墩公路混凝土连续箱梁 施工技术

墩公路混凝土连续箱梁 施工技术

孟凡龙

中国铁建大桥工程局集团西北工程有限公司

内容提要：本文对70m高墩公路现浇箱梁在浇筑混凝土以及混凝土性能的方案进行了研究，对现场施工的方式作出调整，提出了高墩混凝土施工的优良施工方案。

关键词：70m高墩、C50混凝土、施工方案、塌落度

1. 工程概况

三门峡黄河公铁两用大桥北岸公路预应力混凝土箱梁由小里程到大里程方向分左右两幅，共4联，右幅第一联跨度布置为42.135+41.367+40.985+40.827m，右幅第二联跨度布置为40.739+40.707+40.7+40.7m，左幅第一联跨度布置为38.233+41.587+41.073+40.831m，左幅第二联跨度布置为40.74+40.707+40.7+40.7m。单幅桥主梁梁顶宽15.75m，梁底宽7.25m，梁高2.5m。主梁两侧各悬臂3.5m，悬臂端部厚度0.2m，悬臂根部厚度0.55m，箱梁顶板厚度均为0.28m～0.55m，底板厚度均为0.26m～0.50m。腹板为斜腹板，斜率为2.6:1，厚度为0.5m～1.05m。

图1-1右幅第一联结构图

2.施工方案

2.1施工前准备

混凝土采用3台地泵（1台备用）泵送混凝土一次浇筑成型，混凝土浇筑前，先用砂浆进行湿润泵管，其砂浆通过料斗下放到地面指定地点处理。之后进行混凝土泵送试验，以检查混凝土的泵送指标情况，合格后再进行混凝土浇筑。混凝土浇筑前模板温度宜在5～35℃，混凝土拌和物的入模温度控制在5～30℃。泵管总长度最长可达100米。

泵送混凝土的坍落度，可按国家现行标准《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定选用。对不同泵送高度，入泵时混凝土的坍落度，可按下表3选用。混凝土经时坍落度损失值，可按下表确定。

表2-1不同泵送高度入泵时混凝土坍落度选用值

表2-2　混凝土经时坍落度损失值

混凝土输送管的水平换算长度，可按表2-3换算。配管整体水平换算长度，应不超过最大水平泵送距离；

　　　表2-3混凝土输送管的水平换算长度

混凝土泵的实际平均输出量，可根据混凝土泵的最大输出量、配管情况和作业效率，按下式计算：

Q₁＝Q_max ·α₁·η 　（6.1）

式中　Q₁——每台混凝土泵的实际平均输出量（m³/h）；

Q_max——每台混凝土泵的最大输出量（m³/h）；

α₁——配管条件系数。可取0.8～0.9；

η——作业效率。根据混凝土搅拌运输车向混凝土泵供料的间断时间、拆装混凝土输送管和布料停歇等情况，可取0.5～0.7

当混凝土泵连续作业时，每台混凝土泵所需配备的混凝土搅拌运输车台数，可按下式计算： N₁＝Q₁/60V₁·（60L₁/S_o＋T₁）　 （6.2）

式中　N₁——混凝土搅拌运输车台数（台）；　　　　　

Q₁——每台混凝土泵的实际平均输出量（m³/h）；按本节公式（6.1）计算；　　　　　

V₁——每台混凝土搅拌运输车容量（m³/h）；　　　　　

S_o——混凝土搅拌运输车平均行车速度（km/h）；　　　　　

L₁——混凝土搅拌运输车往返距离（km）；　　　　　

T₁——每台混凝土搅拌运输车总计停歇时间（min）。

2.2.混凝土浇筑

混凝土施工按照设计图纸要求“先拐角、底板、腹板、最后顶板、由中间向两端”的顺序进行浇筑，浇筑时斜向分段、水平分层。

图2-1 箱梁横断面浇筑顺序示意图

箱梁混凝土施工顺序：①→②→③→④

1）安装泵管，泵管沿箱梁每侧腹板位置顺桥向布置。

图2-2 泵管安装示意图

2）箱梁底板拐角混凝土浇筑，高底侧腹板下料，两趟泵管同时从中间向梁端浇筑，底侧拐角浇筑高于底板30～50cm时，暂停0.5～1小时后（混凝土不振捣流动为宜），从高侧腹板下料浇筑底板，提前沿箱梁腹板位置布置好连接用泵管，保证接管的及时性，缩减混凝土浇筑时间。梁端实心段浇筑时一次性浇筑至进人洞底位置，进人洞底部、支座处模板提前开孔，便于混凝土振捣，浇筑时混凝土不宜超过底板倒角。

图2-3 箱梁底板拐角混凝土浇筑示意图

3）箱梁底板混凝土浇筑，高侧腹板先下料，从梁端向另一端浇筑一层30～50cm后，底侧腹板再下料浇筑一层30～50cm，保证高侧腹板始终比底侧腹板混凝土面高30cm左右，提前沿箱梁腹板位置布置好连接用泵管，保证接管的及时性，缩减混凝土浇筑时间。

图2-4 箱梁底板混凝土浇筑示意图

4）箱梁腹板混凝土浇筑，分层浇筑，分层厚度30～50cm，先高侧第一层从梁端向另一端浇筑，第一层浇筑完成后退回梁端浇筑第二层，然后再次从梁端浇筑第三层，底侧以此类推，完成腹板混凝土浇筑，腹板混凝土浇筑过程中用橡皮锤敲击倒角位置，利于倒角位置的气泡溢出。提前沿箱梁腹板布置好连接泵管，保证接管的及时性，拆下来的泵管放置在腹板位置上便于再次使用，以此缩短混凝土浇筑时间。

图2-5 箱梁腹板混凝土浇筑示意图

5）箱梁顶板混凝土浇筑，先浇筑腹板上部翼缘板接缝与内模顶板接缝之间的混凝土，待浇筑平整后再从两侧梁端向跨中浇筑，全断面一次浇筑成型。提前在顶板布置好连接泵管，保证接管的及时性，以此缩短混凝土浇筑时间，顶板收面时，磨光机纵向整体收面，横坡设置角钢标高带，采用振捣梁横向振捣收面，无法满足振捣梁作业要求的采用人工和磨光机收面。

图2-6 箱梁顶板混凝土浇筑示意图

混凝土从梁腹板两侧按顺序下料，振捣与下料同时进行。梁体腹板与底板处的混凝土采用振动棒振捣，振动棒分φ25mm、φ35mm和φ50mm三种，对于钢筋较密集部位采用φ35mm振动棒振捣，其余部位用φ50mm振动棒振捣，振动棒禁止触碰波纹管。混凝土灌注入模与振动棒振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行，插入式振动棒快插慢拔垂直点振，不得平拉，不得漏振，谨防过振；振动棒移动距离应不超过振动棒作用半径的1.5倍（约40cm），每点振动时间约20～30s，振动时上下略微抽动，振动棒插入深度以进入前次浇筑的混凝土顶面下5cm为宜。浇筑过程中注意加强交界面、钢筋密集部位的振捣。对于底板混凝土振捣，人工进入到箱内进行振捣。顶板先用插入式振捣棒振捣混凝土，再用振动梁振捣整平。混凝土浇筑到桥面设计标高后压平并保证排水坡度和平整度。

图2-7 箱梁顶板混凝土浇筑实例

2.3.混凝土养生

混凝土浇注完成达到初凝状态收光抹面完成后，对顶板和箱室底板外露面采用土工布覆盖进行洒水喷淋养生，侧模走行后对腹板采用喷淋养生，根据不同的环境温度和湿度，设专人定时洒水养护，确保混凝土表面湿润，养护时间不少于14d，测量梁体温度，并做好测温记录。养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境之间的温差不应超过15℃，混凝土表面温度与养护水温度之差不得大于15℃，箱梁芯部温度尽量控制在60℃以内，最高不应高于65℃。混凝土养护期间，应对有代表性的部位进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层温度以及环境气温、相对湿度等参数，并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护，严格控制混凝土的内外温差满足要求。

混凝土浇筑前须在箱梁顶板、腹板、底板混凝土埋设测温元件，进行混凝土温度监测。埋设位置为底板厚度中间、腹板厚度中间、顶板板厚中间及混凝土上表层，共计埋设5个断面，分别为0、1/4L、1/2L、3/4L、L（L为梁长）。具体布置详见下图。

▲箱梁测温元件安装位置示意图

3.混凝土质量保证

3.1混凝土生产

①采用HZS180型搅拌站，集中供应箱梁混凝土，提高供应质量。计量参数及时分析，定期对计量设备进行检验。

②炎热夏季搅拌混凝土时,采取降温措施,保证混凝土拌和物的温度。对拌和物坍落度、扩展度、泌水率、含气量等进行测定,保证良好的工作度和可泵性。

3.2混凝土浇筑

在炎热季节浇筑混凝土时，应尽可能安排在傍晚避开炎热的白天浇筑混凝土。混凝土浇筑采用水平分层斜向分段的施工工艺，确保浇筑的连续性，浇筑时间控制在6～8h。

3.3混凝土振捣

混凝土振捣应坚持浇筑服从振捣的原则，按事先规定的工艺路线和方式进行，防止乱振。配置足够固定的专业捣固手，并且划分施工区域明确责任，统一指挥，分区分块振捣，避免过振或漏振。采用插入式振捣棒大小搭配使用，钢筋密集处用φ35小振捣棒，钢筋稀疏处用φ50打振捣棒。振捣棒移动距离不得超过振捣棒作用半径的1.5倍。

3.4梁体混凝土的空洞的预防

箱梁混凝土常出问题的通病为：梁体内底板与腹板的倒角处出现空洞；腹板波纹管下出现空隙或混凝土不密实；梁端锚头下出现空洞或混凝土不密实等。克服这些通病的做法多为经验做法。避免这些空洞和不密实的现象：

(1)要严格控制粗骨料粒径不能大于25mm，对于梁端钢筋较密集的部位，宜采用粗骨料粒为16mm以下的细石混凝土。

(2)要严格控制混凝土入模的坍落度和和易性。混凝土在罐时间太长出现干硬状态或混凝土出现泌水离析等现象，不能入模。

(3)底板与腹板倒角的混凝土应严格按顺序由一端向另一端推进，混凝土由腹板流入底板时，应有专人观察混凝土流动情况，混凝土是否满模（底模与内模底板满空间）流出，观察人应与梁顶持振动棒的人联系，控制混凝土的流出量，防止流入不够或太多。底板两侧混凝土振实、赶平后，施振人员再在腹板内振捣一次，使混凝土充盈各个空间，同时派有经验的人手持皮（木）锤，敲击倒角处模板，判定混凝土是否密实。

(4)梁端模因固定锚板，多穿有许多螺栓孔，梁端混凝土浇筑时，应派人专门观察各孔洞处溢浆情况，判定混凝土是否到位和密实，有时为判断锚头下混凝土是否密实，专门在锚下部位开孔观察，孔洞溢出混凝土均匀后，用木塞堵上再施振，因梁端混凝土后要凿毛封头，这样做也不影响内在质量和外观质量。

(5)控制腹板波纹管下的空隙，没有很直观的方法。经验做法是，混凝土按顺序入模后，开动附着式振捣器，使混凝土下落成平面或坡面，然后用插入式振捣棒逐次点振至混凝土面停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、泛浆。要求施振人员熟悉预应力筋的位置，振捣棒不得碰撞波纹管，振动讲究顺序，不得盲目施振，造成漏振现象。

(6)混凝土出现空洞或不密实，应认真查明其缺陷范围，请有关专家分析是否已影响其结构的受力功能，如属于可补救的范围，应凿除疏松的混凝土，用水冲洗干净后，用电吹风吹干，立模后用高标号的环氧树脂混凝土嵌补。

图3-1 振动梁收面

4.输送泵堵管的预防

输送泵堵管是施工中最常见的问题，有时堵管故障排除要花一、二个小时，消耗了大量的时间和工人的体力，甚至因排除时间过长，先后混凝土连结不上，导致梁体混凝土的质量问题。输送泵堵管是因为输送过程中停留时间过长，混凝土发生离析，浆液顺管道或管道接头流走后粗骨料集在一起而失去和易性。或是因为入泵混凝土本身搅拌不充分而和易性很差。和易性差的混凝土在管道内流动困难，造成粗骨料聚集，越泵越紧，发生堵管。针对这些问题要求：

(1)输送泵管路安装时，起始水平段长度不应小于15m，管路出口应略微上扬，除出口处采用软管外，输送管路其它部分不得使用软管或锥形管。

(2)输送管路应固定牢固，且不得与模板或钢筋直接接触。

(3)管路安装完毕在浇筑混凝土前应输水检查管路接头，凡漏水接头应采取紧固螺栓或更换胶垫予以排除。

(4)混凝土输送混凝土拌合物应始终连续输送。高温或低温环境下输送管路应分别采用湿帘或保温材料覆盖。

(5)混凝土拌合物的机械搅拌时间不得小于3min，搅拌不均匀的拌合特严禁入泵。

5.出现堵管预兆时以及堵管时的处理方法

当混凝土泵出现压力升高且不稳定、油温升高、输送管明显振动等现象而泵送困难时，不得强行泵送，并应立即查明原因，采取措施排除。可先用木槌敲击输送管弯管、锥形管等部位，并进行慢速泵送或反泵，防止堵塞。

当混凝土泵已经堵管时，应立即重复地进行反泵和正泵，逐步吸出混凝土至料斗中，重新搅拌后泵送；

用木槌敲击等方法，查明堵塞部位，将混凝土击松后，重复进行反泵和正泵，排除堵塞；

当上述两种方法无效时，应在混凝土卸压后，拆除堵塞部位的输送管，排出混凝土堵塞物后，方可接管。重新泵送前，应先排除管内空气后，方可拧紧接头。

6.混凝土浇筑施工安全措施

(1)在施工材料、机具在作业完成后，及时清理；拆除时作业人员不得站在被拆的模板上，夜间作业时有足够照明设备；

(2)混凝土浇筑时，设专人仔细观察和检查侧模、钢筋等主要受力部件有无变形，发现问题及时完善处理。

参 考文献：

1、《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T 10）

2、《建筑施工手册第四版》

3、《现浇结构工程混凝土浇筑施工工艺标准》

4、公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)

5、《混凝土结构施工及验收规范》

作者简介

孟凡龙 男，1993-，助理工程师。2016年毕业于佳木斯大学土木工程专业，学士。

中国铁建大桥工程局集团有限公司 9