好脫模劑后再灌注混凝土；適當晚一點拆除模板，待表面混凝土的抗拉強度大于混凝土面和模板面的粘結(jié)強度時才能拆除模板。

3.6 收縮裂縫

收縮裂縫主要表現(xiàn)為混凝土表面產(chǎn)生不規(guī)則的裂紋，是橋墩墩身外觀質(zhì)量病害中最為常見的一種。形成原因一般有三種：（1）鋼筋施工技術(shù)不當引起的裂縫，澆筑混凝土時無工作平臺，施工人員直接觸動鋼筋，造成鋼筋局部變形，形成素混凝土，混凝土的抗拉能力下降，于是出現(xiàn)無規(guī)則交叉混凝土裂紋。（2）干縮應力引起的裂紋，在模板拆除之后，由于墩身表面失水，造成溫度變化，而溫度變化引起混凝土內(nèi)部各單元體之間相互約束，產(chǎn)生干縮應力，引起混凝土裂縫。（3）溫度應力引起的裂縫，橋墩墩身在澆筑初期，由于水泥水化過程產(chǎn)生大量熱量，混凝土內(nèi)部迅速升溫，但混凝土導熱性能差，在其內(nèi)外形成溫度梯度，混凝土表面受拉，內(nèi)部受壓，當應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土表面即產(chǎn)生裂紋。由溫度應力引起的混凝土表面裂紋在大體積混凝土施工中尤為突出?？刂剖湛s裂紋可以采取的措施有：選擇低中熱水泥，在確定混凝土強度及坍落度的情況下，選用大粒徑骨料、合理的集料級配，通過摻粉煤灰、減水劑來減少水泥用量，從而降低水泥的水化熱。對原材料進行預冷，降低混凝土從拌和、運輸至入模時的溫度。在施工時，搭設工作平臺，避免人員、機械對鋼筋的擾動。在鋼筋網(wǎng)之間增加橫向、豎向支撐鋼筋，焊接成鋼筋骨架，增加鋼筋骨架的剛度和穩(wěn)定性，以保證鋼筋位置的準確，防止鋼筋施工不當引起混凝土裂縫?？刂撇鹉r間，以防拆模時降溫造成更大的溫度應力。

4 結(jié)語

針對高速鐵路橋梁高標準、高要求、“零缺陷”的質(zhì)量目標，對京滬高鐵橋梁橋墩的施工工藝及施工中出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷進行了研究，提出了橋墩墩身外觀質(zhì)量控制方法。通過在丹昆特大橋橋墩施工實踐證明，上述控制措施可以有效地防止橋墩墩身在施工中出現(xiàn)常見的質(zhì)量通病，取得了良好的質(zhì)量效益和經(jīng)濟效益，值得在類似工程施工中借鑒。

[1]鐵道科學研究院.鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計暫行規(guī)定[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]鐵道科學研究院.鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[3]姚軍軍.大體積墩身混凝土施工裂縫控制[J].鐵道建筑，2005.

[4]張應立.混凝土全過程質(zhì)量管理手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.