钢- 混组合梁桥面铺装UHPC 施工要点研究

苏 凯，杨媛媛，程 斌，何昌轩，许 严

[1.上海城投研究总院，上海市200030；2.上海城投公路投资（集团）有限公司，上海市200335；3.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海市200240；4.上海市市政规划设计研究院，上海市200031]

0 引 言

作为一种新型的结构型式，钢- 混凝土组合梁兼具了钢结构和混凝土结构的优点，不仅减轻了结构的自重与截面尺寸，而且减少了钢材用量，增大结构刚度、稳定性和整体性。但是该结构由于上部混凝土桥面板受拉，下部钢梁受压，容易导致负弯矩区上部混凝土板开裂、钢主梁局部失稳、耐久性降低等问题。

因此，国内相关人员研究采用具有超高抗压强度、超高韧性、超长耐久性等特点的超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC），代替传统普通混凝土，尝试控制负弯矩区混凝土面板所存在的问题。通过采用试验结合有限元分析的方式，理论研究结果表明UHPC 可以提高负弯矩区桥面板抗拉能力[1]、有效抑制桥面板开裂[2]、显著提高抗裂性能与刚度[3]、提高初裂应力[4]等。为此，课题组在前述理论研究成果的基础上，以城市高架快速路工程为载体，应用、研究并分析了UHPC 在钢- 混凝土组合梁桥面板负弯矩区的施工技术要点及效果，为国内同行业者在钢-混叠合梁桥面铺装领域推广应用UHPC 提供参考与借鉴。

1 工程简介

该课题研究的载体为上海市重点建设项目—济阳路（卢浦大桥-闵行区界）快速化改建工程，北起卢浦大桥，南至闵行区界，全长约7.1 km，如图1（a）所示，在主线高架跨越川杨河节点处的钢- 混凝土组合梁桥面板负弯矩区应用UHPC，如图1（b）所示。

图1 UHP C 应用位置

东西两幅各两块，每块顺桥向长30 m，如图2 所示，单幅共60 m，全桥120 m；如图3 所示，横桥向宽11.25 m，浇筑厚度为60 mm；单幅区浇筑方量为44.1 m3，全桥浇筑方量为88.2 m3。

图2 负弯矩区应用UHP C 平面图

图3 负弯矩区应用UHP C 断面图

2 施工要点

2.1 施工流程

UHPC 的施工工艺流程主要包括搅拌、浇筑和养护三个部分，如图4 所示。

图4 UHP C 施工流程图

2.2 施工材料与设备

（1）材料

该项目所使用的UHPC 材料为某国产工厂预拌形成的干混料，按表1 所列配比与钢纤维、水拌合。按照《超高性能混凝土预混料产品检验和试验规程》（T/CBMF96—2020/T/CCPA20—2020）进行UHPC 拌合料质量验收，验收指标包括坍落度和扩展度。

表1 UHP C 配合比

（2）设备

施工设备主要包括强制式搅拌机、高频振捣棒、转运料斗、整平机等，详见表2。

表2 施工设备表

2.3 高性能混凝土的搅拌

正式浇筑UHPC 前，需要经过试拌合、指标验收、调整后拌合（或正式拌合）等施工步骤。

（1）试拌合

干混料投料前需用清水润湿搅拌机搅拌仓，排尽余水后投入预混料。预混料采用计量包装，人工配合叉车，吊起吨包袋，投入提升料斗，由提升料斗送入搅拌机搅拌仓，如图5（a）所示，搅拌1 min；然后加入钢纤维，如图5（b）所示，干混合5～8 min；之后再加水，如图5（c）所示，湿混合5～8 min。

图5 初拌合过程

搅拌完成后，卸料至转运料斗中。拌合物放料之前，对拌合物取样观察状态，若拌合物流动性偏小，可补加外加剂用量并延长1 min 搅拌时间，若仍无法调整至适合状态或拌合物流动性过大，出现离析，作废料处理。

（2）指标验证

如图6（a）所示，进行放料，并开展坍落度和扩展度指标检测验证，当坍落度≥250 mm（见图6（b）），扩展度≥650 mm 时（如图6（c）所示），可进行拌合料浇筑。否则需要调整配合比，并按照初拌合施工流程重复进行拌合，直至拌合料坍落度和扩展度指标符合要求。与此同时，现场取样制作试块，开展拌合物的28 d 抗压强度、抗折强度、弹性模量、抗拉强度等性能指标检测试验。经现场检测，第一盘试拌合料的坍落度和扩展度分别为285 mm 和725 mm，流动性与施工性符合要求，则按前述施工方案正常拌合UHPC。

图6 放料与检测

2.4 高性能混凝土的浇筑

在拌合料坍落度与扩展度指标验收合格的前提下，如图7（a）所示，采用整平机开展浇筑施工。

图7 UHP C 浇筑施工

（1）浇筑开始后，根据现场的搅拌量控制浇筑速度，确保连续浇筑，浇筑间隔不大于浇筑时UHPC 表面的结皮时间（根据现场天气状况测算）；

（2）结合桥宽及搅拌效率，浇筑后应及时行驶整平机并及时收面、喷雾如图7（b）所示、覆膜如图7（c）所示，防止表面结皮，影响与防水黏结层的黏结质量效果；

（3）专人收面已浇筑完成UHPC 表面少量褶皱部位及整平机两端，紧接着喷雾覆膜养护。

以上各步骤紧密衔接不得等全部完成后再进行后续覆膜作业。

考虑该UHPC 浇筑后在喷雾保湿的条件下表面约30 min 内（具体时长当时天气条件确定）会产生结皮现象，故在整平完成后立即进行收面作业，特别是对局部褶皱起皮部位应进行带水收面。由于整平机作业后施工人员不能直接进入作业面开展收面、局部区域补料等工作，定制的覆膜机上带有操作平台，以保护UHPC 表面，方便施工人员操作。鉴于该工程为夏季施工，高温、多雨、大风天气频现，因此，UHPC 施工时间窗口选择风力小于6 级、无降水的早上和晚上进行。

2.5 UHP C 养护

浇筑过程中应边浇筑、边进行抹面收光和洒水覆膜养护作业，每个工序步骤应紧接进行。覆膜养护紧跟前一工序抹面和洒水养护，养护膜带水紧贴混凝土浇筑面，可更好的确保养护质量。

在施工完毕后，覆膜保湿养护3 d，并封闭作业面。养护期间加强巡查，确保养护到位，由于天气炎热，水分蒸发速度快，故加强了补水频次。同时养护期间严禁人员、机械进入踩踏、碾压，避免在施工面堆放物件。3 d 养护完成后进入防水黏结层施工作业工序。

3 施工效果

待完成桥面UHPC 养护后，揭去覆膜，经表观检查，未发现裂缝、气泡、纱线等表观质量问题，且UHPC 试块的28 d 各项指标均达到标准[5]和设计要求。并开展防水黏结层和透水沥青混凝土施工，如图8（a）、（b）所示。

表3 见证取样UHP C 的28d 检测结果 单位：MP a

图8 防水黏结层与透水沥青混凝土施工

4 结 语

本文以钢-混凝土叠合梁UHPC 桥面铺装实体工程为研究载体，介绍包括搅拌、浇筑和养护等环节在内的UHPC 施工技术要点，可知配合比设计与验证、指标检测、浇筑整平与喷雾保湿和覆膜养护间的衔接是做好UHPC 施工质量控制的关键。

从应用结果来看（该课题对应的高架改建区段在2020 年9 月30 日完工），项目服役至今近半年来，未出现任何病害及微细裂缝，证明相关理论研究成果的科学性。