李漢忠[鐵四院(湖北)工程監(jiān)理咨詢有限公司, 湖北 武漢 430063]
天生港專用航道橋是滬通長(zhǎng)江大橋的一部分。滬通長(zhǎng)江大橋是我國(guó)沿海鐵路大通道中滬通鐵路的控制性工程,上層為雙向六車道通錫高速公路,下層為雙線滬通鐵路和雙線通蘇嘉城際客運(yùn)專線,大橋北岸為南通市,南岸為張家港市。大橋北側(cè)跨越天生港專用航道(140+336+140)m,主跨 336 m,為目前世界上最大跨徑的公鐵兩用剛性梁柔性拱橋。
鐵路橋面超高性能混凝土鋪裝,分為左右幅,其中半幅鋪裝寬度為 9.1 m,長(zhǎng)度為 614 m。超高性能混凝土鋪裝層厚度為 60 mm,超高性能混凝土層內(nèi)布置間距 30 cm 的圓柱頭焊釘。超高性能混凝土層內(nèi)布置縱橫向 HRB400 鋼筋(直徑 10 mm)網(wǎng),間距 10 cm。橫向鋼筋須布置在上層,縱向鋼筋布置在下層,其中縱向鋼筋與鋼橋面凈距為26 mm。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件及攤鋪設(shè)備情況,將施工區(qū)域分成4 塊,左右幅各 2 塊,每塊分段澆筑施工,單次澆筑混凝土面積約 2 800 m2。施工縫設(shè)置在接近跨中橫梁之間。第一塊為試驗(yàn)段施工,通過(guò)試驗(yàn)段施工總結(jié),檢驗(yàn)鐵路鋼橋面超高性能混凝土鋪裝施工組織體系及資源配置的合理性,確定施工工藝及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),指導(dǎo)后續(xù)橋面鋪裝施工。
超高性能混凝土是一種新型高性能水泥基復(fù)合材料,具有超高強(qiáng)度、超高耐久性等特點(diǎn),抗壓強(qiáng)度可達(dá) 150 MPa,為普通混凝土的 2~4 倍;抗彎強(qiáng)度可達(dá) 25 MPa,為普通混凝土的 4~8 倍;抗氯離子滲透系數(shù)為普通混凝土的1/50。將其作為鐵路橋面鋪裝層,可起到很好的防水、耐磨作用,且其又具有超高的耐久性,大大減少了運(yùn)營(yíng)期間的維護(hù)工作。本橋超高性能混凝土施工具有以下特點(diǎn)。
天生港專用航道橋(2 號(hào)墩~5 號(hào)墩)超高性能混凝土施工時(shí),橋梁前后是沒(méi)有通行條件的,所有的材料只能通過(guò) 11 號(hào)墩的提升行吊進(jìn)到鐵路層以及 3 號(hào)墩和 1 號(hào)墩的塔吊進(jìn)到公路層;而且航道橋的縱向兩端連接是 112 m簡(jiǎn)支鋼桁梁,簡(jiǎn)支鋼桁梁上設(shè)置的是槽型梁,它的寬度是4.5 m,與我們要鋪裝的寬度是 9.1 m 是不對(duì)應(yīng)的。因此,攤鋪設(shè)備只能從航道橋的端頭兩側(cè)往中間攤鋪。
在地面鋼筋棚場(chǎng)地設(shè)置干拌工廠,提前將超高性能混凝土材料干拌混合均勻裝入儲(chǔ)存桶,再由汽車吊吊至公路橋面上以備濕拌。超高性能混凝土干混料加水濕拌在公路橋面跨中位置進(jìn)行,搭設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)易的超高性能混凝土濕拌站,配有5 臺(tái)超高性能混凝土專用濕拌機(jī),產(chǎn)量約 18 m3/h。因超高性能混凝土材料沒(méi)有粗骨料,所以采用的是在公路層和鐵路層上下兩層之間設(shè)置一個(gè)鋼導(dǎo)管的溜槽,拌合好之后直接溜到鐵路層,然后通過(guò)泵送實(shí)現(xiàn)超高性能混凝土的攤鋪施工。
普通混凝土拌合站占地面積大,超高性能混凝土拌合站占地面積小,只有 3 m2~5 m2,具有小型化特點(diǎn)。公路橋面上設(shè)有 5 個(gè)小型拌合站,每個(gè)拌合站是一個(gè)獨(dú)立單元。
高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)通過(guò)蒸汽發(fā)生器、蒸汽管道和蒸汽養(yǎng)護(hù)棚等設(shè)施實(shí)現(xiàn)。蒸汽發(fā)生器布置在擋砟墻外側(cè)。超高性能混凝土終凝后揭除節(jié)水保濕膜,搭設(shè)蒸汽養(yǎng)護(hù)保溫棚。保溫棚由帆布和保溫棉以及帶支架的鋼筋網(wǎng)片架設(shè)組成。保溫棚內(nèi)按要求布置一定數(shù)量的溫度、濕度傳感器,以監(jiān)測(cè)養(yǎng)護(hù)期間的溫度和濕度。
本橋總體施工工藝及流程為:橋面板噴砂除銹→防腐涂裝→焊接栓釘→綁扎鋼筋網(wǎng)→澆筑超高性能混凝土→超高性能混凝土層高溫蒸養(yǎng)。
超高性能混凝土的主要組成材料有:水泥、核心料、石英砂和鋼纖維。
監(jiān)理對(duì)施工單位申請(qǐng)進(jìn)場(chǎng)的原材料的質(zhì)量證明文件進(jìn)行檢查,主要檢查文件是否齊全、是否在有效期內(nèi),原材料的生產(chǎn)廠商是否與報(bào)審一致;對(duì)材料存放處進(jìn)行實(shí)物檢查,主要檢查實(shí)物的規(guī)格是否符合設(shè)計(jì)要求及規(guī)范要求,外觀有無(wú)損壞、損傷,數(shù)量是否與報(bào)審一致。
對(duì)于有復(fù)試要求的材料,監(jiān)理與施工單位試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行見證取樣?,F(xiàn)場(chǎng)取樣的試品、試件報(bào)送有資質(zhì)的試驗(yàn)檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè),試驗(yàn)檢測(cè)合格后方可使用。
噴砂設(shè)備采用帶吸塵裝置的移動(dòng)式自動(dòng)無(wú)塵打砂機(jī),對(duì)于施工區(qū)域邊緣采用手提式打磨機(jī)進(jìn)行除銹作業(yè)。除銹作業(yè)完畢按照規(guī)范 GB/T 8923.1—2011《涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評(píng)定》中的方法,對(duì)噴砂除銹后的鋼橋面板表面清潔度達(dá)到 Sa2.5 級(jí)的要求,粗糙度達(dá)到60 μm~100 μm 的要求進(jìn)行檢查控制。
噴砂除銹檢查合格后立即進(jìn)行防腐材料涂裝。防腐涂料采用環(huán)氧富鋅涂層,干膜厚度為 160 μm(圖紙要求),噴漆作業(yè)采用高壓無(wú)氣噴涂法,局部補(bǔ)涂時(shí)采用刷涂法,涂裝表面色澤均勻,漆膜無(wú)流掛、針孔、氣泡、裂紋等缺陷;漆膜厚度采用測(cè)厚儀進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)保證 95% 的部位滿足設(shè)計(jì)要求,局部偏薄的地方進(jìn)行補(bǔ)涂。漆膜完全硬化后,參照 GB/T 5210—2006《色漆和清漆拉開法附著力試驗(yàn)》進(jìn)行界面抗拉拔強(qiáng)度試驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)界面拉拔強(qiáng)度在6.7 MPa~12.5 MPa 之間,設(shè)計(jì)要求 >6.0 MPa。
對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙中剪力釘?shù)奈恢迷跇蛎姘迳喜捎媚€定位,并用手磨機(jī)對(duì)栓釘焊接部位進(jìn)行局部打磨,確保焊接處橋面板表面平整、光滑、潔凈。打磨后在定位好的位置采用電弧螺柱焊機(jī)在橋面焊接剪力釘。栓釘焊接后檢查周邊焊縫,焊縫外形應(yīng)飽滿,表面無(wú)氣孔、夾渣、裂紋等明顯缺陷,不得有未焊接或熔透的部分。用錘子橫向敲擊栓釘,栓釘不出現(xiàn)脫落、歪斜等現(xiàn)象。如不滿足要求,則重新焊接。
鋼筋綁扎前核對(duì)鋼筋的品種、直徑、尺寸、數(shù)量、鋼筋網(wǎng)布置圖等。鋼筋搭接長(zhǎng)度不小于 35 d,搭接位置應(yīng)錯(cuò)開,同一斷面位置搭接鋼筋的面積不超過(guò) 50%。綁扎完成后進(jìn)行間距及綁扎牢固檢驗(yàn)。
超高性能混凝土拌合前,檢查攪拌設(shè)備狀態(tài),嚴(yán)格按施工配合比進(jìn)行拌合。采用具有計(jì)量系統(tǒng)的強(qiáng)制式攪拌設(shè)備拌合,嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間。
攤鋪前,檢查設(shè)備狀態(tài),確保設(shè)備行走裝置、振動(dòng)裝置正常,保持超高性能混凝土專業(yè)攤鋪機(jī)料斗處于濕潤(rùn)狀態(tài);根據(jù)攤鋪厚度、坍落度大小,確定攤鋪速度,保證施工的連續(xù)性;攤鋪過(guò)程中,派專人進(jìn)行攤鋪厚度檢查并及時(shí)反饋修正。攤鋪完成后立即進(jìn)行人工抹面,邊抹邊用鋁合金直尺檢測(cè)成型后超高性能混凝土表面的平整度,并采用高壓水槍水霧噴射覆蓋保濕薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。保濕養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,加強(qiáng)巡查力度,發(fā)現(xiàn)有保濕膜覆蓋不到位、缺水等現(xiàn)象,及時(shí)處理并補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。
攤鋪過(guò)程中,監(jiān)理全過(guò)程進(jìn)行旁站,按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求及時(shí)對(duì)厚度、擴(kuò)展度、坍落度等指標(biāo)進(jìn)行檢查,并見證、留置超高性能混凝土抗壓、抗折試件。
高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)期間,檢查保溫棚周圍是否用中砂或鋼筋條壓實(shí)密封,以減少蒸汽的泄漏。蒸汽高溫養(yǎng)護(hù)時(shí)的升溫階段,升溫速度 ≤12 ℃/h;養(yǎng)護(hù)結(jié)束后,以不超過(guò) 15 ℃/h 的降溫速度將溫度逐漸降至環(huán)境溫度。養(yǎng)護(hù)溫度恒定在 80 ℃~90 ℃ 時(shí),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于 72 h。升溫階段和養(yǎng)護(hù)結(jié)束降溫階段每隔 1 h 進(jìn)行一次測(cè)溫記錄,養(yǎng)護(hù)溫度恒定階段每隔 4 h進(jìn)行一次測(cè)溫記錄。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中蒸汽養(yǎng)護(hù)棚內(nèi)的相對(duì)濕度不低于 95%。
施工過(guò)程中,監(jiān)理按照設(shè)計(jì)文件及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超高性能混凝土施工工藝流程進(jìn)行了全過(guò)程的質(zhì)量控制,取得了較好的效果。監(jiān)理對(duì)超高性能混凝土施工及實(shí)體質(zhì)量檢測(cè)的結(jié)果如表 1 所示。
表 1 超高性能混凝土主要技術(shù)指標(biāo)及施工檢測(cè)結(jié)果
通過(guò)對(duì)超高性能混凝土施工的質(zhì)量控制和實(shí)體質(zhì)量檢測(cè),表明鐵路橋面超高性能混凝土鋪裝施工的內(nèi)在、外在質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。