石 軍, 劉 英, 茍 圣, 周 健

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川 成都 610213)

1 概 述

橋梁的結(jié)構(gòu)形式往往是在綜合考慮了工程的地理位置、地質(zhì)條件以及建造成本等因素后最終選定的。混凝土拱橋作為一種常見的橋梁類型而被選用,其結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特,具有優(yōu)良的承載性能和美觀的外觀效果。在其施工過程中,必需嚴(yán)格控制橋梁建設(shè)中每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量以確保橋梁的安全可靠。

筆者以由水電七局承建的錦江生態(tài)帶現(xiàn)澆混凝土單拱橋的施工管理為例進(jìn)行了總結(jié),旨在強(qiáng)調(diào)現(xiàn)澆混凝土單拱橋的施工控制要點(diǎn)。該橋梁為單跨下承式拱橋,跨度為13.12 m,寬度為52 m,拱橋圓弧半徑為5.05 m。對于一次成拱的單拱橋,在其施工過程中存在基礎(chǔ)穩(wěn)定、橋臺抗滑移、拱圈線性等控制難點(diǎn)。項目部通過對施工材料、技術(shù)措施、外觀細(xì)節(jié)控制、配套設(shè)施等過程控制進(jìn)行研究后制定出切實可行的施工質(zhì)量控制措施并予以實施,達(dá)到了施工質(zhì)量和工期控制要求[1]。

2 施工材料、施工技術(shù)、外觀質(zhì)量及配套設(shè)施的質(zhì)量控制

2.1 施工材料的質(zhì)量控制

(1)水泥。在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中,水泥的選用至關(guān)重要,不同類型的水泥其特性具有較大的區(qū)別。在橋梁工程建設(shè)中,必須優(yōu)先選用質(zhì)量穩(wěn)定、水化熱較低和凝結(jié)時間較長的普通硅酸鹽水泥,同時,應(yīng)將水泥中的含堿量控制在0.6%以下。

(2)骨料。骨料要達(dá)到Ⅱ類技術(shù)要求,粗骨料應(yīng)選用粒徑為5～25 mm、連續(xù)級配的花崗巖碎石,應(yīng)將含泥量嚴(yán)格控制在19%以內(nèi),堆積密度控制在1 420～1 480 kg/m3之間;應(yīng)將細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)控制在2.5～2.8之間,從而使粗細(xì)骨料之間具有良好的級配以保證混凝土不發(fā)生離析現(xiàn)象,且必須將細(xì)骨料的含泥量控制在2%以內(nèi)。

(3)外加劑。所選用的外加劑與水泥、礦物摻合料之間應(yīng)具有良好的相容性。在現(xiàn)澆混凝土橋梁施工中大體積混凝土為常見,因此,施工中必須考慮在混凝土中摻入HL-6BN型聚羧酸高性能減水劑,將混凝土的初凝時間調(diào)整到7 h左右,從而可以有效避免施工冷縫的產(chǎn)生;亦可以通過摻加其他活性材料的辦法降低水泥用量,從而達(dá)到降低混凝土水化熱的目的;另外,通過將混凝土終凝時間延長的方式,可以將水泥水化速率減慢,進(jìn)而有效錯開其放熱高峰以實現(xiàn)對混凝土內(nèi)部溫度的有效控制。

(4)粉煤灰?，F(xiàn)澆混凝土橋梁作為市政工程其對清水混凝土飾面效果要求較高,且因所用混凝土屬于高強(qiáng)度混凝土,故應(yīng)選擇Ⅰ級粉煤灰進(jìn)行摻和,利用其良好的活性取代部分水泥,在保證混凝土富余強(qiáng)度的前提下降低水泥用量,從而達(dá)到降低混凝土水化熱的目的。

(5)混凝土配合比。按照普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程,在保證強(qiáng)度及和易性要求的前提下,通過加大摻合料摻量及骨料用量的辦法以盡可能地降低水泥用量。在施工條件允許的情況下,通過降低用水量的方式可以減少水泥用量,從而達(dá)到降低混凝土水化熱的目的,同時應(yīng)控制該工程預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的最大氯離子含量不超0.06%。

在混凝土中摻用緩凝型專用外加劑并加大其摻量,通過試配混凝土,在施工環(huán)境條件下以將其凝結(jié)時間控制在9～10 h對應(yīng)的外摻量為宜。

摻用冰水用以降低水化熱。通過混凝土試配得知:冰水溫度為8 ℃時,混凝土出倉溫度約為30 ℃左右。

通過試配,將混凝土到達(dá)現(xiàn)場的塌落度定為140 mm±20 mm,據(jù)此可以在確?；炷翝M足施工要求的同時進(jìn)一步降低水灰比。

2.2 施工技術(shù)控制要點(diǎn)

(1)橋梁基礎(chǔ)的施工。拱橋建設(shè)對其基礎(chǔ)的施工要求較高,基礎(chǔ)的穩(wěn)定性是保證橋梁使用壽命的關(guān)鍵因素,一旦基礎(chǔ)出現(xiàn)水平滑移將會對整個橋梁產(chǎn)生致命的破壞。因此,在設(shè)計階段,必須對整個基礎(chǔ)的地質(zhì)條件做加密型的勘測,必須依靠完整的地勘資料以盡量避開軟基和斷裂持力基礎(chǔ),若確因特殊原因無法避開時則需采用特定的施工工藝進(jìn)行處理。

施工過程中,首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙由測量人員放出開挖邊線、清除邊線內(nèi)的農(nóng)作物、表層腐殖土及部分樹木等,清表采用挖掘機(jī)并由人工輔助,清表深度約為30 cm。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,采取合適的導(dǎo)流施工和降排水施工方式在基坑內(nèi)四周的坡腳設(shè)置排水溝,通過排水溝將水流由上游向下游匯入導(dǎo)流明溝、經(jīng)沉淀后排入河道。當(dāng)基坑排水溝高程低于導(dǎo)流明溝時,在基坑排水溝盡頭設(shè)置集水坑使用水泵進(jìn)行抽排。

開挖時,遵循“縱向分段,豎向分層”的原則從溝渠下游向上游開挖。土方采用1.6 m3/1.2 m3液壓反鏟分層開挖,將分層厚度控制在3 m以內(nèi),局部位置輔以人工撬挖。巖石的開挖采用破碎頭挖機(jī)破碎,液壓反鏟集料、挖除,巖石開挖的分層厚度約為50 cm。

若受地形條件限制而無法順利施工時,可以利用已開挖的土石料填筑工作平臺,待其開挖完成后再予以挖除。基坑底部預(yù)留30 cm厚的保護(hù)層由人工開挖。對于石方,由人工利用風(fēng)鎬進(jìn)行破碎,以免超挖。

基坑底部由人工開挖完成后,必須由測量人員復(fù)核建基面高程、檢查基底平整度,試驗室進(jìn)行承載力試驗以確保各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求。必須嚴(yán)格核查開挖成型后的地質(zhì)情況,尤其是要關(guān)注在未至開挖高程過程中的巖基是否存在水平和斜狀斷裂層,一旦出現(xiàn),應(yīng)立即組織專家進(jìn)行現(xiàn)場勘查、制定處理意見;對于出現(xiàn)的坑式或線型軟基,則需根據(jù)其面積和深度制定出專項處置方案并與符合設(shè)計要求的地基進(jìn)行整體連接,從而使整個基礎(chǔ)形成完整受力;若出現(xiàn)單向或多向的臺階狀基礎(chǔ),其分層以不低于設(shè)計強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行處理至設(shè)計基底。

當(dāng)基礎(chǔ)位置存在淤泥、雜填土等軟弱土層時,必須清除所有不良土體,換填砂卵石。砂卵石按照30 cm一層分層回填、26 t振動碾碾壓8遍以上;換填完成后需檢測其承載力、壓實度合格后方可進(jìn)行結(jié)構(gòu)物的施工。

清基過程中,一定要做到干凈徹底,尤其是在混凝土澆筑前,對倉面的處理不徹底將會造成現(xiàn)澆混凝土與原狀基巖不能形成整體受力,將會造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故[2]。

(2)橋臺施工。橋臺做為橋梁的主承結(jié)構(gòu)起到應(yīng)力釋放和利用水平推力抵抗豎向壓力的作用,因此,對橋臺施工的質(zhì)量控制非常重要。對其結(jié)構(gòu)位置、結(jié)構(gòu)尺寸的控制、預(yù)埋件的提前埋設(shè)和承臺頂?shù)蔫徝裙に囘M(jìn)行控制都需要嚴(yán)格。施工前,一定要做好工藝流程控制,做到技術(shù)控制引領(lǐng)現(xiàn)場施工,避免因現(xiàn)場施工質(zhì)量控制不嚴(yán)導(dǎo)致的橋臺出現(xiàn)裂縫、滑移或強(qiáng)度不足等病害。需要注意的是:施工過程中,對臺身的排水孔施工一定要重點(diǎn)控制,避免因排水不暢導(dǎo)致臺背的土壓力增大對橋臺增加額外的推力,從而導(dǎo)致橋臺的整體傾覆。不論是重力式或錨定式橋臺都需要在施工過程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,一旦出現(xiàn)滑移傾斜等問題,對整個橋的使用將是致命的[3]。

(3)拱圈施工。拱圈做為橋梁工程的主要荷載結(jié)構(gòu)承擔(dān)著來自橋面的壓力,亦需承擔(dān)來自外部帶來的彎曲變形力。通常,設(shè)計時除考慮建造成本和外形美觀等因素外,都會對拱圈進(jìn)行單獨(dú)的考慮。施工前應(yīng)制定專項滿堂支架方案并在其搭設(shè)前需對其地基進(jìn)行硬化。搭設(shè)過程中,一定要對支架立柱下設(shè)不少于50 mm厚的墊塊以確保支架對地面受力均衡。對于支架的間距、行距、步距、線型等必須嚴(yán)格控制,水平和豎向的剪刀撐按設(shè)計要求布置,掃地桿及封頂桿的預(yù)留自由端應(yīng)滿足支架搭設(shè)相關(guān)的規(guī)范要求,否則易產(chǎn)生受力不均而造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。對于斜撐及連墻件必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行控制。鋪設(shè)底模前,應(yīng)對整體支架進(jìn)行驗收并形成驗收資料。鋪設(shè)底模時,必須考慮撓性變形和荷載變形,因此,應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓并充分考慮變形值帶來的施工偏差。

底模應(yīng)盡量采用成品鋼模,若因批量過小、考慮成本因素使用木模時,必須嚴(yán)格控制模板的厚度,既要考慮其支撐強(qiáng)度,又要考慮圓弧的外觀質(zhì)量,尤其是對搭接處的圓弧線型和拼接縫要注意其搭接間隙不能過大,否則極易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。外模安裝時,必須預(yù)留排氣孔和進(jìn)料孔,提前制作好封孔板。對外模的圓弧模板進(jìn)行加固時,應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)的圓弧桁架,亦可用國標(biāo)的鋼管制作,非不得已才能采用C22 mm以上的螺紋鋼筋用于加固外模,以避免在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)變形[4]。

拱圈施工的難點(diǎn)在于混凝土澆筑,薄壁混凝土的施工質(zhì)量為主要關(guān)鍵點(diǎn);混凝土送料的坍落度和振搗密實度都是管控的難點(diǎn),其送料高度采用在每2 m高度(高度過高極易出現(xiàn)空洞和離析現(xiàn)象)預(yù)留300 mm×300 mm送料口(低位和側(cè)位應(yīng)設(shè)擋料板),寬度可按每4 m設(shè)置一孔,多排送料孔應(yīng)采用梅花型布置以確保送料均勻。關(guān)于振搗的控制,應(yīng)盡量在送料前先將軟軸振搗器放置于底部再送料,邊送料邊慢慢提升軟軸振搗器以確保振搗密實。每一個送料孔完成送料后必須及時進(jìn)行封堵和加固,嚴(yán)禁出現(xiàn)加固不實的情況。若拱圈寬度過寬、不能一次成型澆筑時,應(yīng)采用先兩側(cè)、后中間的方法進(jìn)行分序施工。拱圈澆筑完成后,應(yīng)嚴(yán)格控制外模的拆除時間,過早易出現(xiàn)不必要的質(zhì)量缺陷,過晚則易出現(xiàn)拆模難度加大和養(yǎng)護(hù)困難的問題。對于拱圈的質(zhì)量控制,養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵,嚴(yán)禁出現(xiàn)因養(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致的裂縫。

(4)臺背施工。臺背的施工需要注意按照施工規(guī)范和圖紙要求形成臺階后再分層施工。整體填料的選擇必須符合設(shè)計要求,尤其是要控制靠近臺身處的填料粒徑和壓實度。對于靠近臺身處,絕不能使用重型設(shè)備夯擊,以避免對臺身造成損壞。對臺背后的透水性材料需要對材料質(zhì)量及料徑級配進(jìn)行嚴(yán)格控制以避免因排水不暢而造成臺背處的土壓力增大。排水孔的通暢和傾斜角度往往是容易忽略的問題,必需重點(diǎn)關(guān)注。

橋臺搭板在臺背處的施工往往因其工序靠后且其在結(jié)構(gòu)以外,極易出現(xiàn)質(zhì)量控制松懈的情況,而且由于工期、氣候、作業(yè)面小等原因,路堤施工過程中極易出現(xiàn)壓實度不足而導(dǎo)致的后期沉降,后期行車過程中出現(xiàn)跳車的現(xiàn)象亦比比皆是,因此,需要對搭板施工前的路堤部分施工予以高度重視,若其不能經(jīng)過一個降雨期的自然沉降,也需人為對回填區(qū)域進(jìn)行水夯,以保證承載搭板受力的80 cm以內(nèi)的回填土密實并滿足設(shè)計要求。

2.3 外觀質(zhì)量控制要點(diǎn)

橋梁工程通常劃分為單位工程,尤其是在例行質(zhì)量評定中需要對其外觀進(jìn)行專項打分,因此,需要對其外觀質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)控制。模板的選擇應(yīng)特別嚴(yán)格,能使用鋁模和鋼模的應(yīng)盡量使用鋁模和鋼模;對于使用木模的特殊部位需要控制其拼接質(zhì)量,尤其對孔洞縫隙等部位一定要進(jìn)行封堵,盡量不要出現(xiàn)錯臺、掛簾、水印等質(zhì)量缺陷。對于混凝土澆筑前的倉號驗收,一定要對線型進(jìn)行重點(diǎn)檢查,做到橫平豎直;對于二次周轉(zhuǎn)的模板一定要清理到位并刷涂拆模劑。對于外露面的模板加固一定要謹(jǐn)慎,絕對避免出現(xiàn)跑模移位甚至爆模事故,一旦出現(xiàn)類似問題,其后期處理難度大,費(fèi)用高且效果差。在混凝土澆筑過程中,一定要注意大體積和薄壁混凝土的振搗到位,避免出現(xiàn)孔洞、蜂窩、麻面等質(zhì)量問題。對于澆筑完成的成品保護(hù)也須時刻注意,避免出現(xiàn)所澆筑的成品因拆模過早或拆模后對成品保護(hù)不到位而導(dǎo)致其邊角出現(xiàn)損壞,損壞處理后的效果達(dá)不到直接澆筑的效果,并且還存在色差,費(fèi)時、費(fèi)力、效果差,最終影響橋梁整體質(zhì)量外觀[5]。

為保證新澆筑的混凝士有適宜的硬化條件,防止其早期因干縮而產(chǎn)生收縮裂縫,應(yīng)在混凝土澆筑完畢及早灑水養(yǎng)護(hù)?；炷炼问彰嫣幚砗笕艨梢粤芩?應(yīng)淋至混凝土表面濕潤后再用塑料薄膜或薄毛毯覆蓋養(yǎng)護(hù),確保將混凝土表面嚴(yán)密覆蓋,絕不能讓混凝土裸露在空氣中。這樣施作的目的有以下幾點(diǎn):

(1)可以有效減少混凝土的水分散失,讓硬化后的混凝土實現(xiàn)自然養(yǎng)護(hù);

(2)可以有效實現(xiàn)對混凝土的保溫。在混凝土澆筑時間周期跨度大的條件下,由于晝夜溫差較大,大體積混凝土的溫控處理應(yīng)考慮如何做好硬化后對其實體的保溫措施,控制其內(nèi)部溫度不大于75 ℃,內(nèi)表溫差不大于25 ℃,從而使混凝土內(nèi)外溫差得到有效控制,避免溫差裂縫的出現(xiàn);

(3)混凝土養(yǎng)護(hù)的時間不得少于14 d。

2.4 配套設(shè)施的質(zhì)量控制要點(diǎn)

由于橋梁施工的后期存在工種多、工序雜等問題,若施工組織不合理極易出現(xiàn)窩工和質(zhì)量問題。對于附屬工序的施工,在工程前期主體結(jié)構(gòu)施工時就要考慮預(yù)埋件的提前制作和施工,以及工程后期工序的合理安排、多工種的交替施工及成品保護(hù)等,應(yīng)做到提前謀劃,精心組織以確保橋梁施工的整體質(zhì)量達(dá)到預(yù)期效果。

懈怠或不負(fù)責(zé)任的質(zhì)量控制行為最終會導(dǎo)致所建橋梁外觀差且影響其正常使用,既對施工單位的聲譽(yù)造成不良影響,又增加了后期維修的施工成本,嚴(yán)重者更會帶來安全事故。因此,在橋梁施工過程中,必須保持高度的責(zé)任心,嚴(yán)格按照施工圖紙及規(guī)范進(jìn)行施工,嚴(yán)格管控細(xì)節(jié),最終保證工程的順利完成。

3 結(jié) 語

錦江生態(tài)帶現(xiàn)澆混凝土單拱橋的施工質(zhì)量控制通過材料的選擇與對比分析,對主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控。通過對質(zhì)量通病進(jìn)行預(yù)判斷,制定出切實有效的施工技術(shù)措施并予以應(yīng)用,解決了質(zhì)量易發(fā)問題。以細(xì)部施工質(zhì)量管控為手段,提高了拱橋的外觀質(zhì)量效果。通過質(zhì)量控制手段,較好地控制了現(xiàn)澆混凝土單拱橋的施工質(zhì)量,并保證了在多工種、多工序施工情況下的快速施工。錦江生態(tài)帶現(xiàn)澆混凝土單拱橋施工取得的成功經(jīng)驗可為同類工程提供借鑒。