简析郑州市陇海路高架桥工程现浇预应力混凝土施工技术

王涛 李丹丹

【摘 要】随着科学技术的发展，对高速公路工程建设的要求也不断提高，现浇预应力混凝土连续箱梁技术被广泛的应用于高速公路施工中，混凝土施工是各类工程中的常见施工技术。笔者结合自身实际工作经历与经验，就现浇预应力混凝土浇筑施工技术在郑州陇海路高架桥工程中的应用进行相关探讨，以期对日后同类工作起到借鉴作用。

【关键词】预应力混凝土 浇筑 施工 养护

1 工程概况

郑州市陇海路快速通道工程BT项目，场址位于郑州市中心城区，西起西四环，东至京港澳高速，路段全长约32.5km（其中陇海路南水北调桥及西三环陇海立交已实施）。文中标段位于该工程中段部位，工程范围为工人路到铁英街，桩号K9+734.055～K12+480，总长2.746km。主线高架桥采用整幅布置，宽度为25.5～43.5米，标准段宽25.5m，加宽段桥面最宽达到43.5m。标准联为3×30m、3×33m，跨越路口或规划轨道线，采用变高度连续梁结构，跨径布置有：（36.8+58+36.8）m、（30+50+30）m、（25+40+25）m等，兴华街路口采用单跨49米的的简支钢箱梁。全线设置 6处上下桥平行匝道，桥长146～206.785m，宽度8米。标准联为3×30m、3×33m。匝道桥梁上部结构均采用预应力混凝土连续箱梁，标准宽度8m。

由于该项目位于中心城区，贯穿东西，属于城市主干道，交通流量及压力较大；加之工期短，工程量大，尤其是混凝土的浇筑作业量比较大。下文藉此项目的混凝土浇筑施工进行详细的探讨。

2 预应力混凝土配料

该工程箱梁混凝土采用C50清水混凝土，混凝土配合比采用清水混凝土配合比，拌制混凝土的细骨料采用河砂，不得采用人工砂。预应力混凝土配料除符合普通混凝土有关规定外，还应符合以下要求：

（1）选择级配优良的的配合比，在构件截面尺寸和配筋允许下，尽量采用大粒径、强度高的骨料，但粗骨料最大粒径不宜大于25毫米；最小水灰比为0.55；最小水泥用量为350Kg/m3，最大不超过480Kg/m3，骨料用量准确到±2%。（2）在拌合料中可掺入适量的高效减水剂，以达到易于浇筑、早强、节约水泥的目的，掺入量由试验确定并经监理工程师认可。水、水泥、减水剂用量准确到±1%。

3 混凝土浇筑

3.1 混凝土浇筑前准备

（1）仓面清理：在具备浇筑条件后，进行第三次清仓，采用手持式风机及洗车用手持式水枪对模板面进行全面清理，形成的污水及杂物通过预留的清扫孔排出。（2）由于箱梁浇筑仓面及混凝土量较大，需做好夜间浇筑的照明准备，施工现场夜间浇筑采用每联箱梁架设2个2000W金属氯化物灯作为主要照明工具，布置在箱梁两端，保证整个施工场地均有较好的照明。每个箱室内配置安全电压防潮灯具，按间距5m设置1盏。（3）由于箱梁混凝土浇筑时间较长，在夏季施工时必须做好覆盖保湿塑料薄膜及土工布的准备，根据浇筑混凝土凝固情况，及时进行覆盖洒水养护。（4）安排专人在整个混凝土浇筑过程中检查支架、模板，出现问题及时通知停止浇筑，并立即处理。（5）箱梁计划浇筑前，至少提前一天通知拌合站做好准备，保证混凝土连续供应；同时在施工现场准备一台150KW发电机，以防施工过程中出现停电。（6）箱梁浇筑混凝土由郑州市一川商品混凝土拌和站供应，平均运距为15km。在箱梁浇筑前，提前和交警部门沟通，确保混凝土运输线路畅通。

3.2 混凝土浇筑方法

（1）混凝土由拌和站统一拌制，混凝土搅拌运输车水平运输，浇筑均采用汽车泵泵送入模。混凝土泵车站位至每联箱梁中部进行泵送至梁顶浇筑。根据本工程箱梁质量要求，箱梁混凝土达到清水混凝土质量要求。混凝土配合比采用清水混凝土配合比，拌制混凝土的细骨料采用河砂，不得采用人工砂。混凝土坍落度为严格按照监理批复的配合比所要求进行坍落度控制，由专职的质检人员及实验人员在搅拌及浇筑地点分别进行检测，不合格的混凝土严禁使用。箱梁混凝土C50，塌落度18～22cm。（2）为了确保浇筑速度，施工中全梁采用全截面对称一次浇筑，对于支架高度大于15m且结构横断面高度大于2.5m的现浇混凝土箱梁，采用二次浇筑。浇筑方向由低墩身处向高墩身方向进行，对于变截面箱梁，从低到高对称浇筑。浇筑中水平分层、纵向分段、连续浇筑。上层与下层混凝土前后浇筑距离保持在1.5米以上，混凝土分层厚度为30cm。在浇到最后一跨时，最后6～8m先浇筑端部，因端部高度大，混凝土重量大，先将端部混凝土先浇筑对支架压载，再向中间浇筑，以便减少结构沉降裂缝产生。（3）砼浇筑前要将模板内清理干净，同一联梁浇筑点从一端向另一端水平分层、斜向分段、两侧腹板对称、连续浇筑。浇筑时同一断面先浇筑底板，再腹板、最后浇筑顶板。合理安排混凝土浇筑顺序及浇筑时间，混凝土浇筑中间需要间隙，底板混凝土浇筑完成一小时后，开始浇筑腹板。严格控制箱梁底板浇筑长度，3-4月份控制在20m左右，夏季控制在15m左右，冬季控制在25m左右。（4）浇筑原则：由中间向两边、由箱梁较低一端到另一端，浇筑顺序是先从两腹板倒入混凝土，从内模两下角模（内模架开口处）冒出砼至底板，由于底板较宽，当底板中间无法浇筑到位时，采用顶部的下料孔下料浇筑。将底板振捣密实，同时将多余的混凝土由底板处刮出并抹平，继续浇注混凝土至腹板与上翼缘相交处。浇筑混凝土时有专人检查模板，防止跑模、漏浆。（5）砼浇筑时采用分层浇筑，分层振捣，分层时每层浇筑厚度为30cm，采用插入式振捣器进行人工振捣，振捣器要 垂直地插入砼内，并要插至前一层砼内，以保证新浇混凝土与先浇混凝土结合良好，插进深度一般为5-10cm，振捣时振捣器应尽可能地避免与钢筋及预埋件相接触，以免混凝土产生离析或对预埋件破坏；施工时不能利用振捣器使砼长距离流动或运送砼，以致引起离析。将底板振捣密实后，同时将多余的混凝土由底板处刮出并抹平，继续浇筑混凝土至腹板与上翼缘相交处。浇筑混凝土时有专人检查模板，防止跑模、漏浆。

3.3 混凝土振捣

砼的振捣用平板振捣器和插入式振捣棒配合使用，底板砼以平板振捣器为主，辅以插入式振捣器，腹板砼以插入式振捣器为主，顶板和翼缘板以平板振捣器为主，辅以插入式振捣器。捣固时捣固棒插点间距为捣固棒作用半径的1.5倍，同时振动棒插入下层混凝土中5～10cm，移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍，与侧模保持5～10cm距离，防止漏振。振动时要快插慢拔，不断上下移动振动棒，以便捣实均匀，减少混凝土表面气泡。振动的时间依砼密实度而调整，两侧对称振捣，振捣以混凝土不再下沉，表面平整开始泛浆，混凝土不再大量冒出气泡为准。严禁捣固棒碰撞模板、波纹管及预埋件。浇筑混凝土坚持动态质量控制和“三方值班制”（现场工区负责人、技术人员、试验人员），人、机、料、工各环节有一不具备，不得进行混凝土浇筑。为保证箱梁斜腹板砼的振捣密实、防止出现漏振现象，经与项目部协商采用Φ150钢管制作一个振捣棒下行通道，振捣棒通过此通道能够顺利的下到斜腹板的底部，保证斜腹板底部的砼能够振捣密实。

3.4 混凝土收面

（1）在箱梁浇筑过程中，根据浇筑速度及底板浇筑情况，每个箱室内安排至少5人进入箱室内进行箱室底板收面。先采用木抹子收平，随后再用铁抹子收面，在混凝土接近初凝时再用铁抹子压光。（2）为控制梁顶面混凝土高程，确保桥面铺装层厚度及横坡符合设计要求，横向挂设细钢丝绳（间距2m），或者每隔2m设置一个钢筋头，用胶带和原顶板钢筋缠住，定位控制梁顶面高程。混凝土面沿定位钢筋刮杠找平，并形成设计要求的横坡。待混凝土初凝前，将定位的钢筋取出，然后把混凝土表面收平。

为提高箱梁顶混凝土早期强度，防止混凝土表面收缩裂缝，混凝土浇筑完毕，管顶混凝土出面时采用磨光机抹平，随后人工收面，用木抹子抹成毛面，在终凝以后进行拉毛处理，以便和上部铺装层更好的粘结。

4 混凝土养护

由于混凝土施工，对环境、气候等因素有一定的要求，除了需对混凝土进行常规养护外，在不同的、特殊的时段内，还需要采取不同的养护措施。

4.1 冬季施工的保证措施

4.1.1 原材料冬季质量控制

（1）水泥：水泥优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，应注意其中掺合材料对混凝土抗冻、抗渗性能的影响；（2）骨料：粗细骨料必须置于防风、防雨的棚内，保证骨料清洁，不得含有冰雪冻结物及易冻裂的矿物物质，粗细骨料拌合前必须置于暖棚内，暖棚内温度不低于5℃；（3）外加剂：在冬期施工期间，选用具有防冻性能复合减水剂，严禁使用含氯盐类防冻剂，严禁在施工现场自行将减水剂与防冻剂混合使用。

4.1.2 混凝土拌合和运输

（1）混凝土搅拌必须在暖棚内进行，棚内设取暖措施，棚内温度不低于5℃；（2）混凝土原材料使用时的温度根据热工计算和实际试拌情况确定，确保混凝土入模温度满足相关要求（≥10℃）；（3）搅拌时应先投入骨料、水，充分搅拌后再投入水泥、矿物掺合料、外加剂等。搅拌时间以最后一种材料投入搅拌机内开始计算。搅拌时间一般较正常温度下延长50%左右；（4）输水管、送料带、混凝土罐车、泵车和管道采取遮蔽、包裹等保温措施，尽量减少中间倒运环节缩短运输时间，减少混凝土施工过程中的热量散失；（5）当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时，应重新调整拌合料的加热温度；（6）混凝土入模前，应采用专用设备测定混凝土的温度、坍落度、含气量及泌水率等工作性能；只有拌合物性能符合设计或配合比要求的混凝土方可入模浇筑。混凝土拌和物入模温度不得低于5℃。

4.1.3 混凝土浇筑

采用暖棚法保温：采用电热风机供暖加热。（1）每联现浇梁周围用Φ48钢管搭设两排纵杆间距0.75米；横杆间距1米；顶上水平杆间距1米长20米布设钢管；（2）暖棚内底部温度不低于5℃，当低于5℃时应采取增加火炉保温的办法。混凝土养护期间，安排专人对火炉进行检查，填加燃料，保持棚内温度；（3）暖棚内应有一定的湿度（由实验室测定），当湿度过高时，要向混凝土面及模板洒水或覆盖润湿的土工布。

4.1.4 梁体混凝土的养护

（1）梁体混凝土浇筑成型后，应立即进行防寒保温，防寒保温措施分为蓄热法和外部热源加热法。当室外最低气温高于-15℃时，混凝土结构表面系数（冷却面积和体积的比值）不大于15m-1的工程应优先采用蓄热法进行养护，但应保证混凝土结构小环境温度不得低于5℃；（2）在暖棚内利用热风机和火炉加热取暖，进行保温养护；（3）安排专人对结构物进行温度测量，拆模时混凝土芯部与表面，表面与环境的温差不得大于15℃，当养护完毕后的环境温度仍在0℃以下时，应待混凝土冷却至5℃以下且混凝土与环境温之间的温差不大于15℃后，放可拆除模板；（4）冬期施工不得直接洒水养护，宜喷涂养护剂或保湿增湿措施。

4.2 雨季混凝土施工技术保证措施

在雨季之前，制订防雨、防洪措施，备足水泥、砂、碎石等主要材料，为施工人员配备必要的劳动保护用品，以期达到连续施工，不间断生产。混凝土搅拌过程中应始终注意坍落度，如与原定的不符，立即纠正。（1）遇到大雨应停止浇筑混凝土，已浇筑的部位应加以覆盖。现浇筑的混凝土应根据结构情况和可能，多考虑几道施工缝的留置；（2）雨期施工时，应加强对混凝土粗细骨料含水量的测定，及时调整用水量；（3）大面积的混凝土浇筑前（如现浇箱梁），要了解2-3天的天气预报，尽量避开大雨；混凝土浇筑现场要准备大量的防雨材料，以备浇筑时突然遇雨进行覆盖。

4.3 高温季节施工措施

（1）砼拌制与搅拌。对水泥、砂、石料遮阴防晒，并可在砂石料上喷水降温，配合比中考虑坍落度的损失；掺入减水剂，减少水泥用量，提高砼早期强度；掺入粉煤灰，减少水泥用量；拌和设备尽可能遮阴，并保证最佳拌和时间。（2）砼的运输和浇筑。采用砼搅拌车，运输中慢速搅拌；砼施工准备充分，保证连续施工，尽量缩短砼从拌和机到入仓的传递时间及浇筑时间，砼初凝后，立即进行养护；砼浇筑温度控制在30°C以下；对混凝土温度进行全程监测（环境温度、砼出机口及入仓温度、砼内部温度）。

参考文献：

[1] 《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）.

[2] 《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2011）.

[3] 《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ 2-2008）.

[4] 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50-2011）.

[5] 《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）.

作者简介：王涛（1975—），男，河南三门峡人，本科，毕业于兰州交通大学，高级工程师，目前担任中国水利水电第十一工程局有限公司第五分局副总工。