宋宗波,張滿堂

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司鄭州設(shè)計院,鄭州 450052)

1 概述

石武客運專線SWZQ-8標段在上井灣隧道和屈莊隧道間有大宋莊、黃店跨107國道和臻頭河3座特大橋共248孔箱梁需原位現(xiàn)澆施工,其中99%的孔跨為32m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。線路經(jīng)過的地方地形為微丘,地勢較平坦,梁底至地面凈高在4～12m。根據(jù)施工組織設(shè)計,該3座橋梁梁部施工采用移動模架及滿堂支架法原位現(xiàn)澆。由于原位現(xiàn)澆箱梁施工受施工場地、地形條件、混凝土運輸?shù)瓤陀^原因限制,施工質(zhì)量控制比在預(yù)制梁場難度大,箱梁質(zhì)量也易出現(xiàn)波動,現(xiàn)結(jié)合本標段施工實際情況,按施工的先后順序,淺談現(xiàn)澆箱梁施工時支架預(yù)壓、施工配合比、混凝土施工、預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工及管道壓漿的質(zhì)量控制要點。

2 質(zhì)量控制要點

2.1 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓是對已拼裝好的結(jié)構(gòu)模擬混凝土施工澆筑過程,提前檢驗結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、消除地基不均勻沉降、計算結(jié)構(gòu)非彈性變形量及彈性變形量,為正確計算、設(shè)置支架各部高程、合理設(shè)置預(yù)拱度做好數(shù)據(jù)準備,預(yù)壓是按照施工荷載的 20%、50%、80%、100%、120%逐級加載,并按上述相反順序逐級卸載的過程[1]。支架、模板立好后,先在箱梁翼緣板、腹板、底板上按5m一個斷面對稱布設(shè)測點,用于加載時模板及支架的沉降變形觀測。測點布設(shè)完畢后進行第一次測量,然后開始分級加載,每級加載完畢后及時觀測,并做好記錄,一般按一天早、中、晚3次觀測,全部加載完畢后,若連續(xù)2d沉降量小于2mm,證明支架沉降已經(jīng)穩(wěn)定,可以卸載,卸載時同樣做好觀測記錄[1]。預(yù)壓完畢后根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出支架的彈性變形量、非彈性變形量及基礎(chǔ)沉降變形量,模擬變形曲線,根據(jù)曲線數(shù)據(jù),再結(jié)合梁跨、混凝土收縮徐變、二期荷載等理論計算的上拱值,調(diào)整支架各部高程,合理設(shè)置預(yù)拱度。

在施工中,如果不進行支架預(yù)壓或預(yù)壓不到位,首先易出現(xiàn)安全問題,尤其是滿堂支架施工,因安裝時人為因素較多,各節(jié)點間的連接未經(jīng)過受力檢驗,連接是否牢靠、基礎(chǔ)是否穩(wěn)定都不得而知,存在安全隱患。其次,各部位高程設(shè)置不準確,最終導(dǎo)致預(yù)拱度設(shè)置不合理,影響沉降觀測數(shù)據(jù)、梁體徐變觀測數(shù)據(jù)及后期無砟軌道的鋪設(shè)。

2.2 施工配合比

為保證高性能混凝土的良好工作性能,并滿足耐久性等其他各項技術(shù)指標的要求,配合比的選定尤其關(guān)鍵。

(1)原材料選用優(yōu)質(zhì)材料。水泥選用P.O42.5低堿水泥,粗骨料選用粒形良好、質(zhì)地均勻堅固、線脹系數(shù)小、潔凈的級配碎石;細骨料選用細度模數(shù)為2.7～2.8,級配合理、質(zhì)地均勻堅固、吸水率底、孔隙率小、潔凈的天然河沙。

(2)混凝土水泥用量控制在300kg/m3,粉煤灰摻量應(yīng)控制30%以內(nèi)[2～3]。

(3)選用優(yōu)質(zhì)外加劑,既能減少緩凝,又能提高混凝土拌和物的和易性,同時使混凝土含氣量滿足3%～4%的要求[2～3]。

2.3 混凝土施工

2.3.1 混凝土拌制

混凝土拌制要嚴格按照施工配合比進行,原材料計量必須準確,必須勤檢查拌和樓的計量系統(tǒng)。嚴格控制混凝土的出機坍落度和含氣量,由于混凝土運輸過程有坍落度損失,所以混凝土出機坍落度應(yīng)控制在20～22cm,含氣量控制在3%～4%,基本能保證混凝土運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場坍落度在18～20cm[2,4]。

盡量降低混凝土拌和物出機溫度和澆筑溫度,確?；炷寥肽囟瓤刂圃?～30℃,因為入模溫度直接影響水泥水化反應(yīng),影響箱梁混凝土的芯部溫度,使溫差偏大,易產(chǎn)生溫度裂紋。施工時如果氣溫較高,可以采取拌和用水用冰水、送冷風對拌和物降溫、原材及拌和樓遮蓋等方法降低混凝土的出機溫度。冬天施工,可采用拌和用水用熱水、對粗骨料進行熱水沖洗、拌和樓用棉被包裹等方法提高混凝土的出機溫度。

2.3.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑時間在夏季應(yīng)避開太陽輻射較高的時間(上午10點至下午3點)澆筑,冬季須在采取保暖措施后方可澆筑。

混凝土澆筑時需保證有2臺泵車從梁的兩側(cè)同時、對稱分層澆筑,每層厚度不大于30cm,同時保證上層混凝土在下層混凝土初凝前澆筑。混凝土泵車布料時沿梁長方向延伸,長度應(yīng)在8m左右,過大易導(dǎo)致每層澆筑時間過長,易出現(xiàn)“冷縫”,過小則無法形成水平分層。澆筑過程中要保證混凝土振搗密實,振搗時間應(yīng)均勻一致,以表面泛漿為宜,間距要均勻,以振搗力波及范圍重疊1/2為宜,箱梁腹板下倒角處易出現(xiàn)振搗不到位現(xiàn)象,施工時可采取由腹板內(nèi)膜上孔洞進入腹板振搗或在頂板上沿腹板方向均勻布置角鐵,將在線繩上做好記號的振搗棒沿角鐵滑下振搗,每次振搗完畢后角鐵跟著上提。禁止將振搗棒放在模板上振動。兩腹板下料與振搗應(yīng)同時對稱進行,防止芯模跑偏,當混凝土澆筑完畢后,及時抹面并用塑料薄膜覆蓋,混凝土初凝后及時壓光并覆蓋,以消除早期混凝土塑性裂縫,整個箱梁澆筑時間應(yīng)控制在6h內(nèi),澆筑要連續(xù)進行,無特殊情況不得間斷。避免設(shè)置縱向施工縫,提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性。

箱梁澆筑完畢后應(yīng)立即全覆蓋保溫養(yǎng)生,并做好溫度觀測記錄。拆模時混凝土強度不小于設(shè)計值的60%,混凝土表面與環(huán)境溫差應(yīng)小于15℃[1,5]。

2.4 預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工

2.4.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的安裝

預(yù)應(yīng)力孔道的位置是否準確、鋼絞線是否發(fā)生絞纏是質(zhì)量控制的關(guān)鍵,孔道位置不準確,改變了結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),使施工預(yù)應(yīng)力值與設(shè)計值無法吻合,從而影響結(jié)構(gòu)安全,如果偏差過大,會導(dǎo)致使用階段梁體出現(xiàn)裂紋。若多根鋼絞線絞纏在一起,張拉時每根鋼絞線受力不一致,增大了鋼絞線間的摩阻,最終導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失增加。

2.4.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

當混凝土強度達到設(shè)計要求張拉強度時開始預(yù)應(yīng)力筋張拉,張拉分“預(yù)張拉、初張拉和終張拉”3個階段,預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)按照設(shè)計要求的順序?qū)ΨQ、兩端同時張拉?，F(xiàn)場施工中混凝土強度是控制重點,決定每階段張拉開始的時間,張拉應(yīng)力和鋼束伸長量是控制重點,施工現(xiàn)場采用應(yīng)力和伸長值同時控制,但以應(yīng)力控制為主,伸長量控制為輔,共同控制張拉結(jié)果。

張拉開始前技術(shù)人員應(yīng)先弄清楚兩件事,(1)張拉油壓表讀數(shù)與對應(yīng)千斤頂張拉拉力之間的線性關(guān)系(該線性關(guān)系一般由千斤頂質(zhì)檢部門核定),根據(jù)該線性關(guān)系,按照設(shè)計給出的3個階段的張拉力值,換算出各階段的油壓表讀數(shù)。(2)計算各鋼束的理論伸長量,鋼束的理論伸長量可以按照規(guī)范給定的公式進行計算,但公式參數(shù)取值時應(yīng)注意:L為鋼束的有效長度及工作錨與工具錨之間的鋼絞線工作段長度之和;Ap和Ep的取值必須是進場鋼絞線隨機抽樣的隨機值;μ值取經(jīng)驗值0.2,計算結(jié)果與實際伸長量更接近。

張拉過程中應(yīng)控制好張拉操作、伸長量量測和錨固3個環(huán)節(jié),需注意的是伸長量測量時不僅要量取伸長值,而且要量取回縮值,同時注意3次量測要選取同一個基準面,否則量測結(jié)果錯誤。

施工過程中,由于操作失誤、千斤頂壓力與讀數(shù)關(guān)系不準確、錨具安裝誤差或夾片質(zhì)量差等原因,會發(fā)生斷絲、滑絲現(xiàn)象。現(xiàn)場處理方法為:當斷絲、滑絲數(shù)量不超過規(guī)范值時,可采取超張拉方式補足應(yīng)力,補足應(yīng)力處理時,可根據(jù)斷絲數(shù)確定應(yīng)力損失值,通過提高其他鋼絲應(yīng)力補足斷絲造成的應(yīng)力損失,但在任何情況下都不得使鋼絞線應(yīng)力達到0.8Rb,否則必須更換鋼束[6];若斷絲、滑絲數(shù)量超過規(guī)范值時必須卸錨,更換鋼束,更換鋼束的處理方式:首先進行絲束放松,將千斤頂按張拉狀態(tài)裝好,并將鋼絲在夾盤內(nèi)楔緊。一端張拉,當鋼絲受力伸長時,錨塞稍被帶出,這時應(yīng)立即用一個細鋼釬卡住錨塞螺紋,然后主缸緩慢回油,如此反復(fù),直至錨塞退出為止,最后拉出鋼絲束更換新的鋼絲束和錨具即可;如果是單根滑絲,可單根補拉,將滑進的鋼絲楔緊在卡盤上,張拉達到應(yīng)力后頂壓楔緊即可。

2.5 管道壓漿

預(yù)應(yīng)力張拉完畢后應(yīng)在48h內(nèi)及時壓漿,壓漿時漿體溫度不應(yīng)超過35℃。冬季施工時,壓漿及壓漿后3d內(nèi),梁體及環(huán)境溫度不得低于5℃[1,5,7]。如果因其他原因無法在48h內(nèi)壓漿,需立即將錨具兩端進行封堵保護,但最遲應(yīng)在14d內(nèi)完成孔道壓漿。壓漿前,將錨具周圍的鋼絲間隙和孔洞封填,用壓縮空氣機清洗管道。壓漿過程應(yīng)均勻連續(xù)進行,不得中斷,為保證孔道中充滿灰漿,關(guān)閉出漿口后,應(yīng)保持不小于0.5 MPa的穩(wěn)壓期,持續(xù)時間不少于2min[1,5]。

在施工過程中如出現(xiàn)壓漿孔道堵塞現(xiàn)象,其處理可采取如下方法:(1)當壓漿比較少時就發(fā)生堵孔,可采用高壓水泵直接沖洗,直到把水泥漿沖出為止;(2)壓漿至最后發(fā)生堵孔,這時需確定堵孔的位置,可采取1/2法則,即在跨中、1/4等位置鑿出1個孔,根據(jù)是否冒漿來判斷堵孔的位置,然后從另一側(cè)壓漿至規(guī)范壓力。

3 結(jié)語

石武客運專線是我國高速鐵路“四縱、四橫”規(guī)劃的路網(wǎng)之一,鐵路時速高,對箱梁要求制作精度高、變形量低、使用壽命長,相對普通鐵路梁來說,其施工工藝有了更高的質(zhì)量標準和要求,因此控制箱梁質(zhì)量的因素遠不止這些,筆者僅就本工程中出現(xiàn)的一些問題,結(jié)合在施工現(xiàn)場對質(zhì)量控制的關(guān)鍵點進行了分析、總結(jié),希望對同類施工有所幫助。

[1] TZ213—2005,客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].

[2] 科技基[2005]101號,客運專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件[S].

[3] 鐵建設(shè)[2005]160號,鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性暫行規(guī)定[S].

[4] 鐵建設(shè)[2005]160號,客運專線鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準[S].

[5] 鐵科技[2004]120號,客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁技術(shù)條件[S].

[6] TB10002.3—2005,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[7] 鐵建設(shè)[2005]160號,客運專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收暫行標準[S].

[8] 李鐵翔,宋宏坤,李 波.客運專線32m簡支箱梁原位現(xiàn)澆施工技術(shù)[J].鐵道標準設(shè)計,2008(4):13-15.