道路橋梁施工中鋼纖維混凝土技術(shù)的應用

趙 欣

(北京建工土木工程有限公司，北京 101104)

1 工程概況

北京通州文化旅游區(qū)蕭太后南街(九棵樹中路—頤瑞東路)工程，是環(huán)球影視城重要的交通道路之一，西起九棵樹中路，東至頤瑞東路，道路全長約3.32 km，規(guī)劃為城市次干路，設計速度為40 km/h，道路紅線寬40 m，兩側(cè)公共綠地各寬30 m。

橋位處景觀河道設計為矩形斷面，河底高程17.2 m，河道設計低水位20.0 m，高水位20.3 m，河道通行游船，通航水位20.5，通航凈寬25.6 m，凈高3.6 m，河道南岸預留人行步道，步道高程20.8，凈高2.5 m，景觀河道無行洪要求。

蕭太后南街于樁號K0+554.17處上跨景觀河橋，為6#橋，采用簡支鋼箱梁，橋梁跨徑為1-40.798～47.523 m、寬21.5～27 m鋼箱梁，兩幅橋臺中間11 m范圍內(nèi)設現(xiàn)澆懸臂式擋墻二道，橋梁面積2 142 m2。

上部結(jié)構(gòu)設計為簡支鋼箱梁，橋梁跨徑為1-40.798～47.523 m、寬21.5～27 m鋼箱梁。

下部結(jié)構(gòu)設計，南幅橋臺設計為L型重力式橋臺，填土高約7.5 m，橋臺下設鋼筋混凝土L形承臺，承臺高1.65 m，寬6～9.3 m，長27 m，承臺下設雙排鉆孔灌注樁基礎，樁基直徑D=1.2 m，長32 m，持力層為密實飽和軟硬的細砂-中砂。

北幅橋臺設計為U型重力式橋臺，填土高約7.5 m，橋臺下設鋼筋混凝土矩形承臺，承臺高1.65 m，寬6 m，長27.5 m，持力層為密實飽和軟硬的細砂-中砂。

現(xiàn)澆懸臂式擋墻兩道，每道擋墻下設φ1 000 mm鉆孔灌注樁3根，擋墻承臺高1.65 m，1.74 m，長10.96 m。

為提高橋梁的抗震性、抗沖擊力、抗拉以及抗彎性能，本工程橋面鋪裝設計采用CF40鋼纖維混凝土鋪裝，為使橋面鋪裝與梁體緊密結(jié)合為整體，在橋面鋪裝施工前，應把梁體頂面浮灰鑿掉，且用水沖洗干凈。采取分段澆筑，表面先刮平，然后用木抹抹平收漿，混凝土在初凝前再用木抹二次抹面，使混凝土表面保持適當?shù)拇植?。澆注完畢，進行修整，包括抹平及表面自由水清理后，盡快予以覆蓋和養(yǎng)生。

2 鋼纖維以及鋼纖維混凝土的性能原理

2.1 鋼纖維性能原理

鋼纖維混泥土是利用水泥漿、砂漿以及混泥土作為基本建材，通過加入鋼纖維這種增強型材料共同組成水泥鋼纖維復合材料，能夠有效地改善混泥土本身內(nèi)部的為裂縫的進一步擴展以及宏觀裂縫的形成。

鋼纖維是一種新型并且高性能的鋼纖維品種，它本身就具有一種柔韌性，在實際應用中能夠承受很強的拉力，同時還具有一種抗壓強度，能夠承受很強程度的沖擊力，因此能夠更好地適應外界環(huán)境的不斷變化。

根據(jù)不同的鍛造方式可以將鋼纖維分為四種，分別是切斷鋼纖維，切削鋼纖維、剪切鋼纖維以及熔抽鋼纖維，四種不同的鋼纖維的化學性質(zhì)基本一致，但是物理性質(zhì)存在著一定的區(qū)別。將它們各自與混凝土進行充分混合可以得到不同的效果。

2.2 鋼纖維混凝土的性能原理

鋼纖維混凝土的形成就是在原有的水泥、砂漿形成的混泥土中加入一定的鋼纖維，將二者相融合并攪拌均勻，使其經(jīng)過足夠時間的冷卻之后形成鋼纖維混凝土。與普通的混凝土相比，經(jīng)過合成形成的鋼纖維混凝土性能更加優(yōu)良，在強度以及硬度等方面更加優(yōu)質(zhì)，正是由于其本身具有了更強的抗壓、抗拉能力，使其可以更好地應用于工程建造之中，可以極大的防止建筑物的彎曲變形以及出現(xiàn)裂縫等不良情況的發(fā)生，提高工程的安全性。普通的混凝土會受周圍環(huán)境溫度的影響，出現(xiàn)不同程度的形變以及收縮，在加入一定比例的鋼纖維之后可以極大的提高抗凍性，使其在低溫環(huán)境中不會出現(xiàn)變形和開裂等不良反應，尤其是對于北方地區(qū)，早晚溫差大，如果不加入鋼纖維那么混凝土更容易出現(xiàn)霜凍，安全性得不到保證。通過鋼纖維的加入可以提高道路橋梁的耐磨性從而延長使用年限，這種技術(shù)值得被大力發(fā)展以及運用。

3 改良措施

3.1 在道路施工中引入鋼纖維混凝土技術(shù)

(1)使用復合型鋼纖維混凝土

在這項技術(shù)措施中，使用復合型鋼纖維鋪設的路面一般分為兩到三層式。這項技術(shù)在實際操作中過程步驟相對來說比較復雜，對施工人員的要求也十分嚴格，要求施工人員具有一定的相關(guān)專業(yè)知識以及施工技術(shù)水平，但是正是因為這項措施十分復雜，帶來的效果也十分可觀，這種復合型鋼纖維混凝土鋪設的路面在耐寒性方面大大提升，尤其是在寒冷的北方地區(qū)，作用效果很明顯，因此三層復合型鋼纖維混凝土路面一般適用于天氣比較極寒的地方，雖然結(jié)構(gòu)十分合理，但是由于施工比較復雜，所需的成本相對傳統(tǒng)混凝土來說也是非常高的，一般地區(qū)不會輕易的建設這種路面。

(2)使用碾壓鋼纖維混凝土

碾壓鋼纖維混凝土路面是指在道路施工的時候采用的鋪設材料為瀝青混凝土，瀝青混凝土就是將鋼纖維合理的加入混凝土中。先將傳統(tǒng)的混凝土鋪設在基礎路面上，等待其充分干透之后再在混凝土上面鋪設瀝青混凝土并用壓路機進行充分碾壓，是兩種不同的路面相互結(jié)合，能夠充分的提高路面的硬度以及耐磨性，這種方法在道路鋪設中使用得十分廣泛，尤其是高速公路幾乎全是碾壓鋼纖維路面。但是這種方法對基礎路面有一定的要求，就是要保證基礎路面的平整性，對于一些凹凸不平的路面使用這種技術(shù)還是有一定的困難。

(3)使用全截面鋼纖維混凝土

相對于普通混凝土路面相比，鋼纖維混凝土路面在厚度上將近要比普通混凝土路面薄一半，通常情況下需要在普通混凝土中加入鋼纖維的量應該占總質(zhì)量的1%。但是如果道路為雙車道路面，一般情況不會設置縱向縫隙，但是需要控制橫向空隙，且需要保持在20 cm，同時最大距離不能夠超過0.5 cm。

(4)使用鋼纖維混凝土罩面

通常情況下，對于已經(jīng)被損壞的路面，一般會采用鋼纖維混凝土照面進行對破損的路面進行修復。但是鋼纖維罩面的類型并不是唯一的，往往是根據(jù)路面不同的損壞情況來進行不同的罩面。對于一些損傷較小的路面，一般采用的就是直接式面罩，在后期維護的施工過程中直接將已經(jīng)混合好的鋼纖維混凝土直接鋪設到已經(jīng)損傷的地方即可，然后再進行填平，等其充分干燥就完成了鋼纖維混凝土罩面。對于損壞嚴重的路面，一般采用的是分離式鋼纖維混凝土罩面，這種方法主要是在原有的路面上再鋪設一層所謂的隔離層，然后再鋪設一層新的鋼纖維混凝土，將新的鋼纖維混凝土路面與舊路面隔開，使其質(zhì)量得到充分的保證。第三種方式是將舊路面與新的鋼纖維混凝土路面直接結(jié)合，讓兩種路面共同發(fā)揮作用，這種方式也被稱為結(jié)合式混凝土。

3.2 在橋梁施工中引入鋼纖維混凝土技術(shù)

(1)在橋梁面上進行鋪設

鋼纖維混凝土的鋪設對于橋梁的橋面來說是十分是重要的，橋梁屬于懸空結(jié)構(gòu)，對于橋面的剛度以及強度要求十分嚴格，而鋼纖維混凝土剛好可以彌補其在這一方面的需求，因為鋼纖維混凝土本身就具有強度和剛度，將其引入道橋梁橋面的鋪設之中可以大大提高橋梁的強度和剛度，同時還能夠降低路面的厚度，既減少了橋梁自身的重量又節(jié)約了一定的材料，而且還可以增強橋梁的抗裂和防止變形，使其在交通運輸過程中能夠更好的發(fā)揮作用，也能夠更好的延長橋梁的使用年限。

(2)在橋梁部分結(jié)構(gòu)進行引入加固

對于一些已修建好而且投入使用的橋梁來說，經(jīng)過長時間的使用，在橋體中的部分結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同程度的損壞，比如橋體出現(xiàn)裂紋以及橋體表面脫落等問題，進而通過引入鋼纖維混凝土技術(shù)來加固這些損壞的部位是十分必要的。在這一部分通常使用的鋼纖維就是剪切鋼纖維以及切削鋼纖維。這兩種技術(shù)不僅在強度上符合要求，同時在厚度上也符合需求，經(jīng)過與混凝土進行合理的比列混合，可以有效地提高粘合性，在裂紋填補以及表層脫落部分起著很好的修復作用。另外一種有效措施就是轉(zhuǎn)子Ⅱ型噴射機對裂紋部分進行鋼纖維噴涂修復，這是目前為止對于橋體結(jié)構(gòu)部分修復最有效的措施，可以有效的提高橋體結(jié)構(gòu)的耐久性以及抗震性。

(3)應用在橋梁邊坡防護中

在橋梁的建設過程中，橋梁周圍地上、 地下的環(huán)境狀況會對橋梁修建產(chǎn)生一定的影響，尤其是對于橋梁自身的質(zhì)量問題上面，為了降低周圍環(huán)境對橋梁的影響，通常都會對橋體支護處進行雙重加工處理，第一層顯示用傳統(tǒng)的混凝土進行保護處理，再利用鋼纖維混凝土進行二次填充保護處理，通過這樣的雙層防護可以有效的降低橋梁周圍環(huán)境對邊坡的影響程度。

(4)應用在鋼筋混凝土加固中

為了提高橋梁基礎的強度、硬度以及韌性，一般在橋梁工程施工建設的時候，相關(guān)的技術(shù)人員會利用鋼纖維混凝土對樁頂進行加固。在傳統(tǒng)橋梁施工中，樁體建設好之后會對樁體進行多次的錘擊，但是橋梁樁體頂部加入了鋼纖維混凝土之后，除了能夠提升樁體的穿透力之外，還可以有效地減少錘擊次數(shù)，減少了因錘擊帶來的破壞，可以更好的加固橋梁的樁體，使其發(fā)揮更好的作用。

4 結(jié) 語

總而言之，與傳統(tǒng)的混凝土相比，鋼纖維混凝土是一種新型的混凝土技術(shù)，能夠有效的結(jié)合混凝土與鋼纖維二者的特性，使其作用得到充分的融合，可發(fā)揮更好的作用，有著更好的優(yōu)勢。