京滬高速鐵路 900 t箱梁混凝土施工

陳慶杰, 王渙強(qiáng)

(中國水利水電第七工程局有限公司 第五分局,四川彭山 620860)

1 概 述

京滬高速鐵路正線全長 1 318 km,橋梁占正線長度 80%以上。橋梁施工大量采用 32、24 m雙線單箱單室整孔后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁,采用高性能混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使用年限為 100年,設(shè)計(jì)時(shí)速 350 km/h。全線橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁大部分采用工場預(yù)制、架橋機(jī)架設(shè)的方法。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁外形尺寸大、施工集中、工藝標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)、技術(shù)難度大、施工工藝復(fù)雜,其中 32 m雙線整孔單箱單室等高度截面箱梁全長 32.6 m,梁寬 12.0 m,梁高 3.05 m,底寬 5.5 m。C50混凝土 334.71 m3,梁體重 836.8 t。

筆者結(jié)合長清制梁場混凝土施工情況,重點(diǎn)闡述了混凝土拌合及灌注過程中的注意事項(xiàng),以確保耐久性要求,滿足 100年的設(shè)計(jì)使用年限。

2 混凝土施工準(zhǔn)備

混凝土施工前應(yīng)取得施工配合比通知單,確認(rèn)灌注箱梁混凝土的集料、水泥等已到達(dá)混凝土攪拌站。嚴(yán)禁采取邊運(yùn)輸、邊開盤拌制的方法進(jìn)行梁體混凝土灌注作業(yè);原材料質(zhì)量已檢驗(yàn)合格;對混凝土運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真檢查使之處于良好狀態(tài);振搗器、龍門吊等設(shè)備應(yīng)確認(rèn)其狀態(tài)良好;水電供應(yīng)系統(tǒng)必須保證,意外停水、停電的備用措施必須落實(shí);模板、鋼筋、預(yù)埋構(gòu)件等工序的檢查簽證已經(jīng)完成;混凝土的灌注設(shè)備輸送泵、布料機(jī)狀態(tài)良好;適應(yīng)季節(jié)及氣象預(yù)報(bào)的施工措施完備。

3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

預(yù)制梁混凝土的強(qiáng)度、彈模須符合規(guī)定;混凝土配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定;每 m3混凝土膠凝材料用量由梁場試驗(yàn)室設(shè)計(jì),見表 l。混凝土坍落度按 160～200 mm設(shè)計(jì);混凝土在拌合時(shí),應(yīng)按選定的理論配合比換算成施工配合比,計(jì)算每盤混凝土各種材料的實(shí)際用量,投料拌合。

C50預(yù)制箱梁混凝土理論配合比試件送鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心鐵道部建筑檢驗(yàn)站檢驗(yàn),耐久性指標(biāo)應(yīng)符合《客運(yùn)專線預(yù)制梁混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》(鐵科技【2004】120號文)要求。

高性能混凝土配合比初步選定后,做混凝土抗裂性、護(hù)筋性、耐蝕性、抗凍性、抗?jié)B性、電通量、抗堿骨料反應(yīng)性等耐久性檢驗(yàn)。

表 1 混凝土設(shè)計(jì)配合比表 /kg?m-3

4 混凝土的拌制

攪拌站操作人員應(yīng)按規(guī)定檢查機(jī)械是否正常,應(yīng)按施工配合比通知單投料攪拌,嚴(yán)格輸入和檢查配合比;攪拌前將攪拌機(jī)用水濕潤,檢查卸料閘門是否靈活,開動攪拌機(jī)空車運(yùn)轉(zhuǎn) 2～3 min,確認(rèn)正常后排盡積水,再投料攪拌。拌合混凝土的下料順序依次為:先向攪拌機(jī)投入細(xì)骨料、水泥和礦物摻合料,攪拌均勻后,加水和外加劑將其攪拌成砂漿,再向攪拌機(jī)投入粗骨料攪拌,混凝土應(yīng)攪拌均勻,顏色一致。前 3盤每盤檢查 1次混凝土塌落度等技術(shù)指標(biāo),正常施工后每 50 m3檢查一次。自全部材料進(jìn)入攪拌機(jī)起至開始出料時(shí)止,總攪拌時(shí)間為 2～2.5 min;攪拌因故中斷時(shí),攪拌出的混凝土滯留時(shí)間不得超過 30 min;最長不得超過混凝土的初凝時(shí)問;拌和好的混凝土出罐后不得再加水,不得出現(xiàn)離析現(xiàn)象;混凝土的拌制速度應(yīng)和灌注速度密切配合,拌制服從灌注;混凝土灌注完后,拌合機(jī)及全部容器均應(yīng)及時(shí)沖刷清洗干凈,并及時(shí)進(jìn)行維修保養(yǎng);質(zhì)量低劣的混凝土及有異常情況的混凝土均不得灌入梁內(nèi);司拌人員及值班試驗(yàn)人員除認(rèn)真填寫規(guī)定的施工記錄項(xiàng)目外,還應(yīng)如實(shí)記錄配合比調(diào)整情況、施工中發(fā)現(xiàn)問題以及處理方法。

5 混凝土運(yùn)輸

采用 2臺輸送泵輸送混凝土,布料桿布料入模;混凝土輸送、灌注及間歇的全部時(shí)間不得超過混凝土的初凝時(shí)間;混凝土運(yùn)輸時(shí)間不得超過 20 min;泵送時(shí)輸送管路的起始水平段長度不應(yīng)小于15 m,除出口處采用軟管外,輸送管路其它部分不得采用軟管或錐形管。輸送管路應(yīng)固定牢固,且不與模板或鋼筋直接接觸。泵送過程中,混凝土拌和物應(yīng)始終連續(xù)輸送。高溫或低溫環(huán)境下輸送管路應(yīng)分別采用濕簾或保溫材料覆蓋。輸送管道牢固支撐,采用最短距離并盡量減少彎管數(shù)。所有管道接頭必須連接牢固,密封可靠,嚴(yán)防漏漿漏水。輸送混凝土之前,必須先潤滑管道,以防堵塞。輸送混凝土?xí)r,操作人員必須與生產(chǎn)指揮者取得密切聯(lián)系。輸送泵在工作過程中,不能使裝料吸空,料斗內(nèi)要保持一定存料,否則空氣進(jìn)入泵缸或管道將會引起堵塞事故;輸送泵在使用過程中要連續(xù)輸送,盡可能減少停機(jī)時(shí)間和停機(jī)次數(shù)。管道堵塞時(shí),應(yīng)及時(shí)在被堵塞段管壁外用木棍輕輕敲擊,使之疏通,必要時(shí)拆卸排除。

6 混凝土灌注

混凝土灌注前應(yīng)做好模板、鋼筋、預(yù)埋件及預(yù)留孔道位置檢查記錄,并將預(yù)應(yīng)力孔道位置作為一個(gè)重點(diǎn)檢查項(xiàng)目進(jìn)行檢查。在混凝土灌注前,應(yīng)將模板、鋼筋上的雜物清除干凈,陰雨天氣,上模型作業(yè)人員應(yīng)將鞋子沖洗干凈,防止泥土污染鋼筋或混凝土。冬季模型內(nèi)不得有積雪或冰塊,并做好防雨雪遮蓋防護(hù)措施;在梁體混凝土灌注過程中,指定專人看護(hù)模板、鋼筋和附著式振動器,發(fā)現(xiàn)螺栓、支撐等松動時(shí)應(yīng)及時(shí)擰緊,鋼筋和預(yù)埋件如有位移,及時(shí)調(diào)整以保證位置正確;灌注前應(yīng)檢查所有振動器電機(jī)是否完好、緊固,接線時(shí)要防止缺相,振動器控制箱應(yīng)設(shè)在人行道步板上。

(1)混凝土的灌注采用水平分層、縱向分段對稱連續(xù)灌注,自一端向另一端循序漸進(jìn)的施工方法。灌注厚度不得大于 30 cm,上、下層灌注時(shí)間相隔不超過混凝土的允許延續(xù)時(shí)間。先用布料桿從箱梁兩側(cè)腹板上部同步對稱均勻灌注腹板與底板連接處的混凝土,再灌注底板,最后再灌注頂板?；炷凉嘧㈨樞蛞妶D 1。

(2)腹板混凝土灌注時(shí),采用同步對稱灌注,防止兩邊混凝土面高低懸殊,造成內(nèi)模偏移或其它后果。

(3)橋面混凝土也從兩端向中心灌注。但必須保證腹板混凝土初凝前頂板混凝土灌注完畢,并及時(shí)整平、收漿。

(4)從兩端向中心灌注混凝土?xí)r不得在梁體縱向中心處進(jìn)行接頭,必須錯(cuò)開 4 m以上。

(5)混凝土灌注入模時(shí)下料要均勻,注意與振搗相配合,混凝土不準(zhǔn)集中在一處下料,以免因混凝土分層厚度太大振搗困難,使梁體混凝土產(chǎn)生蜂窩麻面等缺陷,灌注底板混凝土?xí)r,為防止布料桿散落的混凝土污染頂板,應(yīng)撥開內(nèi)模預(yù)留孔處的鋼筋并采用下料漏斗集中下混凝土。

(6)在封堵內(nèi)模預(yù)留孔時(shí),應(yīng)注意清掃活動板處的多余混凝土,保證活動鋼板頂面與內(nèi)模面板頂部平齊,防止頂板灌灰孔處混凝土形成錯(cuò)臺。

(7)梁體混凝土灌注采用側(cè)振并輔以插入式高頻振動棒振搗成型,梁體腹板、底板采用側(cè)振和插入式振動;在混凝土灌注前 4 m和后 4 m必須上下前后同時(shí)開啟振動器,振動時(shí)間以混凝土不再下沉、不出氣泡、表面開始泛漿為度,使梁體混凝土表面光潔,沒有或極少氣泡。

(8)附著式振動器采用 1.5 kW高頻振動器,振動時(shí)間一般為 30 s左右。振動棒施工時(shí)必須嚴(yán)格控制“三度”(速度、深度、密度),要堅(jiān)持快插慢拔、邊振邊拔的原則,深度以不觸及梁體波紋管為原則,密度間距為 30 cm,振動棒應(yīng)垂直點(diǎn)振,不得平拉,并應(yīng)防止過振、漏振、欠振。

圖 1 混凝土灌注順序示意圖

(9)橋面混凝土采用插入式振動棒振動,輔以提漿整平機(jī)振動。振動棒移動距離應(yīng)不超過振動棒作用半徑的 1.5倍(約 30 cm),每點(diǎn)振動時(shí)間約 20 430 s。振動時(shí)振動棒上下略微抽動,振動棒插入深度以進(jìn)入前次灌注的混凝土面層下50 mm為宜。灌注過程中應(yīng)注意加強(qiáng)倒角、交界面及鋼筋密集部位的振搗。為達(dá)到混凝土外觀質(zhì)量要求,在側(cè)模上安裝高頻振動器,當(dāng)混凝土振搗密實(shí)后才開啟,以保證脫模后梁體表面光滑平整。

(10)橋面板混凝土灌注到設(shè)計(jì)標(biāo)高后用提漿整平機(jī)振動找平并及時(shí)趕壓、抹平,以保證排水坡度和平整度。收漿抹平執(zhí)行兩次,以防裂紋。

選擇模板溫度在 5℃～35℃的時(shí)段灌注預(yù)制梁混凝土。在炎熱氣候下灌注混凝土?xí)r,應(yīng)避免模板和新澆混凝土受陽光直射,入模前的模板與鋼筋溫度以及附近的局部氣溫不應(yīng)超過 35℃。應(yīng)盡可能安排在傍晚灌注而避開炎熱的白天,也不宜在早上灌注以免氣溫升到最高時(shí)加速混凝土的內(nèi)部溫升。在相對濕度較小、風(fēng)速較大的環(huán)境下,宜采取噴霧、擋風(fēng)等措施或在此時(shí)避免灌注有較大面積混凝土暴露的橋面板。

(11)當(dāng)室外溫度超過 35℃或混凝土拌合物出盤溫度達(dá)到 25℃及以上時(shí),應(yīng)按夏季施工辦理,盡量安排在上午 11∶00以前灌注完或下午 16∶00以后開盤灌注。

當(dāng)晝夜平均氣溫低于 5℃或最低氣溫低于 -3℃時(shí),需采取保溫措施,并按冬季施工處理。

7 混凝土養(yǎng)護(hù)

7.1 混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)工序流程為:吊裝蒸養(yǎng)罩——靜?！诱羝苈贰惭b測溫儀——升溫——恒溫——降溫——拆除蒸養(yǎng)罩——拆?！匀火B(yǎng)護(hù);橋梁梁體混凝土前期養(yǎng)護(hù)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)并加養(yǎng)護(hù)罩形式,拆模后進(jìn)行灑水自然養(yǎng)護(hù)。在灌注混凝土收面時(shí),養(yǎng)護(hù)罩要及時(shí)跟進(jìn),做到收面與覆蓋基本同步。蒸汽管道分別布置在外模的兩側(cè)及底模下面,蒸汽不得直接吹向混凝土和模板。蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)按四個(gè)階段執(zhí)行,即靜停、升溫、恒溫、降溫。靜停期間保持棚溫不低于 5℃;在灌注完 4 h后方可升溫,升溫速度控制在 10℃/h以下;恒溫時(shí)蒸汽溫度不超過 45℃,梁體芯部混凝土溫度不超過 65℃,恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)拆模強(qiáng)度要求、混凝土配合比情況以及環(huán)境條件等通過試驗(yàn)確定;試驗(yàn)室根據(jù)隨梁養(yǎng)護(hù)混凝土試件強(qiáng)度結(jié)果出具停汽通知單后開始降溫。降溫速度控制在10℃/h以下。撤除保溫設(shè)施后,梁體表面溫度與環(huán)境溫度之差不得大于 15℃。在養(yǎng)護(hù)過程中,送氣后半小時(shí)測溫一次并記錄,當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)外溫差或升降溫速率出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)立即報(bào)告,分析原因,采取措施。測量溫度計(jì)的布置:每孔箱梁共布置 9個(gè)測溫點(diǎn)。用 2個(gè)長尾溫度計(jì)插入箱梁預(yù)留孔道內(nèi),測混凝土內(nèi)部溫度;6個(gè)測蒸汽溫度布置在兩側(cè)腹板的 L/4、L/2、3L/4位置;1個(gè)測環(huán)境溫度。梁體混凝土初凝后應(yīng)在梁頂及箱梁底板上鋪設(shè)棉氈子,并灑水飽水養(yǎng)護(hù)。

7.2 混凝土自然養(yǎng)護(hù)

蒸汽養(yǎng)護(hù)結(jié)束后繼續(xù)保溫保濕進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù),自然養(yǎng)護(hù)采用草袋或麻袋覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。灑水養(yǎng)護(hù)采用自動噴水系統(tǒng)和噴霧器進(jìn)行,保證養(yǎng)護(hù)不間斷;梁體養(yǎng)護(hù)用水與拌制梁體混凝土用水相同,水溫與表面混凝土之間的溫差不得大于 15℃;灑水次數(shù)以保持混凝土表面濕潤狀態(tài)為度,一般情況下,白天以 1～2 h一次,晚上 4 h一次;灑水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間:當(dāng)環(huán)境相對濕度小于 60時(shí),自然養(yǎng)護(hù)不少于 28 d;當(dāng)環(huán)境相對濕度大于 60時(shí),自然養(yǎng)護(hù)不少于 14 d。在對梁體進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)的同時(shí),要對隨梁養(yǎng)護(hù)的混凝土試件進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),使試件與梁體混凝土強(qiáng)度同步增長。

當(dāng)環(huán)境氣溫低于 5℃時(shí),梁體表面應(yīng)噴涂養(yǎng)護(hù)劑,采取保溫保濕措施,禁止對混凝土灑水。

8 混凝土試驗(yàn)

在混凝土澆注過程中,隨機(jī)取樣制作混凝土強(qiáng)度及彈性模量試件,其中強(qiáng)度和彈性模量試件分別從箱梁底板、腹板和頂板取樣。試件要隨梁體或在同樣條件下振動成型;每灌注一孔梁取強(qiáng)度試件 21組(3組作拆模依據(jù),3組為早期張拉依據(jù),3組為終張拉依據(jù),12組同條件 28 d養(yǎng)護(hù));每灌注一孔梁做彈性模量試件 6組,3組用于終張,3組為 28 d標(biāo)養(yǎng)試件。當(dāng)現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)結(jié)束、試件脫模后,將標(biāo)養(yǎng)試件立即放入標(biāo)養(yǎng)池內(nèi)養(yǎng)護(hù);施工用試件繼續(xù)與梁體同條件養(yǎng)護(hù),直到規(guī)定齡期或試壓為止;批量生產(chǎn)中,預(yù)制梁每生產(chǎn) 20 000 m3,混凝土抽取抗凍融循環(huán)、抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、堿-骨料反應(yīng)的耐久性試件各一組,進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。

9 結(jié) 語

京滬高速鐵路長清制梁場箱梁混凝土施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí),單孔梁灌注時(shí)間基本控制在 6 h左右,梁體混凝土外觀色澤一致、氣泡極少,梁體混凝土強(qiáng)度及耐久性指標(biāo)符合規(guī)范要求,質(zhì)量較好。

[1] 鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南,TZ210—2005[S].