现浇混凝土超宽桥面铺装的平整度控制方法

2018-03-06蒋春阳韩晓霞王朝辉

筑路机械与施工机械化 2018年1期

蒋春阳，韩晓霞，王朝辉

(1.石家庄市公路桥梁建设集团，河北石家庄 050091;2.长安大学公路学院，陕西西安 710064)

0 引言

随着社会经济水平不断提升，汽车拥有量迅速增加，道路车流量逐年递增，为满足中国巨大的交通需求，越来越多加宽道路与超宽桥面应运而生。加宽道路与超宽桥面的建设除满足承担行车荷载的要求外，还需要保证良好的行车舒适度［1-5］，而行车舒适度与路面平整度密切相关。调查数据显示，加宽路面平整度指标基本能满足相应的技术要求［6-8］，但作为保护桥面板与传递车轮荷载的桥面铺装平整度普遍较差，不仅行车舒适性难以保证，而且在一定程度上也会对桥梁的安全性、耐久性和使用寿命产生严重影响［9-12］。普通桥面铺装常因摊铺工艺选择不当、施工质量难以控制等原因导致平整度较差［13-14］，而超宽桥面铺装不仅具有普通桥面铺装的问题，还常因施工工艺的缺陷出现中间厚度不足与表面波浪等问题，平整度难以满足规范要求［15-16］，因此如何提高超宽桥面平整度是一个亟需解决的工程难题。

基于此，本文对比2种常用桥面铺装工艺，确定适用于超宽桥面铺装的施工工艺，建议重点施工工序与施工质量控制措施，并依托京昆高速滹沱河特大桥超宽桥面进行工程应用，为后续现浇混凝土超宽桥面铺装平整度的控制提供借鉴，对提高桥面铺装平整度、提升桥面施工质量具有重要意义。

1 超宽桥面铺装工艺优化

桥面铺装平整度的高低与施工机具的选择及施工工艺的先进程度密不可分，为提高超宽桥面铺装的平整度，必须优选施工机具、优化施工工艺。针对现浇混凝土超宽桥面铺装的特点，对比2种常用的桥面铺装工艺，提出适用于现浇混凝土超宽桥面铺装的施工工艺。

1.1 常用桥面铺装施工工艺及特点

(1)振捣梁整平机配合手扶式抹平机抹面。该工艺在施工过程中可一次性完成全宽铺装，铺装整体性好、无接缝、不易漏水，可有效延长桥梁的使用寿命，节省机械台班和人工用量;但在施工过程中振捣梁梁体下垂挠度过大，易在铺装中部形成“锅底”;摊铺布料宽度大，布料时混凝土高度不易控制，易导致“骨料窝”和“浆液坑”;混凝土水泥浆在横坡作用下流向低侧，使混凝土产生离析;同时施工过程中手扶式抹平机控制人员需要在混凝土表面行走，易在混凝土表面踩踏出脚印，影响桥面铺装平整度，铺装平整度检测合格率只有80%［17-19］。振捣梁整平施工如图1所示，手扶式混凝土抹平机施工如图2所示。

图1 振捣梁整平施工

图2 手扶式混凝土抹平机施工

(2)三辊轴整平机配合手扶式抹平机抹面。该工艺施工时摊铺宽度为4～6 m，可有效避免振捣梁全宽铺装带来的挠度大、布料高度不易控制及混凝土离析等问题;但由于摊铺宽度的限制，在超宽桥面铺装的过程中会出现纵向接缝，桥面整体性不好;雨水易沿接缝处渗漏，缩短桥梁使用寿命;接缝不易抹平，平整度较差，严重影响行车舒适性。在施工过程中手扶式抹平机控制人员同样需要在混凝土表面行走，易在混凝土表面踩踏出脚印，影响平整度，平整度检测合格率只能达到85%［20-21］。三辊轴整平施工如图3所示。

图3 三辊轴整平施工

1.2 桥面铺装施工工艺优化

基于对上述2种工艺的探讨，以及对桥梁机械产品的调查，发现整体桁架式整平机配合座驾式双盘抹平机抹面可以同时具备上述2种工艺的优点。整体桁架式混凝土整平机可以全宽一次性铺装，不留施工缝，保证桥面平整度。桁架较大的抗变形能力可避免振动梁挠度过大而影响平整度，施工平整度合格率整体较高。使用座驾式双盘混凝土抹平机，操作人员不需直接站立在混凝土表面，有利于提高桥面铺装的平整度。这2种设备的结合对保证超宽桥面铺装的平整度具有重要意义。整体桁架式整平机施工如图4所示，座驾式双盘混凝土抹平机施工如图5所示。

图4 整体桁架式整平机施工

图5 座驾式双盘混凝土抹平机施工

2 超宽桥面铺装重点控制工序

施工过程中必须对重点施工工序进行严格把关，才能确保现浇混凝土超宽桥面铺装平整度满足规范要求。为保证超宽桥面铺装平整度能够满足规范要求，建议以下6项施工重点控制工序。

2.1 整平机轨道铺设

混凝土表面平整度的好坏主要受整体桁架式混凝土整平机的影响;所以为保证整平机能够平稳行驶，不发生颠簸，整平机轨道需提供充分抗力且不发生很大位移。然而，由于设备本身自重较大且桥面铺装存在钢筋网片等问题，难以保证整平机平稳行驶。解决方法是在梁板打眼安装H型支架，8 cm槽钢以倒扣形式安装在H型支架上作为整平机行走轨道，保证整平机的平稳行驶。整平机轨道铺设如图6所示。

图6 整平机轨道铺设

2.2 模板布设

为保证桥面铺装与防撞护栏接头处的平整度和施工质量，需在桥面铺装边缘布设两道模板，模板采用与铺装上保护层同厚的方钢。模板安装时严格按照测量人员的放样位置进行布设，保证模板支挡牢固，不得在施工过程中发生倾覆现象。桥面钢筋网片以下用密目网封堵混凝土，上部采用钢模板齐边，防止混凝土渗入护栏位置影响护栏施工质量。模板布设如图7所示。

图7 模板布设

2.3 混凝土布料

在混凝土布料时，由于桥面存在横坡，混凝土会发生由高向低的流动现象，若混凝土流动距离较长，易离析产生“石子堆”和“浆液坑”，导致混凝土表面局部不平整甚至开裂，降低混凝土的防水能力，影响桥梁安全性能，缩短桥梁的使用寿命。借鉴三辊轴整平机的施工特点，较窄的摊铺宽度可有效降低混凝土的离析现象，因此施工中采用钢管将超宽桥面分割为较小的独立单元，缩短混凝土摊铺宽度，避免混凝土在桥面横坡的作用下产生离析。混凝土布料如图8所示。

图8 混凝土布料

2.4 整平施工

桁架式整平机振捣整平，每个作业循环长度为5 m，往返振动3次，依靠整平机的辊轴振动将混凝土密实，同时保证摊铺时的初始平整度。轨道与模板之间80 cm处采用振捣棒振捣密实，整平机仅适用于大面积整平，因此模板边缘位置使用人工提浆抹平。整平施工如图9所示。

图9 整平施工

2.5 抹面施工

混凝土初凝前，使用座驾式双盘抹平机抹面，混凝土表面不会留下脚印，且施工效率更高。铺装两侧、轨道沟以人工用钢抹子抹平。两侧模板及端头位置以人工用钢抹子抹平压光，抹平人员应踩在护栏钢筋缝隙及轨道上抹面，避免混凝土表面出现脚印影响平整度。完成整平工作后拆除轨道，最后人工补料抹平轨道痕迹。抹面施工如图10所示。

图10 抹面施工

2.6 混凝土养生

混凝土摊铺整平以后应及时覆盖土工布洒水养生，养生时必须保持桥面湿润，养生时间不得少于7 d，同时养生期间严禁车辆通行。混凝土养生如图11所示。

图11 混凝土养生

3 超宽桥面铺装施工质量控制

为保证整体桁架式整平机配合座驾式双盘抹平机抹面的新型施工工艺能达到预期的目标，针对其施工特点，提出以下4项施工质量控制措施。

3.1 严控轨道安装质量

轨道的平稳性是影响整体桁架式整平机配合座驾式双盘抹平机抹面施工工艺施工效果的关键因素，施工中必须保证轨道具有足够的强度，使整平机在重力作用下能够平稳行驶。施工中为确保轨道顺直、平稳，在梁板上每隔0.5 m电钻打眼，安装H型钢筋支架，每5 m设一个高程控制点，挂线调整支架高度，然后将8 cm槽钢点焊固定在调整好的H型支架上。在槽钢与槽钢接头部位进行支架加密。注意H型支架高度不得露出混凝土表面，顶部应低于混凝土表面2 cm左右;为避免钢筋锈蚀损伤桥面，在施工前应剔除表面锈蚀严重和发生变形的槽钢。

3.2 严控钢筋网片安装质量

根据整体桁架式整平机配合座驾式双盘抹平机抹面的施工特点，可知混凝土布料厚度是由放置在钢筋网片上、与上保护层同厚度的钢管控制的。这就意味着，钢筋网片在安装时必须保证位置准确且具有足够的刚度，以抵抗施工人员及临时设备的荷载。在施工时按照测量放样确定的高程控制点挂线布设钢筋网片的工程控制带，调整剪力筋高度至设计高程，将调整到设计高程的钢筋网片与梁板预埋剪力筋焊接牢固，以保证钢筋网片的位置和刚度，为桥面铺装施工打下良好基础。

3.3 严控模板的安装质量

在桥面铺装施工过程中，桥面铺装模板安装与其他部位模板安装不同，其他部位是将模板底部直接安装在混凝土基础上，而桥面铺装由于连续的钢筋网片需要伸入护栏内部，使得模板只能安装在钢筋网片上。由于钢筋网片下保护层的存在，使模板不能完全封闭，在浇筑混凝土时，混凝土会从模板下部流入护栏底部，影响边角处的混凝土浇筑质量，同时在护栏浇筑前需要将流出的混凝土进行凿除，消耗人力较多。为了解决此问题，在施工时使用与上保护层同厚的方钢作为模板，在桥面钢筋网片以下用钢丝密目网封堵混凝土，上部采用钢模板齐边，这样既能防止混凝土渗入护栏位置影响护栏施工质量，也能确保桥面铺装两侧齐整。

3.4 确定合理的施工时机

由于铺装混凝土厚度较薄，只有13 cm，在桥面施工时极易受到外部环境(刮风、高温等)的影响而产生裂缝，而且全断面摊铺宽度达15.75 m。为保证混凝土能够在较短时间内完成全断面布料、振捣、抹面及覆盖养生，使用2台混凝土泵车对称布料，保证每小时全断面布料不小于10 m，确保在混凝土初凝之前完成所有施工。

4 工程应用效果

京昆高速滹沱河特大桥是石家庄至冀晋界公路LJ-2合同段中的主要控制性工程，桥长3 187 m，设计为双向六车道，桥面铺装为2幅，宽15.75 m，要求平整度合格率在90%以上。桥梁跨径长，工程量大，质量要求高，为保证该桥平整度满足规范要求，采用新工艺整体桁架式整平机配合座驾式双盘抹平机抹面完成铺装工作，对完工后的滹沱河特大桥桥面铺装平整度进行检测，合格率为97.1%，满足《河北省高速公路施工标准化指南》中平整度合格率在90%以上的要求，且桥面铺装的外观质量、两侧边角施工质量均符合要求。检测结果表明，该方法可有效提高施工效率和施工质量，使桥面平整度得到大幅度提升。该技术在今后超宽桥面铺装中具有广阔的应用前景。完工后的桥面铺装质量如图12所示。