道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

赵 欣

(北京建工土木工程有限公司，北京 101104)

1 工程概况

北京通州文化旅游区萧太后南街(九棵树中路—颐瑞东路)工程，是环球影视城重要的交通道路之一，西起九棵树中路，东至颐瑞东路，道路全长约3.32 km，规划为城市次干路，设计速度为40 km/h，道路红线宽40 m，两侧公共绿地各宽30 m。

桥位处景观河道设计为矩形断面，河底高程17.2 m，河道设计低水位20.0 m，高水位20.3 m，河道通行游船，通航水位20.5，通航净宽25.6 m，净高3.6 m，河道南岸预留人行步道，步道高程20.8，净高2.5 m，景观河道无行洪要求。

萧太后南街于桩号K0+554.17处上跨景观河桥，为6#桥，采用简支钢箱梁，桥梁跨径为1-40.798～47.523 m、宽21.5～27 m钢箱梁，两幅桥台中间11 m范围内设现浇悬臂式挡墙二道，桥梁面积2 142 m2。

上部结构设计为简支钢箱梁，桥梁跨径为1-40.798～47.523 m、宽21.5～27 m钢箱梁。

下部结构设计，南幅桥台设计为L型重力式桥台，填土高约7.5 m，桥台下设钢筋混凝土L形承台，承台高1.65 m，宽6～9.3 m，长27 m，承台下设双排钻孔灌注桩基础，桩基直径D=1.2 m，长32 m，持力层为密实饱和软硬的细砂-中砂。

北幅桥台设计为U型重力式桥台，填土高约7.5 m，桥台下设钢筋混凝土矩形承台，承台高1.65 m，宽6 m，长27.5 m，持力层为密实饱和软硬的细砂-中砂。

现浇悬臂式挡墙两道，每道挡墙下设φ1 000 mm钻孔灌注桩3根，挡墙承台高1.65 m，1.74 m，长10.96 m。

为提高桥梁的抗震性、抗冲击力、抗拉以及抗弯性能，本工程桥面铺装设计采用CF40钢纤维混凝土铺装，为使桥面铺装与梁体紧密结合为整体，在桥面铺装施工前，应把梁体顶面浮灰凿掉，且用水冲洗干净。采取分段浇筑，表面先刮平，然后用木抹抹平收浆，混凝土在初凝前再用木抹二次抹面，使混凝土表面保持适当的粗糙。浇注完毕，进行修整，包括抹平及表面自由水清理后，尽快予以覆盖和养生。

2 钢纤维以及钢纤维混凝土的性能原理

2.1 钢纤维性能原理

钢纤维混泥土是利用水泥浆、砂浆以及混泥土作为基本建材，通过加入钢纤维这种增强型材料共同组成水泥钢纤维复合材料，能够有效地改善混泥土本身内部的为裂缝的进一步扩展以及宏观裂缝的形成。

钢纤维是一种新型并且高性能的钢纤维品种，它本身就具有一种柔韧性，在实际应用中能够承受很强的拉力，同时还具有一种抗压强度，能够承受很强程度的冲击力，因此能够更好地适应外界环境的不断变化。

根据不同的锻造方式可以将钢纤维分为四种，分别是切断钢纤维，切削钢纤维、剪切钢纤维以及熔抽钢纤维，四种不同的钢纤维的化学性质基本一致，但是物理性质存在着一定的区别。将它们各自与混凝土进行充分混合可以得到不同的效果。

2.2 钢纤维混凝土的性能原理

钢纤维混凝土的形成就是在原有的水泥、砂浆形成的混泥土中加入一定的钢纤维，将二者相融合并搅拌均匀，使其经过足够时间的冷却之后形成钢纤维混凝土。与普通的混凝土相比，经过合成形成的钢纤维混凝土性能更加优良，在强度以及硬度等方面更加优质，正是由于其本身具有了更强的抗压、抗拉能力，使其可以更好地应用于工程建造之中，可以极大的防止建筑物的弯曲变形以及出现裂缝等不良情况的发生，提高工程的安全性。普通的混凝土会受周围环境温度的影响，出现不同程度的形变以及收缩，在加入一定比例的钢纤维之后可以极大的提高抗冻性，使其在低温环境中不会出现变形和开裂等不良反应，尤其是对于北方地区，早晚温差大，如果不加入钢纤维那么混凝土更容易出现霜冻，安全性得不到保证。通过钢纤维的加入可以提高道路桥梁的耐磨性从而延长使用年限，这种技术值得被大力发展以及运用。

3 改良措施

3.1 在道路施工中引入钢纤维混凝土技术

(1)使用复合型钢纤维混凝土

在这项技术措施中，使用复合型钢纤维铺设的路面一般分为两到三层式。这项技术在实际操作中过程步骤相对来说比较复杂，对施工人员的要求也十分严格，要求施工人员具有一定的相关专业知识以及施工技术水平，但是正是因为这项措施十分复杂，带来的效果也十分可观，这种复合型钢纤维混凝土铺设的路面在耐寒性方面大大提升，尤其是在寒冷的北方地区，作用效果很明显，因此三层复合型钢纤维混凝土路面一般适用于天气比较极寒的地方，虽然结构十分合理，但是由于施工比较复杂，所需的成本相对传统混凝土来说也是非常高的，一般地区不会轻易的建设这种路面。

(2)使用碾压钢纤维混凝土

碾压钢纤维混凝土路面是指在道路施工的时候采用的铺设材料为沥青混凝土，沥青混凝土就是将钢纤维合理的加入混凝土中。先将传统的混凝土铺设在基础路面上，等待其充分干透之后再在混凝土上面铺设沥青混凝土并用压路机进行充分碾压，是两种不同的路面相互结合，能够充分的提高路面的硬度以及耐磨性，这种方法在道路铺设中使用得十分广泛，尤其是高速公路几乎全是碾压钢纤维路面。但是这种方法对基础路面有一定的要求，就是要保证基础路面的平整性，对于一些凹凸不平的路面使用这种技术还是有一定的困难。

(3)使用全截面钢纤维混凝土

相对于普通混凝土路面相比，钢纤维混凝土路面在厚度上将近要比普通混凝土路面薄一半，通常情况下需要在普通混凝土中加入钢纤维的量应该占总质量的1%。但是如果道路为双车道路面，一般情况不会设置纵向缝隙，但是需要控制横向空隙，且需要保持在20 cm，同时最大距离不能够超过0.5 cm。

(4)使用钢纤维混凝土罩面

通常情况下，对于已经被损坏的路面，一般会采用钢纤维混凝土照面进行对破损的路面进行修复。但是钢纤维罩面的类型并不是唯一的，往往是根据路面不同的损坏情况来进行不同的罩面。对于一些损伤较小的路面，一般采用的就是直接式面罩，在后期维护的施工过程中直接将已经混合好的钢纤维混凝土直接铺设到已经损伤的地方即可，然后再进行填平，等其充分干燥就完成了钢纤维混凝土罩面。对于损坏严重的路面，一般采用的是分离式钢纤维混凝土罩面，这种方法主要是在原有的路面上再铺设一层所谓的隔离层，然后再铺设一层新的钢纤维混凝土，将新的钢纤维混凝土路面与旧路面隔开，使其质量得到充分的保证。第三种方式是将旧路面与新的钢纤维混凝土路面直接结合，让两种路面共同发挥作用，这种方式也被称为结合式混凝土。

3.2 在桥梁施工中引入钢纤维混凝土技术

(1)在桥梁面上进行铺设

钢纤维混凝土的铺设对于桥梁的桥面来说是十分是重要的，桥梁属于悬空结构，对于桥面的刚度以及强度要求十分严格，而钢纤维混凝土刚好可以弥补其在这一方面的需求，因为钢纤维混凝土本身就具有强度和刚度，将其引入道桥梁桥面的铺设之中可以大大提高桥梁的强度和刚度，同时还能够降低路面的厚度，既减少了桥梁自身的重量又节约了一定的材料，而且还可以增强桥梁的抗裂和防止变形，使其在交通运输过程中能够更好的发挥作用，也能够更好的延长桥梁的使用年限。

(2)在桥梁部分结构进行引入加固

对于一些已修建好而且投入使用的桥梁来说，经过长时间的使用，在桥体中的部分结构会出现不同程度的损坏，比如桥体出现裂纹以及桥体表面脱落等问题，进而通过引入钢纤维混凝土技术来加固这些损坏的部位是十分必要的。在这一部分通常使用的钢纤维就是剪切钢纤维以及切削钢纤维。这两种技术不仅在强度上符合要求，同时在厚度上也符合需求，经过与混凝土进行合理的比列混合，可以有效地提高粘合性，在裂纹填补以及表层脱落部分起着很好的修复作用。另外一种有效措施就是转子Ⅱ型喷射机对裂纹部分进行钢纤维喷涂修复，这是目前为止对于桥体结构部分修复最有效的措施，可以有效的提高桥体结构的耐久性以及抗震性。

(3)应用在桥梁边坡防护中

在桥梁的建设过程中，桥梁周围地上、 地下的环境状况会对桥梁修建产生一定的影响，尤其是对于桥梁自身的质量问题上面，为了降低周围环境对桥梁的影响，通常都会对桥体支护处进行双重加工处理，第一层显示用传统的混凝土进行保护处理，再利用钢纤维混凝土进行二次填充保护处理，通过这样的双层防护可以有效的降低桥梁周围环境对边坡的影响程度。

(4)应用在钢筋混凝土加固中

为了提高桥梁基础的强度、硬度以及韧性，一般在桥梁工程施工建设的时候，相关的技术人员会利用钢纤维混凝土对桩顶进行加固。在传统桥梁施工中，桩体建设好之后会对桩体进行多次的锤击，但是桥梁桩体顶部加入了钢纤维混凝土之后，除了能够提升桩体的穿透力之外，还可以有效地减少锤击次数，减少了因锤击带来的破坏，可以更好的加固桥梁的桩体，使其发挥更好的作用。

4 结 语

总而言之，与传统的混凝土相比，钢纤维混凝土是一种新型的混凝土技术，能够有效的结合混凝土与钢纤维二者的特性，使其作用得到充分的融合，可发挥更好的作用，有着更好的优势。