900 t 整孔简支箱梁场内预制混凝土浇筑施工

2013-08-23黄林

山西建筑 2013年15期

黄林

(中铁三局建安公司，山西太原 030006)

1 工程概述

箱梁混凝土结构按100年使用年限设计，所采用的高性能混凝土要满足抗裂性、护筋性、抗氯离子渗透、抗冻性、抗渗性、抗碱骨料反应等6项耐久性指标。高耐久、高强度、高工作性能混凝土比设计是一项艰巨复杂的工作，在考虑混凝土耐久性的同时又要兼顾混凝土的工作性，在保证混凝土后期强度增长的同时又使混凝土具有一定的早强性，使得混凝土配合比设计复杂程度和难度大大增加，质量控制更加严格。石太客专采用时速250 km/h客运专线铁路有碴轨道后张法预应力混凝土简支箱梁，以31.5 m跨度为主，每件32 m箱梁梁体混凝土设计采用C50高性能混凝土，工程量为315.2 m3/孔，其中顶板为 174 m3，腹板为 75 m3，底板为67 m3，结构使用寿命设计100年。混凝土浇筑采用泵送施工方法，垂直泵送高度5 m，最大水平输送距离260 m。

2 混凝土拌制、运输和泵送

2.1 混凝土使用要求

简支箱梁采用制梁场预制，设计两座100m3/h搅拌站进行混凝土拌制和供应。

混凝土的配合比应按照试验室提供的施工配合比调整搅拌站配料系统，混凝土拌制中应按照施工配合比进行配料和称量，混凝土拌合物的自动计量装置对配料的允许误差按照不同的拌合物进行分类，其中水、水泥、减水剂为±1%，砂、石为±2%。

2.2 混凝土拌制要点

1)普遍采用砂、石→水泥、矿物掺合料(矿粉、粉煤灰)→水、外加剂的投料顺序，冬季较为寒冷，采用加热水的预热方法调整拌合物温度，采用砂、石→水、外加剂→水泥、矿物掺合料(矿粉、粉煤灰)的投料顺序，前者搅拌时间不小于60 s，后者搅拌时间不小于90 s，但应注意冬季加热水的温度不得高于60℃。2)混凝土在拌制过程中，需要及时进行混凝土有关性能的试验与观察，如坍落度、和易性和保水率等，前5盘混凝土每盘均测定坍落度和含气量，待二者稳定后，每20盘混凝土测一次，实际控制的混凝土的坍落度为160 mm～200 mm、含气量为2%～4%。3)混凝土入模温度根据不同的外部环境温度来控制，范围在5℃～30℃之间，夏季取上限，冬季取下限。

2.3 混凝土运输和泵送注意事项

泵送混凝土是一种高效的混凝土运输方法。普通混凝土的泵送工艺较为成熟，普通混凝土的坍落度在180 mm～220 mm之间、粗骨料粒径在40 mm以下、砂率在40% ～45%之间、水泥含量为300 kg/m3时混凝土可泵性能好。而采用高性能混凝土时，拌合物的配合比与相关参数与普通混凝土存在较大差异，如粗骨料粒径一般在5 mm～20 mm之间，水胶比控制在0.32，坍落度一般在160 mm～200 mm之间，砂率为40%，胶凝材料总量约为480 kg，这些均影响了混凝土的可泵性能。目前熟知的方法是通过采用高效减水剂和提高砂率对坍落度及坍落度损失进行调整，但在泵送时，高性能混凝土因强度等级高、粘度大，混凝土的流动性降低，造成泵送阻力大，泵送困难，极易出现堵管和爆管现象，如果采取长时间的高压泵送，则会影响混凝土泵的稳定性和可靠性，对机械性能影响较大，因此，其主要泵送指标满足不了高效泵送混凝土的要求。为此，需要采取施工措施来保证，在施工过程中采用混凝土搅拌运输车运输，并将混凝土输送泵置于制梁台座附近，这样，既减少了泵送距离，又保证了混凝土泵送的稳定性，杜绝了长期高压泵送造成的堵管和爆管危害，提高了泵送效率。

在石太客专阳曲制梁场，采用两台80 m3/h高压混凝土输送泵，将其对称布置在制梁台位两端，混凝土输送管路的起始水平段长度控制在20 m左右，并直接连接布料机，输送管路要固定牢固，输送管路大部分均采用钢泵管(出口处采用软外)，泵管转弯部位均采用平滑弯管过渡，以减小泵送阻力。为保证开始泵送时管道的润滑，在开始泵送混凝土前，用水泥砂浆对混凝土泵和输送管内壁进行润滑。

3 混凝土浇筑技术及施工要点

按照设计要求，为保证梁体混凝土的“内实外美”，每件箱梁浇筑时间需要控制在6 h以内，并对混凝土的浇筑顺序、浇筑及振捣方法都有严格的技术要求。

3.1 浇筑顺序

总的浇筑原则为“先底板、再腹板、最后顶板”，采用从一端向另一端分层交替浇筑，浇筑过程中要连续浇筑、一次成型。为实现上述浇筑过程，在梁体跨中两侧各布置一台HGY18布料机，该布料机作业半径为18 m，布置在跨中可以满足32 m箱梁的浇筑。浇筑人员控制布料机使混凝土倾倒至准确的位置，保证布料准确均匀，布料机输送管路出口要避开模板和钢筋。

3.2 浇筑及振捣方法

采用斜向分段、水平分层的浇筑方法，斜向分段坡度不大于5°，水平分层厚度不大于300 mm。

底板浇筑时，采用从腹板模板上口向下浇筑底板，利用混凝土的流动性及振捣棒的激振力完成底板浇筑。在浇筑过程中，梁体桥面钢筋上铺竹胶板，防止污染顶板浇筑模板，同时方便施工人员在桥面操作和行走。内模底板采用开口式，为防止腹板浇筑时从底板涌出大量多余的混凝土，在底板浇筑时沿箱梁中轴线预留部分空间不灌满，待腹板浇筑完毕后，无混凝土涌出时，再将底板混凝土补齐、抹平。底板浇筑的控制难点是防止箱内底板混凝土上涌，为了解决该问题，通过多次现场试验，确定底板混凝土坍落度控制在160 mm是合理的，目的是降低底板混凝土的流动性，同时在内模与底板交界处增加一道宽10 cm的水平模板，限制倒角处混凝土的上涌，在浇筑过程中施工人员应随时观察箱内混凝土情况，发现底板混凝土上涌，立即停止上涌处附近的振捣，防止扰动造成上涌加剧。除此之外，底板浇筑完成后，应在最早完成的底板处开始浇筑腹板，如果有大量混凝土涌出，采用放慢泵送速度，从梁体一端向另一端缓慢浇筑腹板的方法，待底板混凝土不再流动时(通常需1 h慢速浇筑)，再按正常速度浇筑。这样可以避免停滞造成堵管等问题的发生，而且提高了浇筑速度。通过采取以上的措施，基本控制了箱内底板混凝土的上涌。

因梁体混凝土浇筑方量大，按传统的分层分段方式浇筑，各层混凝土浇筑间隔时间较长，梁体水平分层的色差较大。为缩短各层与各段浇筑的间隔时间，将梁体腹板按纵向分成3段，每段分5层浇筑，相邻两层及相邻两段混凝土的间隔时间不超过混凝土的初凝时间，浇筑过程中为了避免两侧混凝土高低悬殊造成内模偏移，两侧混凝土高差不超过300 mm。混凝土振捣采用插入式振捣棒为主、辅以附着式振动器配合的振捣方法，浇筑过程中特别加强倒角、钢筋密集部位及各部分交界面的振捣。振捣时为保证预应力孔道及各预留孔及预埋件的位置准确，严禁触碰成孔胶棒及各种预埋件。箱梁支座板及防落梁预埋钢板处钢筋非常密集，以普通的浇筑振捣方式很难使支座板处混凝土密实，易造成支座板处空鼓，影响桥梁质量。通过摸索研究，采用从远离支座板侧向支座板处浇筑的方式，配合小直径的振捣棒伸入振捣使小粒径骨料及浆体流入支座板钢筋间隙，并适当增加振捣时间，同时在端模和侧模端下部安装附着式振捣器，加强混凝土的振捣。在浇筑顶板混凝土时，采用从箱梁一端向另一端、沿箱梁轴线向两侧的浇筑顺序，边浇筑边用高频悬挂式提浆整平机整平，并及时赶压、抹面。抹面采用人工抹面的施工工艺，即梁面混凝土灌注后提浆整平机整平，第一次人工修正抹面，第二次对角挂线、水平尺辅助抹平，第三次人工收面压光，最后拆模修补梁面各构造缺陷，保证了预制梁梁面的平整度满足设计要求。

3.3 桥面整平与收浆

32 m箱梁顶板面积为423.8 m2，坡度为2%。桥面平整度偏差要求小于3 mm/m，如果顶板混凝土面不能尽快完成抹压整平工作，及时进入覆盖养护阶段，混凝土表面将会产生裂纹。现场使用悬挂式高频振动整平机和收浆作业平台很好地解决了这个问题。梁面混凝土灌注分两层施工，先进行下层灌注施工，再进行上层及面层的施工，这样布料时有利于控制混凝土厚度，易于整平机快速便易施工。布料时混凝土略高于梁面标高20 mm左右，将整平机用水准仪测量至设计标高，开启悬挂式高频振动整平机(见图1)，整平机前行时高速旋转抹平梁面混凝土，同时可以振动使得混凝土密实。整平机施工过程中如果混凝土过高或者过低，整平前用铁锹相应的增减至合适即可。由于梁面构造限制，梁端1.45 m处及电缆槽范围采用人工抹面施工。梁面灌注混凝土时要加强混凝土性能的测控，保证混凝土各项指标符合要求，对梁面坡面构造稳定尤为重要。

图1 悬挂式高频振动整平机

收浆作业平台由60 mm方管焊接成桁架结构，与整平机结构相似。在顶板混凝土浇筑到梁体1/3处时，将收浆作业平台吊至工作面，放在整平机后面约2 m～3 m的位置，收浆作业平台从一端向另一端匀速前进。在桁架结构下部为作业平台，可搭载5人～6人同时作业，两侧支腿各安装一台走行电机，走行轨道与悬挂式高频振动整平机轨道共用。对于整平机工作范围以外的泄水孔、接触网支柱等部位，以及局部振捣整平不佳的混凝土面，通过搭载操作人员进行人工抹压整平，收浆作业平台见图2。