畢進(jìn)安

（四川省交通建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司養(yǎng)護(hù)分公司，四川成都 610000）

0 引言

近年來(lái)，隨著高速公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，針對(duì)復(fù)雜地區(qū)的高速公路建設(shè)項(xiàng)目逐步增多，通常涉及橋涵等類(lèi)型施工。為提升施工效率，且兼顧適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性等多項(xiàng)指標(biāo)，混凝土預(yù)制梁的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍。但實(shí)際施工過(guò)程中，混凝土預(yù)制梁仍存在外觀質(zhì)量不足的問(wèn)題，影響工程整體質(zhì)量，因此有關(guān)部門(mén)需重點(diǎn)關(guān)注高速公路橋涵施工中混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量控制工作。

1 工程概況

某地為提升邊遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量，計(jì)劃在當(dāng)?shù)匦藿ㄒ粭l長(zhǎng)度約60km、速度為100km/h 的高速公路。由于當(dāng)?shù)氐匦蜗拗?，該線(xiàn)路涉及規(guī)模較大的橋涵施工作業(yè)，計(jì)劃中包含16 座橋梁，總長(zhǎng)度21.2km，超過(guò)總路線(xiàn)的1/3，施工建設(shè)難度較高?？紤]施工難易度、施工效率及施工成本等多方面因素，工程單位決定采用混凝土預(yù)制梁作為該工程中橋涵施工的主要模式，具體選用預(yù)制梁，混凝土等級(jí)為C55，以后張法作為施工方法。

2 混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量控制流程

2.1 混凝土配制

由于該預(yù)制梁需應(yīng)用強(qiáng)度等級(jí)為C55 的混凝土進(jìn)行制作，對(duì)混凝土性能要求較高，同時(shí)也對(duì)混凝土原材料的質(zhì)量和配合比的精準(zhǔn)性等方面提出更高要求。為此，需按照如下原則進(jìn)行混凝土原材料配制：第一，適當(dāng)降低水泥用量，以降低水化熱；第二，適當(dāng)提升粉煤灰添加量，以提升混凝土和易性；第三，適當(dāng)添加不同類(lèi)型的外加劑，以提升混凝土的綜合性能。根據(jù)以上三點(diǎn)原則，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)資料后，最終確定混凝土配合比如表1 所示。

表1 混凝土配合比情況（以配制1m3 混凝土計(jì)）

混凝土配制完成后，對(duì)其進(jìn)行初步測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示該混凝土的坍落度在180～220mm 范圍內(nèi)，擴(kuò)展度為480～500mm，1h 坍損低于20mm，且浮漿厚度低于15mm，符合整體力學(xué)性能要求，可進(jìn)一步應(yīng)用。

2.2 模板工程

施工過(guò)程考慮該施工對(duì)于模板系統(tǒng)的力學(xué)性能有更高要求，基于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2017），按照如下原則對(duì)模板材料進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。

首先，針對(duì)預(yù)制梁模板，其面板材料選用厚度為6mm 的鋼板，面板橫肋選用14#槽鋼，并控制間距為30cm；豎肋采用10#槽鋼，以?xún)?nèi)外兩層模式設(shè)計(jì)。外側(cè)豎肋上端及內(nèi)側(cè)豎肋下端設(shè)兩根10#通長(zhǎng)槽鋼，做對(duì)拉螺栓孔背肋，高度和底座預(yù)留孔對(duì)齊。梁端及中橫梁處加密為1.5m，其余處為2.5m。

其次，根據(jù)上述選型結(jié)果，按設(shè)計(jì)圖紙中的尺寸和形狀要求進(jìn)行模板制作。完成制作后進(jìn)行模板支設(shè)，包括在通排柱上安裝兩排柱，通過(guò)校正和固定確保柱的位置準(zhǔn)確，再拉通線(xiàn)校正中間各柱的位置。根據(jù)模板設(shè)計(jì)圖的位置要求，從下至上安裝模板，并使用螺栓將模板之間擰緊。

最后，進(jìn)行正式的模板安裝。對(duì)底座進(jìn)行打磨，并在兩側(cè)粘貼止?jié){條。按照編號(hào)的順序?qū)?cè)模靠在底座兩側(cè)，下沿包裹臺(tái)座5cm，模板支腿使用5cm×5cm 的方木結(jié)合木楔進(jìn)行支墊，并通過(guò)拉螺栓進(jìn)行緊固。根據(jù)《梁底預(yù)埋鋼板調(diào)節(jié)量計(jì)算表》的要求，調(diào)節(jié)梁底預(yù)埋鋼板調(diào)節(jié)裝置的四角螺栓，確保調(diào)節(jié)裝置的鋼板角度與梁底預(yù)埋鋼板的角度一致。

2.3 鋼筋工程

結(jié)合實(shí)際情況，鋼筋工程分為以下兩部分進(jìn)行：首先，綁扎底筋。對(duì)后澆帶超前止水部分進(jìn)行底筋綁扎時(shí)，采用HRB400φ12@400 型長(zhǎng)鋼筋，水平分布筋則使用規(guī)格為HRB400φ12@300 型鋼筋。確定上述鋼筋材料后進(jìn)行放線(xiàn)定位，從而掌握鋼筋位置，將變形縫寬度控制在50mm。其次，進(jìn)行頂板鋼筋的綁扎。該綁扎環(huán)節(jié)使用的鋼筋在規(guī)格參數(shù)上與底筋相同，仍采用HRB400φ12@400 型長(zhǎng)鋼筋，并以規(guī)格為HRB400φ12@300 型鋼筋作為水平分布筋。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)變形縫定位線(xiàn)的標(biāo)注位置，對(duì)鋼筋位置予以準(zhǔn)確控制，且控制變形縫寬度在50mm 以下[1-2]。

2.4 混凝土工程

由于該混凝土預(yù)制梁的澆筑施工作業(yè)為典型的大體積混凝土施工作業(yè)類(lèi)型，容易出現(xiàn)蜂窩狀結(jié)構(gòu)從而影響混凝土質(zhì)量。為規(guī)避此類(lèi)問(wèn)題，工程單位結(jié)合實(shí)際情況對(duì)混凝土澆筑方案做如下優(yōu)化：一方面，在混凝土澆筑前，增加壓杠和馬凳等重物，對(duì)鋼筋籠施加約束作用，避免鋼筋籠受到混凝土作用力的影響裸露在外。另一方面，根據(jù)混凝土預(yù)制梁各部位配筋密度上的差異，按照“馬蹄—腹板—頂板”的順序，分為五層澆筑模式，每層垂直高度分別控制為60cm、60cm、70cm、70cm 和30cm；同時(shí)，在澆筑過(guò)程中，為保證混凝土的連續(xù)性，按照每300cm 一段澆筑，從一端向另一端推進(jìn)，接近梁體端頭時(shí)，改從此端相反方向進(jìn)行投料，進(jìn)一步降低混凝土可能發(fā)生裂縫等問(wèn)題的概率。

確定上述澆筑方案后，使用“趕漿法”進(jìn)行澆筑，以保證澆筑工作的連續(xù)性。此外，為提升澆筑質(zhì)量，施工部門(mén)在澆筑過(guò)程中使用直徑為φ40mm 規(guī)格的振動(dòng)棒進(jìn)行振搗，插入混凝土材料的間距控制為20cm，每次振搗時(shí)間控制為30s，同時(shí)搭配平板振動(dòng)器設(shè)備進(jìn)行拖行振動(dòng)，保證混凝土材料的振搗均勻性。

混凝土澆筑完成后即對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)。結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境情況，以及預(yù)制梁的典型大體積混凝土特征等因素，采取針對(duì)性養(yǎng)護(hù)措施如下：采用養(yǎng)生棚配合智能?chē)婌F的方法，減少水頭直接噴淋在混凝土面時(shí)造成的沖刷，提高其凝結(jié)強(qiáng)度。后續(xù)6d 采用土工布配合智能?chē)娏芊?，使混凝土?qiáng)度迅速提高。并由專(zhuān)人負(fù)責(zé)灑水養(yǎng)護(hù)，保證梁體處于濕潤(rùn)狀態(tài)。同時(shí)，由于施工期間的環(huán)境溫度普遍在15℃以上，且早晚溫差在6℃以下，因此將噴水時(shí)間設(shè)置在上午11 時(shí)左右進(jìn)行，噴水間隔時(shí)間則設(shè)置為前三天0.5～1h/次，第四天后1.5h/次[3-4]。

2.5 模板拆除

混凝土強(qiáng)度達(dá)到20MPa 后進(jìn)行模板的拆除作業(yè)，該環(huán)節(jié)按照“先支后拆、后支先拆”的原則進(jìn)行，共計(jì)分為以下幾個(gè)步驟。第一，先解除梳形模板的固定螺栓，取下梳形模板。再卸除橫隔板端模，迅速用方木和木楔支撐橫隔板底模，放松模板上下的拉桿，拆除支腿下的木楔，最后使用人工結(jié)合龍門(mén)吊的方式進(jìn)行肋板模板的拆卸。第二，拆除側(cè)模時(shí)，預(yù)留橫隔板底模不拆且使用方木結(jié)合木楔加以支撐。第三，拆除橫隔板端、堵頭模板后，用墨線(xiàn)將橫隔板端及梁端鑿毛區(qū)域彈出，采用手持氣動(dòng)鑿毛錘將翼緣板端及梁端進(jìn)行鑿毛處理，并及時(shí)修補(bǔ)梁體混凝土損傷部位，以此完成模板的拆除[5]。

3 混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)流程

3.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)

由于混凝土預(yù)制梁構(gòu)件在實(shí)際工程中面臨的外觀質(zhì)量影響因素相對(duì)較多，為確保能夠盡可能多地識(shí)別影響因素，在確定評(píng)價(jià)指標(biāo)工作中，通過(guò)查閱歷史經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行初步識(shí)別，且進(jìn)行專(zhuān)家會(huì)議和調(diào)查表結(jié)果統(tǒng)計(jì)后，最終確定該工程中混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)體系，如圖1 所示。

圖1 混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)體系

該評(píng)定指標(biāo)體系涉及內(nèi)容相對(duì)全面，包括結(jié)構(gòu)層面、外觀層面、附屬設(shè)施三個(gè)內(nèi)容，且上述內(nèi)容中的部分指標(biāo)已能夠?qū)崿F(xiàn)較為深入的評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，考慮部分評(píng)定指標(biāo)定性特征較為突出，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定量化的評(píng)估，因此采用層次分析與模糊綜合評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法進(jìn)行該混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量的評(píng)定，評(píng)定步驟則按照《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21—2011）中的相關(guān)要求進(jìn)行。此外，在模糊綜合評(píng)價(jià)模式下，由于評(píng)價(jià)人員可能給出不同評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)評(píng)語(yǔ)集進(jìn)行如下定義：V={一類(lèi)，二類(lèi)，三類(lèi)，四類(lèi)，五類(lèi)}，分別對(duì)應(yīng)評(píng)分分值為5、4、3、2、1。

3.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在確定混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)體系后，由于各個(gè)指標(biāo)的影響程度不同，因此按照以下步驟，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重予以確定。

3.2.1 構(gòu)建判斷矩陣

由于圖1 中各指標(biāo)的所占比重間必然存在差異，因此采用A.L.Saaty 的1－9 標(biāo)度法，確定判斷矩陣標(biāo)度及其含義。

3.2.2 計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

首先，基于指標(biāo)的判斷矩陣，對(duì)判斷矩陣中的每列向量均進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化處理后的矩陣表達(dá)式如下：

式（1）中：aij為判斷矩陣中第i行第j列的元素；wij為向量歸一化處理后的值；i，j分別為判斷矩陣的行數(shù)和列數(shù)。

其次，對(duì)歸一化后的各行做累計(jì)相加處理，得到一個(gè)新的向量Awij，其計(jì)算公式如下：

最后，對(duì)新的向量做歸一化處理，由此即可得到權(quán)重值，其主要通過(guò)對(duì)向量中的元素進(jìn)行轉(zhuǎn)置計(jì)算獲得，計(jì)算公式如下：

式（3）中：T為轉(zhuǎn)置運(yùn)算。

通過(guò)以上計(jì)算過(guò)程得到此次各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值如表2 所示。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值

4 評(píng)價(jià)結(jié)果與討論

基于上述評(píng)價(jià)體系和過(guò)程，對(duì)該工程設(shè)計(jì)的811片混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)定，得到混凝土預(yù)制梁的檢測(cè)結(jié)果如表3 所示。

表3 混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量評(píng)定結(jié)果

根據(jù)表3 中的結(jié)果數(shù)據(jù)可知，該工程中擬采用的811 片混凝土預(yù)制梁未出現(xiàn)四類(lèi)和五類(lèi)梁，一類(lèi)梁和二類(lèi)梁的占比超過(guò)96%，表明此次高速公路橋涵混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量控制工作取得較優(yōu)成績(jī)。

5 結(jié)語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路橋涵混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量的有效控制，在實(shí)際工作中，要重點(diǎn)關(guān)注混凝土在原材料、施工工藝等方面的要點(diǎn)工作，加強(qiáng)對(duì)上述工作環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，可通過(guò)應(yīng)用層次分析和模糊綜合評(píng)價(jià)的方法加以評(píng)估來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。未來(lái)，將考慮人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法的應(yīng)用，以此進(jìn)一步保證目標(biāo)項(xiàng)目中使用的混凝土預(yù)制梁外觀質(zhì)量控制工作符合要求，質(zhì)量控制工作取得較優(yōu)成績(jī)，因此該質(zhì)量控制工作方法可進(jìn)一步總結(jié)與推廣應(yīng)用。