充气橡胶芯模在桥梁预应力空心板施工中的应用

2016-05-24王伟廖良雄

筑路机械与施工机械化 2016年5期

关键词：桥梁

王伟+廖良雄

摘要：以南安市石井镇贤林大道道路工程为例，对已施工的2座中桥的237片空心板采用了充气橡胶芯模技术，取得了良好的施工效果。对本工程中充气橡胶芯模施工工艺应用以及现场施工中出现的质量问题进行总结，并与其他2种常用芯模进行对比分析，为同类型的工程施工提供参考和借鉴。

关键词：桥梁；预应力空心板；充气橡胶芯模；木芯板

中图分类号：U448.35 文献标志码：B

文章编号：1000-033X（2016）05-0084-04

Abstract： The project of Xianlin Avenue located in the town of Shijing in Nanan City， in which the inflated rubber formworks were applied in 237 pieces of hollow slabs of two medium-sized bridges， has proved the technology to be effective. The application of inflated rubber formworks and the problems occur in the construction process were summarized， and the comparison with two types of common internal formworks was conducted， providing reference for the construction of similar projects.

Key words： bridge； prestressed hollow slab； inflated rubber formwork； wooden formwork

0 引言

预应力空心板以其成本较低、吊装运输安全、自重较轻、受力稳定性好、施工工期较短等特点，被广泛应用于高速公路、城市快速路网的中小型桥梁的上部结构中[1-2]。空心板芯模的类型由最初的木芯模、钢芯模发展到应用广泛的充气橡胶芯模，施工工艺日渐成熟。本文对福建省南安市贤林大道项目中充气橡胶芯模施工工艺的应用以及现场施工中出现的质量问题进行总结，并与其他2种常用芯模进行施工工艺及成本对比分析，为今后同类型的工程施工提供参考和借鉴。

1 工程概况

贤林大道道路工程中，桥梁上部采用预应力混凝土空心板梁、简支结构，所有预制空心板梁在预制梁场集中加工完成。桥梁预制空心板标准长度为20 m，属于小型空心板梁，如图1所示。由于本工程工期紧，空心板截面尺寸小，钢筋布置较为密集，若采用常规钢内模进行安装、加固、拆卸等施工，工人作业困难，尤其是拆除作业基本无法人工完成，且钢模施工工期较长。综合以上因素，考虑采用充气橡胶芯模进行施工，依据施工图纸中空心板断面形式，采用八角变径充气橡胶芯模，如图2所示。

充气橡胶芯模利用高分子橡胶与高强度纤维布硫化而成，可膨胀、可收缩，还可依据需要向专业生产厂家定制不同的截面尺寸。在空心板预制中，将其作为内模放入中间，并充入压缩空气（充气压力额定值为0.2 MPa），气囊即可膨胀延伸达到设计的截面尺寸要求。充气橡胶芯膜使用简便、经济耐用、安拆方便，不充气时可折叠、卷曲，充气膨胀后则具有足够的强度来承受浇筑混凝土的压力[3-4]。

2 充气橡胶芯模施工

充气橡胶芯模施工流程如图3所示。

（1）充气芯模入模。

充气芯模入模前，须先在地面试充气，检查充气芯模在上次施工中是否损坏、漏气，确保充气芯模完好，以免在浇筑混凝土的过程中造成质量隐患。本工程采用的气囊充满气后截面尺寸为750 mm×700 mm（比板的中空部分略小，以防浇筑过程中因混凝土流失导致板厚不足），长度比浇筑段两端均长约20 cm，便于操作。采用空气压缩机的额定空气流量为2.5 m3·min-1，充气时按2.0 m3·min-1计算，充满该气囊并达指定压力需10 min左右，加上气囊准备、拉入钢筋网、工人操作间歇、损耗等时间，整个气囊安装完成时间不超过30 min，小于底板混凝土初凝时间。因此，选用1台该型号空压机即可满足现场施工要求，并确保空心板上部混凝土在其下部混凝土初凝前开始浇筑，避免造成施工缝，从而保证每片板梁混凝土的整体性。使用空心板橡胶芯模前，首先检查现有钢筋网钢丝接头及轧丝头不得朝内径方向弯曲，以免扎伤芯模，形成漏气现象。

在板梁底部混凝土浇筑完毕后，将涂刷好脱模剂的充气橡胶芯模由棕绳牵引穿入钢筋网内（本工程采用龙门吊配合滑轮作为牵引方式，操作较卷扬机牵引更为简便易行），捆绑芯模须采用白粽绳，不得使用钢丝绳直接接触芯模，以免预制空心板时芯模被磨损破坏。充气芯模在穿入时注意外套的纵向接缝应朝上放置，以减少抽拉时外套与混凝土的摩擦。

（2）充气芯模固定。

为保证板梁钢筋的保护层及板梁空腔部分尺寸符合设计及规范要求，避免充气芯模在浇注混凝土的过程中上浮，使用定位压顶钢筋进行固定，间距不大于100 cm，将该定位钢筋与板梁钢筋焊接牢固，定位钢筋环内径尺寸与空腔尺寸相同。

（3）充气芯模充气。在充气芯模就位后，打开进气阀门，用空压机充气。充气时用压力表监测、控制气压，充气芯模的充气压力依据厂家提供的资料确定。当气压达到使用压力时，应立即停止充气，将气阀关闭，注意不得超压。

3 芯模施工的质量问题

3.1 空心板混凝土层上薄下厚

因为橡胶芯模自重较小，在空心板混凝土浇筑过程中极易受到流动混凝土顶托而上浮，造成空心板混凝土层上薄下厚，这样不仅会影响实体观感，产生顶部钢筋漏筋等问题，严重时甚至会影响到空心板的承载能力。因此，必须采取以下防止芯模上浮的措施。

（1）混凝土配合比设计符合要求。首先要保证其组成材料的质量；其次为了使混凝土密实并达到设计强度，要求精心确定混凝土配合比，使粗细集料组成的矿物质混合料具有良好的级配，混凝土拌和物达到配合比要求的水灰比、坍落度（其中底板混凝土坍落度控制在130～150 mm，腹板、顶板混凝土坍落度控制在160～180 mm）；28 d强度符合设计要求。

（2）气囊的体积对浮力大小起着重要作用，要求工厂制作时精心操作。首先要使气囊的几何尺寸严格符合设计要求；其次保证气囊位置准确，气囊应采取加密定位钢筋的措施。

（3）混凝土采用二次浇筑方式，即先浇筑空心板底板混凝土，在底板混凝土初凝前完成橡胶芯模的充气安装，之后再浇筑腹板及顶板混凝土；混凝土浇筑时下料的速度宜缓，下料尽可能均匀，下料口的高度尽可能低，减小冲击反力。浇筑时采用低频振动棒，振动时间不宜过长，一般在混凝土开始泛浆且有少量气泡或没有气泡冒出时即可；下料要左右均一，振捣要左右同步。

（4）外加作用力克服气囊上浮与偏移（图4）。采用顶部压顶杠的措施，在内模安装就位后，顶层钢筋上面每隔100 cm设置1根用Φ50 mm钢管做成的横梁，两端用对拉螺栓分别与Φ50 mm钢管及腹板外模相连接并拉紧，中间焊上2道Φ20 mm钢筋卡住内模顶面，如图5所示。

3.2 空心板内壁平整度较差

部分空心板内壁平整度较差，体现在空心板内壁呈波浪状（顶部更为明显），观感较差。针对此问题，项目部进行了现场检查，发现空心板内壁（主要为顶部）波浪状条纹间距与芯模防上浮定位钢筋间距基本一致，可判断产生此问题的主要原因为：橡胶芯模在混凝土浇筑过程中受到巨大浮力而上升的过程中与定位钢筋发生挤压变形，导致此处芯模凹陷，而未受到定位钢筋约束的部分则上凸，从而导致内壁出现波浪状。现场采取以下措施解决此问题，取得了良好的效果（图6）。

（1）针对出现此现象较为严重的区段特别加密或增设扁钢，以达到局部通压防止局部变形产生波纹的目的。

（2）适当增加芯模充气压力，通过查找相关资料、橡胶芯模使用说明书，并与厂家技术人员沟通联系，确定橡胶芯模的极限充气压力（0.2 MPa），在原充气压力的基础上适当提高，从而减少芯模在浇筑过程中的具体变形，空心板内壁的平整度得到了较大的改善。

图6 空心板板顶厚度检测符合要求

4 成本对比分析

根据本工程橡胶芯模实际应用情况，并参考相关资料，将采用橡胶芯模施工与采用木芯模、钢芯模施工进行经济效益对比分析，结果如表1所示。

由表1可知，本工程采用充气橡胶芯模作为空心板内模，其成本及工期成本均最佳，可减少模板施工成本，大幅缩短工期。

5 结语

空心板充气橡胶芯模的施工重点在于控制芯模变形，以保证施工质量。通过采取以上技术措施，充气橡胶芯模施工得以顺利进行，从而确保了空心板的成型效果及质量，与其他类型内模相比，降低了空心板模板施工的劳动强度，减少了模板施工成本，大幅缩短了工程工期。

参考文献：

[1] 李德建，彭彦.既有简支铰接空心板梁桥结构状况动力评估[J].建筑科学工程学报，2009，26（4）：24-29.

[2] 蒲广宁，赵煜，宋一凡.减深增肋法加固空心板桥的力学性能[J].长安大学学报：自然科学版，2012，32（6）：38-43.

[3] 黄耀俭，张建东.气囊内模制作空心板梁的质量控制[J].山西建筑，2011，37（2）：199-200.