桥梁外立面的露石混凝土施工技术

解庆贺 宗小雨 王 昌 位石圈

中国建筑第八工程局有限公司 山东 青岛 266100

1 工程概况

上海迪士尼度假区西南环路（西侧）中心湖桥位于设计道路的直线段，长100 m，分5跨，每跨长20 m，单幅箱梁结构顶宽16.35 m，桩基为钻孔灌注桩，采用双立柱圆截面桥墩，桥跨承重结构采用预应力混凝土连续箱梁，单箱四室。上海迪士尼度假区中心湖桥（西侧）为迪士尼园区建成后的主要观光通道，桥梁和挡土墙结构外露面采用露石混凝土[1-4]。露石混凝土是指混凝土结构施工完成强度达到100%后，再采用喷砂工艺对表面水泥浆进行处理，以达到形似外露石料的自然装饰效果（图1）。

图1 露石混凝土效果图

2 工艺原理

优化模板配置和混凝土配合比，在混凝土浇筑、养护、预应力张拉完成后，对混凝土的外露面进行喷砂处理。喷砂处理按照由上而下的顺序进行，桥梁工程各分部混凝土设计强度等级不同，混凝土喷砂压力不同，喷砂处理的深度为2～3 mm。

3 施工流程

桥梁外立面露石混凝土施工工艺流程为：支架基础处理及预压→支架搭设、预压、沉降、变形观测→卸载、底模板铺设、标高调整→底腹板钢筋绑扎、波纹管安装定位、钢绞线穿束→内模板安装→箱梁第1次混凝土浇筑（底板、腹板）→内模板拆除、顶模板安装→顶板钢筋绑扎、波纹管安装定位、钢绞线穿束→箱梁第2次混凝土浇筑（顶板）→预应力张拉→预应力孔道压浆→张拉槽口封锚→模板、支架拆除→混凝土喷砂处理[5-7]。

4 施工要点

4.1 混凝土原材控制

同一座桥梁相同部位的混凝土原材（碎石、黄砂、水泥）采用同一产地和同一厂家。碎石和黄砂地材按照工程的实际需要量在拌和站一次性采购，采用质量稳定的水泥，并选用高效聚羟酸作为外加剂。混凝土指标要求如下：

1）施工配合比：混凝土砂率控制在29%，控制水泥用量。

2）石子粒径控制在5～20 mm，且不得超过最小钢筋间距3/4，严格控制扁平颗粒含量，保证其远远低于设计要求范围。

3）砂的细度模数要求≥2.7，控制在2.8。

4）在满足泵送的前提下，尽量降低混凝土坍落度。墩柱混凝土坍落度应控制在100～130 mm之间，箱梁混凝土坍落度控制在150～170 mm之间。

5）采用泵车泵送，第一车润管砂浆单独搅拌、运送。

4.2 模板工程

在墩柱施工中采用定型钢模，墩柱内部不再设置加固用的对拉螺栓。依据本桥墩柱的数量、高度以及截面尺寸，将模板设计成标准节1.5、1.2、0.4 m，模板板面为厚5 mm的冷轧钢板。直线段采用的钢模板高度为1.2、0.4 m，墩柱顶部采用高1.5 m的标准节钢模板（图2），钢模板采用φ16 mm×50 mm的高强螺栓连接，限位销采用φ18 mm× 95 mm。在钢模板两端接头处采用企口缝，以防止漏浆。

利用竹胶板＋铁皮的组合方式铺设箱梁底模板，首先箱梁底模采用厚15 mm镜面竹胶板，然后涂抹高强黏合胶，再铺设厚0.5 mm的铁皮，铁皮采用长2 cm的铁钉固定，间距控制在5～7 cm之间，铁皮之间粘贴强力胶带。

箱梁模板支撑体系中次龙骨采用100 mm×100 mm木方，在平直段间距30 cm；主龙骨采用100 mm×150 mm的木方，设置在脚手架顶托上。箱梁两侧圆弧板下，顺桥向次龙骨采用100 mm×100 mm木方，间距20 cm，木方固定在定型桁架上，桁架放在支架U形顶托上部。

箱梁腹板侧模采用厚10 mm的竹胶板，次龙骨为100 mm×100 mm木方，间距控制在25 cm；主龙骨为双拼φ48 mm×3.5 mm的钢管并用φ14 mm对拉螺栓和山形卡固定，沿腹板高度设置2层，间距控制在60 cm。箱梁顶板也采用厚10 mm竹胶板，下部木方纵向间距30 cm，横向间距60 cm，采用碗扣架钢管及顶托作为模板内撑；脚手架间距为60 cm×60 cm，顶板支撑钢管放在一次浇筑成型的底板上。

图2 高1.5 m标准节模板示意

4.3 混凝土浇筑

墩柱浇筑时，采用2根70型振动棒，在φ1 000 mm直线段模板四周布置4个振点，中间布置1个振点；φ1 500 mm柱顶四周布置7个振点，中间布置2个振点。2根振动棒分别从两侧逆时针振捣，同时应保证每次浇筑高度在60～70 cm。振捣棒插入间距控制在25 cm，插入深度比浇筑高度深约10 cm。混凝土振捣要快插慢拔，振捣时间为80～90 s，拔出速度稍慢，保证混凝土中的气泡被带出来的同时又不会在表面附近引入气泡，每个振点半径为500 mm。

箱梁混凝土分2次浇筑，采用50型振动棒，每个箱室布置1根振动棒，振距控制在40 cm。

1）第1次混凝土浇筑顺序：垂直方向为直线段底板→圆弧段底板→腹板；顺桥向为从低处向高处，横桥向为从中间向两侧。混凝土浇筑分3层，先横梁、底板，再腹板顶。

2）第2次混凝土浇筑顺序：垂直方向为腹板→腹板上倒角→顶板；水平方向为从低处向高处。混凝土分2层浇筑，先横梁，后腹板上倒角、顶板（图3）。

图3 箱梁混凝土浇筑顺序总体布置示意

为了保证圆弧段混凝土浇筑质量，防止振捣时弧顶混凝土向下流动，应将振点加密，并减短振捣时间。当圆弧段浇筑完成后，再浇筑腹板，为防止腹板混凝土从根部外溢，底板与腹板混凝土浇筑应交错进行，同时要防止过振。箱室内部安排专人振捣，同时安排专人负责底部两侧圆弧混凝土的成型，把箱梁内底板上多余的混凝土铲出，抹平收面。

4.4 混凝土喷砂处理

混凝土喷砂材料采用干净的天然铜矿砂，砂中含水量不大于1%，在经过筛选、不含油污的条件下才能使用。喷射混凝土时，压力不小于0.8 MPa，为了保证喷砂的效果和力度，喷枪口部产生的压力为0.6～0.7 MPa；喷枪与混凝土面的距离应控制在50 cm，喷射角度呈45°，由左向右或由上向下，从一侧匀速进行喷射施工，喷射行程控制在100 cm，2次喷射痕迹重合5 cm。混凝土喷砂点喷射厚度为2～3 mm，呈点、网状全面均匀地喷射到混凝土表面。

混凝土不同的强度决定了喷枪在喷射时移动的速度。对于混凝土强度等级为C30的部位，移动速度控制在8 cm/s，强度等级为C50的部位，喷枪的移动速度控制在5 cm/s。

混凝土喷射完毕后对露石的深度进行检查，外露深度宜控制在2～3 mm，达不到要求的应进行补喷，补喷时喷枪距离墙面宜控制在60 cm，喷嘴的移动速度控制在10 cm/s。

5 质量控制措施

5.1 模板工程

1）钢模板进场后必须在打磨刨光、细砂纸打磨、干净纱布擦拭、均匀涂刷机油后才能使用，同时在模板周转施工时，支设前必须按照新模板进场的工艺进行处理。

2）模板拼装完成后，拼缝处挤出的双面胶带、密封胶必须清理干净，防止浇入混凝土中，使拼缝出现缺陷。同时在墩柱模板密闭性检验合格后，才能浇筑混凝土。

3）在浇筑混凝土前，钢模板根部必须用水泥砂浆抹平，缝隙砂浆饱满，尽量不出现模板内的混凝土漏浆。

4）铁皮在装卸、吊装的过程中必须轻拿、轻放，铁皮不得有卷边、折痕、凹陷等缺陷。当铁皮进场后，成卷铁皮板要竖向放置，不得平放，防止铁皮在自重作用下出现折痕。

5）在铺设箱梁底模板的铁皮前，竹胶板表面平整度、尺寸、高程应达到规范要求，同时采用拖把清理干净，不得有杂物，尤其是硬质杂物。在铁皮两边、中间涂抹3道高强黏结胶，每道黏结胶不得小于20 cm。

6）铁皮在铺设时，必须由2个人对成卷铁皮进行放张、拉近，再由1个人用耙子驱赶折皱处，铁皮两侧同时从一个方向钉铁钉，间距不得超过8 cm，一般控制在5～7 cm。铁皮缝隙在涂抹原子灰时，原子灰必须涂抹平整、均匀，超出铁皮的部分在变干前清理干净，防止在粘贴强力胶带时，黏结强度减弱。

7）在粘贴胶带时，沿着铁皮缝隙从一个方向进行，利用刮平板边贴边压紧，胶带与铁皮之间不得出现空隙。胶带一次粘贴长度不宜过长，必须把铁钉粘贴在内，铁钉不得外露在铁皮表面，防止钉眼漏气。在绑扎钢筋时，必须轻拿轻放，不得刮擦、破坏铁皮和胶带。

5.2 混凝土工程

1）为了确保供应混凝土有保证，应选择技术力量、综合实力、信誉高的预拌混凝土搅拌站。

2）严格控制原材料，做到混凝土专用材料单独存放、覆盖。

3）混凝土浇筑前，需清理干净模板内的铁丝、锯末等杂物和钢筋上的油污，对铁皮的缝隙和预留孔位置进行严格检查，防止漏浆、漏气。

4）混凝土浇筑过程中必须连续进行，间隔时间不得超过30 min；根据现场混凝土浇筑速度，提前联系拌和站，保证混凝土连续提供；施工中坍落度较小时，严禁向混凝土中加水，必须将混凝土退回拌和站重新搅拌或加入随车的外加剂，搅拌均匀再使用。

5）在浇筑混凝过程中，由专人检查模板支撑体系的沉降和变形。

5.3 混凝土喷砂处理

1）喷砂操作人员必须经过培训和多次的练习，待其操作比较熟练后，才能进行实体工程施工。

2）喷砂施工前，实体工程混凝土强度必须达到90%以上；并需先清理混凝土表面，修补小的孔洞，倘若混凝土表面的脱膜剂未清理干净，则应采用钢丝刷将其清刷干净。

3）喷砂前在现场采取围护措施，防止铜矿石颗粒四处迸溅伤人；为确保机械、设备正常工作，空压机、喷砂机在使用前需进行调试，保证压缩产生的空气洁净，同时铜矿砂也需要筛选、净化。

4）为了便于混凝土喷砂操作控制，尽可能减小压缩空气源与操作面的距离，检查整个空气压缩系统，保证没有漏气位置存在，标准长度的喷砂软管应准备充足，尽量减少系统管道接头个数；为确保工作顺利，空气软管和喷砂软管都应在作业时保持顺直，为了避免增大压力降、加快软管磨损速度，系统供压管道不得绕太多弯或者直接盘绕。

5）严格控制铜矿砂的粒径、含水量，不得含有油污，同时应采取防潮措施。

6）严格控制喷砂速度、角度、距离，喷砂深度应由浅入深，避免一次成型，大面积施工完成后，再进行细部补喷。

6 结语

桥梁工程混凝土外露骨料表面，这种具有随机凹凸的表面，形状、大小不同的骨料会产生迥然不同的景观效果；外立面混凝土露出的骨料对强烈的光照形成漫反射，桥梁底面反射的光照强度减轻。随着社会的发展，对于建筑物、桥梁的景观效果要求越来越高，在上海迪士尼度假区的桥梁工程中，采用露石混凝土施工取得了良好的效果，特别是对混凝土结构立面和底面采用外露骨料表面，在国内尚属首次，该方法具有一定的优势以及广阔的应用前景。