趙 騰 飛， 廖 禎 虎， 覃 晟

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

白龍江大橋工程為橋梁拓寬工程，是廣元三江新區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，位于廣元市利州區(qū)寶輪鎮(zhèn)。原白龍江大橋舊橋?qū)?2 m，在其下游新建的白龍江大橋?qū)?4 m，橋梁采用40 m簡(jiǎn)支T梁，三跨一連續(xù)，共11跨，橋面全長(zhǎng)440 m。橋梁道路等級(jí)為城市主干路，荷載等級(jí)為城-A級(jí)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。

白龍江大橋的舊橋與新建白龍江大橋橋梁拼橋后，舊橋調(diào)平層最高的地方需要提高約21 cm。若采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土作為鋪裝調(diào)平層無(wú)疑將增加舊橋的自重，對(duì)原白龍江舊橋的結(jié)構(gòu)安全將造成一定的、不可量化的影響，而且白龍江大橋作為連接廣元至寶輪的重要連接通道工期緊張，采用鋼筋綁扎作為鋪裝層骨架必將費(fèi)時(shí)費(fèi)工，勢(shì)必會(huì)延長(zhǎng)施工周期而影響到交通通行，故需采用一種輕質(zhì)高強(qiáng)、施工便捷、低碳環(huán)保的施工技術(shù)方能滿足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)平層施工的需要。闡述了無(wú)縫鋼管+陶粒混凝土技術(shù)在白龍江大橋舊橋鋪裝調(diào)平層中的應(yīng)用。

2 施工方案的確定

經(jīng)多方分析研究后，最終決定采用對(duì)局部增高較多的區(qū)域設(shè)置無(wú)縫鋼管并采用陶?；炷僚浜线M(jìn)行調(diào)平的施工技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱“無(wú)縫鋼管陶粒混凝土”技術(shù))。通過(guò)模擬原舊橋改造前的自重工況并保證舊橋鋪裝調(diào)平層滿足設(shè)計(jì)方案對(duì)橫縱坡的要求。無(wú)縫鋼管陶?；炷僚f橋鋪裝調(diào)平層示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 無(wú)縫鋼管陶?；炷僚f橋鋪裝調(diào)平層示意圖

2.1 陶粒混凝土

(1)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)混凝土配制試驗(yàn)[1]，確定了C50陶粒混凝土配合比(每m3用量)。C50陶粒混凝土配合比(每m3用量)見(jiàn)表1。

表1 C50陶?；炷僚浜媳?每m3用量)表 /kg

(2)材料參數(shù)。

頁(yè)巖陶粒：粒徑為5～16 mm，密度為630～700 kg/m3,吸水率為16%～17%(干燥狀態(tài)下1h計(jì)),粒徑小于5 mm或大于16 mm的顆粒含量不應(yīng)大于5%，并不得夾雜黏土塊。

砂為中砂或粗砂，含泥量不大于 3%。

水泥采用R52.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

外加劑的摻量必須通過(guò)試驗(yàn)確定并符合混凝土外加劑氨的釋放量不大于0.1%的要求。

陶?；炷劣砂韬险景柚?，采用混凝土罐車(chē)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.2 中空無(wú)縫鋼管

鋼管采用熱軋成形無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為Q345，管徑為A108(壁厚4.5 mm)、A95(壁厚4.5 mm)、A80(壁厚4 mm)、A65(壁厚4 mm)，管道雙層涂聚丙烯防腐涂料[2]。鋼管橫向間距邊到邊的距離為10 cm，管道縱向采用水平焊接，管道由專(zhuān)業(yè)廠家生產(chǎn)。

3 無(wú)縫鋼管陶粒混凝土具有的特點(diǎn)

采用無(wú)縫鋼管陶?；炷翆?duì)白龍江大橋舊橋鋪裝層進(jìn)行調(diào)平施工的主要特點(diǎn)如下。

3.1 無(wú)縫鋼管陶粒混凝土具有的優(yōu)點(diǎn)

(1)施工簡(jiǎn)單，方便易行。無(wú)縫鋼管鋪設(shè)簡(jiǎn)單，焊接工藝成熟。鋼管本身既是縱筋，又是箍筋,具備鋼筋骨架的功能，且鋼管的制作相較于鋼筋骨架的制作與安裝更為簡(jiǎn)單。不僅節(jié)省了大量的鋼筋材料,減少了鋼筋綁扎時(shí)間，同時(shí)亦改善了工作環(huán)境,加快了施工進(jìn)度，縮短了工期。

(2) 具有輕質(zhì)、高強(qiáng)的特點(diǎn)。與常規(guī)鋼筋混凝土相比，節(jié)省鋼材約50%。陶?；炷帘碛^密度遠(yuǎn)小于普通混凝土：普通混凝土表觀密度一般為2 450 kg/m3，而陶粒混凝土表觀密度則為1 400～1 950 kg/m3[3]。對(duì)比兩者的差異不難發(fā)現(xiàn)：當(dāng)陶?；炷寥葜卦贚C5～LC50范圍時(shí)，其容重僅為普通混凝土的80%。即在同等條件下，無(wú)縫鋼管陶粒混凝土的結(jié)構(gòu)自重較普通鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)輕25%～40%，隨之帶來(lái)的優(yōu)越性是構(gòu)件的自身重量大大減輕且強(qiáng)度等同于同標(biāo)號(hào)普通鋼筋混凝土。

(3) 耐火性能好。陶?；炷劣捎谄鋵?dǎo)熱系數(shù)比較低，在耐火性能試驗(yàn)中，陶粒混凝土的耐火極限可達(dá)4 h，遠(yuǎn)高于普通混凝土，且因鋼管作為骨架其管道內(nèi)中空，當(dāng)遭遇火災(zāi)時(shí)，中空的鋼管可以起到隔熱散熱的作用，能夠減慢鋼管的升溫速度，增加了耐火時(shí)間，提高了耐火能力。

(4) 抗震性能強(qiáng)。由于陶?；炷辆哂休^低的彈性模量且鋼管作為骨架結(jié)構(gòu)具有良好的延展性,相較于一般鋼筋混凝土,其塑性和柔性更優(yōu)越。而且無(wú)縫鋼管陶?；炷聊軌蜓娱L(zhǎng)建筑物的固有振動(dòng)周期，當(dāng)建筑物遭到破壞時(shí)會(huì)抵消大量變形動(dòng)能，具有良好的抗震性能[4]。

(5)能夠創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。陶粒是一種很好的綠色材料，其原料來(lái)源廣泛，可以利用工業(yè)廢料、生活垃圾生產(chǎn)人造陶粒，即可減少對(duì)環(huán)境的污染，又使廢棄物得到再生利用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展角度看，其可持續(xù)發(fā)展，所創(chuàng)造出的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益突出。

3.2 無(wú)縫鋼管陶?；炷辆哂械娜秉c(diǎn)

(1) 對(duì)其進(jìn)行的結(jié)構(gòu)研究未深入，實(shí)際應(yīng)用案例較鋼筋混凝土工程偏少，缺乏大量的實(shí)際施工構(gòu)件基礎(chǔ)實(shí)際參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究。

(2) 無(wú)縫鋼管陶?；炷潦褂玫木窒扌暂^大。目前市面上僅能做到C50標(biāo)號(hào)強(qiáng)度的陶?；炷?，對(duì)于超高強(qiáng)度混凝土標(biāo)號(hào)要求則無(wú)法達(dá)到。且因干燥陶粒在吸水后易導(dǎo)致坍落度下降，致使其無(wú)法在澆筑時(shí)間長(zhǎng)、澆筑高度高的構(gòu)筑物上使用。而無(wú)縫鋼管作為骨架在遇到異形結(jié)構(gòu)時(shí)其制作較為困難，導(dǎo)致施工范圍受限。

(3) 由于陶粒與水泥砂漿的密度存在較大差異，導(dǎo)致陶?；炷猎跀嚢韬瓦\(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生分層離析現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土澆筑質(zhì)量保證難度加大。與普通同標(biāo)號(hào)混凝土相比，陶粒混凝土的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度上升較慢、且其強(qiáng)度上升速率僅為普通混凝土的75%。

無(wú)縫鋼管陶?；炷羶?yōu)缺點(diǎn)匯總情況見(jiàn)表2。

表2 無(wú)縫鋼管陶?；炷羶?yōu)缺點(diǎn)匯總表

3.3 小 結(jié)

對(duì)于白龍江大橋舊橋調(diào)平層施工，采用無(wú)縫鋼管陶?；炷潦┕ぜ夹g(shù)非常適合。采用無(wú)縫鋼管替代原鋼筋骨架，充分利用了鋼管制作工業(yè)化程度高、安裝焊接固定簡(jiǎn)單、易操作的優(yōu)點(diǎn)。采用陶?；炷撂娲Ｒ?guī)混凝土施工，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、防火及抗震性能優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)，避免了采用常規(guī)鋼筋混凝土自重大、鋼筋綁扎施工費(fèi)時(shí)費(fèi)工、抗震性能較差等缺陷[5]。減少了常規(guī)鋼筋混凝土大面積澆筑產(chǎn)生水化熱導(dǎo)致混凝土面開(kāi)裂的現(xiàn)象發(fā)生，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、快速低耗、高效節(jié)能、低碳環(huán)保和安全優(yōu)質(zhì)的效果，屬于新的創(chuàng)新施工技術(shù)。

4 白龍江大橋舊橋鋪裝調(diào)平層無(wú)縫鋼管陶?；炷潦┕すに?/h2>

4.1 施工工藝流程

主要施工工藝流程：安全文明施工封道→舊橋原瀝青面層破除→舊橋原鋼筋混凝土鋪裝層破除→橋面清洗→無(wú)縫鋼管的鋪設(shè)與安裝固定→陶?；炷翝仓B(yǎng)護(hù)、檢測(cè)。

4.2 操作要點(diǎn)

(1) 舊橋原鋼筋混凝土鋪裝層破除后，采用清掃機(jī)對(duì)橋面進(jìn)行徹底的清掃、沖洗，保證橋面干凈、無(wú)雜物。

(2) 無(wú)縫鋼管的鋪設(shè)與安裝固定：舊橋橋面鋪裝無(wú)縫鋼管采用半幅施工，先施工高差較大側(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)平層的高差變化選擇合適的四種鋼管型號(hào)。全橋鋼管縱向通長(zhǎng)布置，采用焊接連接，在伸縮縫位置斷開(kāi)，預(yù)留伸縮縫寬度；鋼管橫向間距為10 cm，采用定位筋焊接固定。

①鋼管安裝工藝流程：鋼管制備→鋼管檢驗(yàn)→軸線測(cè)量、放線→基礎(chǔ)節(jié)安裝→標(biāo)高校正→焊接→檢驗(yàn)。

②鋼管安裝工序。根據(jù)施工圖及現(xiàn)場(chǎng)放樣后，采用吊車(chē)配合人工將鋼管依次放置在定位位置上。鋼管對(duì)接時(shí)，采用經(jīng)緯儀測(cè)出偏差，保證鋼管的順直并將其均勻鋪設(shè)在橋面鋪裝層上并保證其受力均勻。焊接采用環(huán)焊縫，定位筋焊接固定。鋼管的現(xiàn)場(chǎng)焊接形式為水平焊，施焊前焊條需烘焙并保溫2 h后使用。施焊時(shí)，將焊條放在電熱保溫筒內(nèi)，隨用隨取。焊接采用分段分向順序，分段施焊保持對(duì)稱，防止焊接變形而影響到安裝精度。

(3) 陶粒混凝土澆筑：待無(wú)縫鋼管鋪設(shè)完成后進(jìn)行陶?；炷恋臐仓┕ぁ仓捎冒敕┕?，混凝土罐車(chē)直接入倉(cāng)，人工整平、振搗、找平、養(yǎng)護(hù)。

①陶?；炷翝仓に嚵鞒蹋菏┕?zhǔn)備、技術(shù)交底→基層處理→測(cè)設(shè)標(biāo)高控制線→陶?；炷翑嚢琛佋O(shè)陶粒混凝土→滾壓→找平→養(yǎng)護(hù)。

②陶?；炷翝仓┕すば?。

a.基層處理。將原橋鋪裝層拆除的混凝土碎渣、鋼管安裝中產(chǎn)生的鋼材碎屑等清除干凈。鋪設(shè)前，提前對(duì)其表面澆水潤(rùn)濕。

b.標(biāo)高控制。利用水準(zhǔn)儀彈出標(biāo)高控制線，以保證澆筑完成后的鋪裝層滿足舊橋橋面調(diào)坡要求。

c.鋪設(shè)陶?；炷?。將攪拌好的陶?；炷劣没炷凉捃?chē)送到施工地點(diǎn)直接入倉(cāng)澆筑，由人工將其整平。由于陶粒混凝土較輕，很容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，因此，需要人工進(jìn)行二次攪拌。

d.振搗與找平。用鐵鍬攤鋪陶?；炷?，其厚度應(yīng)略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，再用拍板等工具及時(shí)將浮在表面的陶粒壓入混凝土中直至其砂漿泛上，再用平板振動(dòng)器振動(dòng)使其密實(shí) 。振動(dòng)過(guò)程中，若仍有陶粒浮出表面，需由人工將其壓入混凝土中。

e.養(yǎng)護(hù)。陶?；炷龄佒戤?，應(yīng)及時(shí)覆蓋塑料薄膜和保溫材料，由專(zhuān)人定時(shí)進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。

4.3 注意事項(xiàng)

(1)無(wú)縫鋼管的安裝必須焊接牢固，防止陶粒混凝土澆筑時(shí)導(dǎo)致鋼管上浮。

(2)使用陶?；炷?xí)r，一定要注意使用符合相關(guān)質(zhì)量要求的材料。所有材料不僅應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇，還要在進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收。陶粒需進(jìn)行試驗(yàn)以確保其密度、導(dǎo)熱系數(shù)、強(qiáng)度和密度能夠滿足使用前的相關(guān)質(zhì)量要求。

(3)陶?；炷恋纳a(chǎn)與拌和必須采用強(qiáng)制式拌合機(jī)攪拌，陶粒在拌和前需進(jìn)行預(yù)濕處理。

(4)由于陶粒混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)因運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)或等待澆筑時(shí)間較長(zhǎng)易造成坍落度損失、離析，對(duì)其采取的解決措施為：可以在卸料前摻入適量的減水劑進(jìn)行攪拌，以滿足施工所需的和易性要求，但嚴(yán)禁直接加水。

(5)澆筑成型后，宜采用拍板、刮板、輥?zhàn)踊蛘駝?dòng)抹子等工具及時(shí)將浮在表層的粗陶粒顆粒壓入混凝土內(nèi)；若顆粒上浮面積較大，可以采用表面振動(dòng)器復(fù)振，使砂漿返上，再作抹面。

5 應(yīng)用效果與結(jié)語(yǔ)

白龍江大橋舊橋于2020年1月啟動(dòng)舊橋橋面鋪裝調(diào)平層施工，共耗時(shí)7 d完成舊橋橋面鋼管鋪設(shè)及陶?；炷翝仓┕?，比原鋼筋混凝土橋面鋪裝計(jì)劃14 d減少施工工期7 d，提高效率約50%。采用無(wú)縫鋼管作為骨架比鋼筋網(wǎng)綁扎作為骨架減少混凝土用量約170 m3，陶?；炷恋氖褂帽绕胀ɑ炷翜p少自重約20%，整體無(wú)縫鋼管混凝土減少鋪裝層自重約25%，達(dá)到了原舊橋設(shè)計(jì)自重要求。經(jīng)養(yǎng)護(hù)合格后檢測(cè)無(wú)縫鋼管混凝土滿足C50混凝土強(qiáng)度要求。在其施工完成后，廣元周邊如隴南、蒼溪、青川均發(fā)生過(guò)3～5級(jí)地震，經(jīng)對(duì)白龍江舊橋表觀檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)因地震引起鋪裝層、橋面層開(kāi)裂或變形的情況發(fā)生。將無(wú)縫鋼管陶?；炷翍?yīng)用在舊橋鋪裝層改造中，取得了高效施工、輕質(zhì)高強(qiáng)、抗震平穩(wěn)的效果，而且節(jié)約了投資，減少了施工成本，取得了良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

廣元三江新區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)白龍江大橋工程采用無(wú)縫鋼管陶?；炷吝M(jìn)行舊橋鋪裝調(diào)平層施工取得成功并積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，解決了舊橋鋪裝調(diào)平層與新建橋梁鋪裝層高差大的難題，大大減少了舊橋的橋梁自重，保證了舊橋鋪裝層的強(qiáng)度要求，優(yōu)化了橋梁鋪裝調(diào)平層施工工藝，縮短了施工工期，所取得的經(jīng)驗(yàn)可供類(lèi)似橋梁鋪筑調(diào)平工程借鑒，亦可在建筑行業(yè)需要輕質(zhì)高強(qiáng)、工期緊張、抗震需求高的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。