龔景森

（廣東冠粵路橋有限公司，廣東廣州 511450）

0.引言

組合鋼板梁結(jié)構(gòu)是在鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)。非支撐橫梁體系鋼板組合梁橋在結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步簡化，充分發(fā)揮鋼材和混凝土材料的力學(xué)性能，且構(gòu)造簡單，是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、施工快速化、運(yùn)營管理便捷化的優(yōu)勢選型，有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是橋梁結(jié)構(gòu)體系的工業(yè)化發(fā)展的重要方向[1-2]。

由于混凝土抗拉性能弱的特征，在連續(xù)鋼―混凝土組合梁的負(fù)彎矩區(qū)，會產(chǎn)生裂縫，影響組合梁的安全性能以及耐久性。組合梁橋?yàn)榻鉀Q負(fù)彎矩區(qū)段混凝土橋面板承受拉應(yīng)力的問題，常規(guī)有設(shè)置墩頂梁段設(shè)置張拉預(yù)應(yīng)力或在中間墩頂支座處進(jìn)行頂升和回落。由于全橋?qū)掝A(yù)制橋面板的厚度較薄，且有橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線，因此再設(shè)置縱向鋼絞線較為困難，而且結(jié)構(gòu)較為繁雜，施工難度較大；中間墩頂支座處進(jìn)行頂升和回落的施工方法施工橋面板，克服混凝土徐變帶來的預(yù)應(yīng)力損失還能儲備一定的壓應(yīng)力在橋面板中，以改善橋面板受力情況，但是對頂升量控制難以控制且工序較為繁瑣，對施工進(jìn)度控制不利和機(jī)械設(shè)備的要求較高[3]。

廣東省云浮羅定至茂名信宜（粵桂界）高速公路工程老屋村大橋?yàn)殇摪褰M合梁橋結(jié)構(gòu)，其負(fù)彎矩區(qū)的橋面板C50混凝土頂部采用10cm的STC（超高韌性混凝土混凝土）疊合設(shè)計(jì)，提升負(fù)彎矩區(qū)抗拉性能，提高其橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和使用壽命。本文針對該類型全寬預(yù)應(yīng)力橋面板的預(yù)制施工工藝、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)。

1.工程概況

廣東省云浮羅定至茂名信宜（粵桂界）高速公路工程老屋村大橋采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h； 橋梁全長448m。橋跨布置為（4×40m+4×40m+3×40m），主梁采用雙工字鋼板組合梁，單幅組合梁橋面寬12.5m，雙幅全寬25.5m。鋼主梁采用Q345qC工字型鋼梁，混凝土橋面板和鋼主梁通過剪力釘后澆混凝土連接，雙主梁之間采用橫梁加強(qiáng)橫向聯(lián)系，橫梁標(biāo)準(zhǔn)間隙8.0m，鋼主梁和橫梁之間采用焊接連接，鋼板梁腹板結(jié)構(gòu)中心處梁均高2.2m，鋼梁全寬7.8m。預(yù)制橋面板標(biāo)準(zhǔn)段采用C50混凝土，墩頂負(fù)彎矩區(qū)兩邊各6.75m范圍內(nèi)濕接縫及剪力槽和C'類橋面板頂部10cm使用STC材料。橋面板縱向采用鋼筋混凝土濕接縫連接，橫向全寬預(yù)制（預(yù)制面板的橫斷面見圖1），設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力。橋面板存放期≥3個(gè)月，以減小收縮徐變。

圖1 STC覆面疊合橋面板立面構(gòu)造圖

全寬預(yù)制STC超高韌性混凝土疊合橋面板預(yù)制施工時(shí)鋼筋定位精度高、橋面板結(jié)構(gòu)尺寸大、雙層混凝土疊合施工、平整度要求高等施工難點(diǎn)。文章結(jié)合工程實(shí)踐為背景，總結(jié)分析全寬預(yù)應(yīng)力橋面板兩種模板體系施工對比、橋面板質(zhì)量與精度控制、STC疊合施工等關(guān)鍵施工技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)可供類似工程參考借鑒。

2.主要施工工藝簡述

預(yù)制橋面板主要施工工藝：鋼筋半成品加工→鋼筋綁扎臺座進(jìn)行鋼筋骨架整體綁扎→鋼筋骨架整體吊裝入模→合?！炷翝仓谝粚踊炷粒–50）→混凝土澆筑第二層混凝土（SCT）→保濕養(yǎng)護(hù)→脫?！鷱埨谝慌A(yù)應(yīng)力并壓漿、封錨→起吊至二次養(yǎng)護(hù)區(qū)養(yǎng)護(hù)→高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)→堆存達(dá)到90d齡期后架設(shè)橋面板。

本工程采用鋼板組合梁橋面板全寬幅預(yù)制，縱向采用濕接縫連接，橋面板預(yù)留孔洞與鋼梁剪力釘通過后澆混凝土連接形成整體。C'標(biāo)準(zhǔn)橋面板尺寸為3.0m×12.5m，平面構(gòu)造示意如圖2。橋面板設(shè)置6束橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線，考慮到橋面板剪力槽的位置，分兩個(gè)階段張拉：

圖2 STC覆面疊合橋面板平面構(gòu)造圖

（1）為滿足起吊需要，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90% 時(shí)，張拉距未穿過剪力槽的4束鋼絞線；

（2）為減少因砼收縮產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失，待橋面板安裝完成且剪力槽砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值100%后張拉其余束鋼絞線。

3.模板體系對比分析

3.1 整體式模板法

預(yù)制板采用固定式整體模板，模板和預(yù)埋在混凝土支墩上的槽鋼焊接固定。鋼筋在場內(nèi)加工區(qū)加工成半成品后，在臺座上綁扎成型，并安裝預(yù)應(yīng)力管道。安裝端部梳齒板及剪力釘槽口模板，龍門吊提吊吊斗澆筑混凝土。初凝后，覆蓋土工布灑水養(yǎng)生、等強(qiáng)7d后安裝預(yù)應(yīng)力筋，張拉、壓漿、封錨后，50t龍門吊提吊至臨時(shí)存板區(qū)存放。

常規(guī)固定固定式整體模板預(yù)制橋面板必須待混凝土達(dá)到起吊強(qiáng)度并吊出后方可進(jìn)入下一循環(huán)的施工，單個(gè)結(jié)構(gòu)施工暫用模板時(shí)間較長，周轉(zhuǎn)效率低，場地要求高、模板投入大[4]。由于橋面板的面積較大，澆筑混凝土后與底模吸附力較大，同時(shí)由于起吊無法保證絕對的平衡，在起吊出模的瞬間可能造成橋面板受損形成缺邊掉角或結(jié)構(gòu)裂縫等問題。固定式整體模板與臺座基礎(chǔ)連接時(shí)，除了考慮豎向荷載外，還考慮板體起吊瞬間與底模間的吸附力，這就要求固定式整體模板與臺座基礎(chǔ)做必要的錨固措施，以抵抗這種因吸附力產(chǎn)生的上拔力，結(jié)構(gòu)較為繁雜[5]。

3.2 移動式模板法

移動式模板法是指模板體系移動、梁位不動的一種預(yù)制方法，其鋼筋工程、混凝土工程均與整體式模板法相同，僅在模板的構(gòu)造與安裝方式上存在差異。預(yù)制臺位安裝模板體系分為五大部分，兩側(cè)翼緣板下以及中央板下為可移動部分，鋼梁對應(yīng)的兩處位置為固定臺座，在臺座頂面嵌入鋼板形成底模?？梢苿硬糠衷O(shè)支撐裝置，并設(shè)滑軌及動力裝置，實(shí)現(xiàn)模板體系的脫架以及移動。

工藝上，先將底模移動就位，固定在預(yù)制臺座墊梁上，待橋面板鋼筋綁扎后，安裝側(cè)模。模板安裝要求牢固、穩(wěn)定、不變形，拼縫嚴(yán)密、不漏漿，并嚴(yán)格控制模板幾何尺寸符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，對預(yù)留鋼筋通道形成的孔洞，采取分塊插入梳齒式薄鋼板，防止漏漿。

當(dāng)橋面板混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa以上時(shí)，且混凝土芯部與表層、表層與環(huán)境溫差均不大于15℃，氣溫?zé)o急劇變化，并保證梁體棱角完整后，方可拆除側(cè)模板，拆除模板前首先應(yīng)拆除模板間的連接，利用龍門吊進(jìn)行起吊、人工配合。

拆模順序?yàn)?，先拆除翼緣板?cè)端摸，再拆除腹板側(cè)端摸，最后拆除底模推拉桿，如圖3、圖4所示。

圖3 翼緣板端摸及推拉桿拆除示意圖

圖4 腹板端摸及推拉桿拆除示意圖

分塊移動底模，將底模移動至下一橋面板澆筑位置，進(jìn)行下一塊橋面板預(yù)制，周轉(zhuǎn)使用率較高。移動式模板法類似于長線預(yù)制，能夠直觀反應(yīng)各橋面板塊之間的聯(lián)系、鋼筋關(guān)系，對于生產(chǎn)管理有著較高的優(yōu)勢，如圖5所示。

圖5 底模移動示意圖

4.施工精度控制

4.1 剪力槽及鋼筋定位

針對剪力槽尺寸和位置不準(zhǔn)確、剪力槽鋼筋與剪力釘互相沖突問題，在鋼底模板限位剪力槽模板，提前在模板上模擬出剪力釘位置，同時(shí)與鋼板梁加工廠家溝通，在焊接剪力釘時(shí)模擬出橋面板位置，解決剪力槽內(nèi)部鋼筋與剪力釘互相沖突問題，如圖6、圖7所示。

圖6 鋼梁剪力釘定位

圖7 鋼梁剪力槽口定位

4.2 結(jié)構(gòu)外觀及尺寸

（1）側(cè)模梳齒板拆除時(shí)通過龍門吊加導(dǎo)鏈配合拆除，避免造成模板變形及混凝土棱角損壞；

（2）活動底模行走至下一個(gè)澆筑位之后，通過底模撐桿調(diào)整底模標(biāo)高，利用水準(zhǔn)儀測量，在每塊模板四個(gè)角點(diǎn)分別選取一點(diǎn)，各點(diǎn)高差不大于2mm；

（3）活動底模與混凝土臺座上固定底模的接觸面通過調(diào)整底模拉桿及撐桿消除錯(cuò)臺；

（4）相鄰模板間設(shè)置橡膠止?jié){條防止漏漿。

5. STC疊合工藝

預(yù)制橋面板包括下層12cm厚C50混凝土層和上層10cm厚STC層上、下兩層混凝土分別在臺座上澆筑及養(yǎng)護(hù)至齡期后，再張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，最后吊裝至存梁區(qū)。

STC層內(nèi)布置有縱、橫向鋼筋網(wǎng)，其中除按普通預(yù)制板配置了HRB400級φ28縱向鋼筋和φ20橫向鋼筋，還分別在縱、橫向鋼筋間增加了一束HRB400級φ12鋼筋。為保證預(yù)制板之間的縱向預(yù)留鋼筋相互錯(cuò)開，相鄰預(yù)制板的縱向鋼筋相互錯(cuò)開30mm。

STC混凝土標(biāo)號為STC22，由水泥、石英砂、鋼纖維、核心料（專利產(chǎn)品，包括硅灰、粉煤灰、高效減水劑等）和水等拌合而成。生產(chǎn)方式采用工廠把固體原材料預(yù)拌成干混料，然后現(xiàn)場加水進(jìn)行二次拌合。每塊預(yù)制板需要干混料3m3（考慮4%損耗）。

5.1 工藝流程

STC橋面板的制作工藝流程如圖8所示。其中橋面預(yù)制板保濕養(yǎng)護(hù)在臺座上進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為STC攤鋪后的48h；濕接縫鑿毛為STC終凝后（約16h），拆除側(cè)模，然后進(jìn)行濕接縫鑿毛。高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)在專用養(yǎng)護(hù)臺座上進(jìn)行，持續(xù)時(shí)間約為5d（包括蒸汽養(yǎng)護(hù)升、降溫時(shí)間和恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間）。

圖8 STC橋面板預(yù)制施工工藝流程圖

5.2 高壓水槍射水鑿毛

STC與普通混凝土的粘結(jié)非常關(guān)鍵，采用高壓水槍進(jìn)行射水鑿毛，確保橋面板表面形成凸凹不平的粘結(jié)面，且不存有碎渣及灰塵，在澆筑前保持濕潤狀態(tài)。

5.3 STC生產(chǎn)

5.3.1 STC配合比設(shè)計(jì)

STC的主要原材料包括水泥、石英砂、石英粉、硅灰、鋼纖維、高效減水劑等，為使材料充分拌合均勻，STC的生產(chǎn)一般采用在專業(yè)工廠將固態(tài)原材料預(yù)拌成干混料并計(jì)量包裝，然后在現(xiàn)場加水進(jìn)行二次攪拌。STC干混料生產(chǎn)廠家根據(jù)本項(xiàng)目的性能要求，先進(jìn)行試配，擬定初始配合比，再根據(jù)原材料的要求確定施工配合比。施工配合比確定后，水泥、石英砂、鋼纖維等原材料的品種、規(guī)格、產(chǎn)地等不得變化；如果發(fā)生變化，需重新制定新的配合比。干混料進(jìn)場時(shí)，干混料生產(chǎn)廠家需提供原材料的產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告等，并提供STC干混料和水的施工配合比。

干混料進(jìn)場前，需首先進(jìn)行外觀檢查，干混料不得有結(jié)團(tuán)、受潮等情況，袋裝的重量偏差等滿足要求；然后按批次（同一規(guī)格、同一原材料、同一生產(chǎn)廠家，以不超過200t為一批）對干混料進(jìn)行取樣，并根據(jù)廠家提供的施工配合比進(jìn)行配合比驗(yàn)證，驗(yàn)證的主要指標(biāo)包括STC的抗壓強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度、彈性模量、干混料中鋼纖維含量的均勻性等，合格后方可允許進(jìn)場。

5.3.2 STC攪拌

STC攪拌為STC干混料和水的拌合。本項(xiàng)目結(jié)合STC的材料特性并為保證預(yù)制板的結(jié)構(gòu)性能，攪拌采用如下措施：

（1）采用先進(jìn)的大功率STC專用高速智能攪拌設(shè)備，縮短攪拌時(shí)間，減少氣泡的混入；

（2）采用2臺1m3攪拌機(jī)分盤攪拌，然后集中卸入布料車內(nèi)，布料車連續(xù)不間斷攪拌，然后單片板一次布料完成，保證預(yù)制板中鋼纖維含量及分布均勻；

（3）攪拌需按照配合比對原材料進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，并嚴(yán)控?cái)嚢璩绦蚝蛿嚢钑r(shí)間。

STC攪拌首先采用桁吊把稱重好的STC干混料投入攪拌機(jī)料筒內(nèi)，干拌30s左右，使干混料處于流動狀態(tài)；然后按比例計(jì)量加入水，進(jìn)行濕拌合，攪拌過程中通過觀察窗口觀察拌合物的狀態(tài)，待STC拌合物流化后，繼續(xù)攪拌不少于2min，總攪拌時(shí)間不少于8min。STC的攪拌程序和攪拌時(shí)間控制如表1所示。

表1 STC攪拌程序及攪拌時(shí)間控制

5.3.3 STC運(yùn)輸及布料

STC材料的水灰比低，在0.16～0.2之間，為防止運(yùn)輸過程中和分次布料的待料過程中STC表面水分散失導(dǎo)致結(jié)皮情況，采用15m3的攪拌運(yùn)輸車一次裝料后運(yùn)至澆筑地點(diǎn)，一次布料完成，中間不停頓。運(yùn)輸過程中保持罐體始終在轉(zhuǎn)動，使料斗內(nèi)STC一直處于攪動狀態(tài)，防止驟凝。接料前需對料斗進(jìn)行充分的清洗，不得有殘?jiān)?、積水等。

國外的研究表面，纖維取向?qū)TC構(gòu)件的抗拉性能有顯著影響，而澆筑方向?qū)w維的取向有顯著影響，采取如下保障措施：

（1）布料前檢查。對鋼筋、預(yù)埋件等的位置進(jìn)行檢查，確保安裝位置準(zhǔn)確；對模板尺寸、密封等情況進(jìn)行檢查。

（2）對作業(yè)面進(jìn)行灑水濕潤，但不得有積水。

（3）澆筑方向沿長邊方向均勻布料。

（4）布料時(shí)，料斗于一點(diǎn)卸料，通過STC自流平向其他位置布料。

5.3.4 振搗整平

不同于普通混凝土，STC的振搗主要目的是把攪拌和澆筑過程中混入的氣體排出，同時(shí)使鋼纖維的取向朝向結(jié)構(gòu)有利的方向；采用插入式振搗棒會使鋼纖維積聚在振搗棒周圍，不利于鋼纖維的分布，如圖9所示。

圖9 STC振搗整平

采用高頻平板振搗器進(jìn)行振搗，并采用手扶式整平收面設(shè)備進(jìn)行整平手民，邊界位置采用手持式振動器進(jìn)行振搗。振搗按下列規(guī)定執(zhí)行：

（1）采用手扶式整平收面設(shè)備振搗前需先對鋼筋頂部做好標(biāo)高帶作為行走軌道，確保STC頂面的平整度滿足3mm的要求，同時(shí)保證鋼筋保護(hù)層厚度。

（2）高頻平板振搗器沿橫橋向進(jìn)行作業(yè)；作業(yè)前，需對設(shè)備與STC接觸面進(jìn)行灑水濕潤。

（3）施工過程中嚴(yán)禁采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗。

5.3.5 養(yǎng)護(hù)工程

STC預(yù)制板的養(yǎng)護(hù)包括保濕養(yǎng)護(hù)和高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)兩個(gè)節(jié)段。STC保濕養(yǎng)護(hù)緊隨在STC攤鋪完成后進(jìn)行，在預(yù)制臺座上進(jìn)行，時(shí)間約48h左右，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，待同條件養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度達(dá)到60MPa以后，進(jìn)行脫模，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工，然后進(jìn)行高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)，高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于120h，蒸養(yǎng)之前始終保持預(yù)制板的濕潤。

（1）STC保濕養(yǎng)護(hù)。STC保濕養(yǎng)護(hù)采用在預(yù)制板表面覆蓋節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)薄膜，然后進(jìn)行噴淋養(yǎng)護(hù)，確保STC表面不產(chǎn)生干縮裂紋。養(yǎng)護(hù)時(shí)間為48h，養(yǎng)護(hù)過程中不得對預(yù)制板進(jìn)行擾動；其中節(jié)水保濕薄膜應(yīng)在預(yù)制板澆筑后立即進(jìn)行覆蓋，防止STC表面水分散失；STC保濕養(yǎng)護(hù)過程中，需按下列要求進(jìn)行。

1）覆膜前灑水。覆膜前，應(yīng)對STC表面進(jìn)行灑水濕潤。灑水需采用噴霧形式，要求高壓水槍槍頭朝上，不得對STC表面進(jìn)行直射。

2）覆膜前，注意觀察薄膜上的標(biāo)記，標(biāo)有底層的應(yīng)朝下，方向不能弄反。

3）鋪膜過程中應(yīng)采用笤帚對膜進(jìn)行抹平，使膜與STC面貼合緊密，不得有鼓泡現(xiàn)象。如有鼓包的地方，應(yīng)采用鐵絲戳破，并用保濕薄膜覆蓋裸露位置。

4）保濕養(yǎng)護(hù)過程中，由專人進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)局部缺水時(shí)，及時(shí)補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。

（2）STC高溫蒸汽養(yǎng)生。保濕養(yǎng)護(hù)和預(yù)應(yīng)力張拉之后，將橋面板吊裝至高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)區(qū)域，通過高溫蒸汽養(yǎng)生可以在早期基本完成STC材料收縮應(yīng)變，同時(shí)消除后期的STC層的徐變，是實(shí)現(xiàn)STC致密性、高強(qiáng)度、高韌性，消除后期收縮變形的必要手段，蒸汽養(yǎng)護(hù)在預(yù)制板保濕養(yǎng)護(hù)完成并脫模后進(jìn)行。

蒸養(yǎng)溫度要求：養(yǎng)護(hù)升溫階段，升溫速度不大于12℃/h，升溫至45℃～50℃以上時(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于120h，降溫速度不得大于15℃/h，直到降至現(xiàn)場環(huán)境氣溫。養(yǎng)護(hù)過程采用自動溫度控制系統(tǒng)，對養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度進(jìn)行24h監(jiān)控。

6.結(jié)語

本文通過對全寬預(yù)制STC超高韌性混凝土覆面疊合橋面板施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究分析，得出如下結(jié)論。

（1）移動式模板法進(jìn)行全寬預(yù)應(yīng)力橋面板預(yù)制，減少了模板數(shù)量及基礎(chǔ)的投入，提高了模板的利用率，同時(shí)減小拆模對預(yù)制構(gòu)件的損傷，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）通過對采用梳齒板式鋼筋板扎胎架、剪力槽鋼筋模擬定位措施以及抽插式剪力槽模板的運(yùn)用研究，解決了橋面板與鋼梁頂面剪力釘群匹配、板與板間濕接縫鋼筋匹配等問題，確保了橋面板的制作及后期安裝精度。

（3）本項(xiàng)目率先采用的STC覆面疊合技術(shù)，經(jīng)工藝驗(yàn)證，STC與混凝土結(jié)合良好。

（4）采用的施工工藝技術(shù)解決了鋼筋定位精度高、平整度要求高、STC覆面疊合施工等技術(shù)難題，確保了鋼混組合梁全寬預(yù)制橋面板的施工質(zhì)量，可供類似工程借鑒。