桥面砼铺装工艺及振动梁的设计与应用

随着高速公路的快速发展，目前对高速公路桥梁的基础、下构和上构施工技术均提出了较高要求，本桥桥面铺装要求在全桥宽上同时进行，一次摊铺150m，即铺完一联。平整度3mm、横坡允许偏差±0.15%，标高允许偏差+10mm，－5mm。为了达到这些要求，同时又降低工程成本，项目部决定自己设计振动梁并辅以人工摊铺、收面。通过试验段施工和改进，各项技术指标基本达到要求。本文重点介绍振动梁设计要点和加工桥面平整度控制方法、收面及拉毛技术。


2、工程概况
曾家月湖大桥位于京珠高速公路湖北省国道项目Ⅳ第三合同段，全长2580m，共86跨、桩基356根，预制30mT梁1032片。桥面全幅宽28m，左、右半幅分离，半幅桥面净宽12m。桥面结构设计是面层为沥青砼，厚10cm，基层为C40钢筋网砼，厚8cm。
3、振动梁设计要点和加工
振动梁主要由四部分构成：抗弯桁架、振动平台、升降调节器、行走装置。
3.1抗弯桁架
抗弯桁架是振动梁上的一个重要组成部分。它的两端通过升降调节器支承于轨道上，它的主要功能是承受振动平台的重量和消除振动平台的挠度，因此它要具有足够的刚度。其构造为：纵向采用三根ㄈ140槽钢、横向采用φ50钢管按1.5m间距将槽钢焊接成一个横断面为三角形的桁架。
3.2 振动平台
振动平台的主要功能是对砼进行振捣、提浆、刮平。振捣砼时，振动平台跨中振幅较大，故对其设置8mm预拱度，才能使捣实后的桥面平整。其结构为：用φ50的小钢管将一根工140的工字钢和一根φ100的钢管焊接成井字架，工字钢在前、钢管在后，捣固器固定在工字钢上。工作原理是工字钢在前面刮平超高砼并振实、提浆，钢管对振捣后的砼再次刮平。振动平台与抗弯桁架之间的连接以柔性连接为主，这有利于减少振动力传到桁架上，增强振动力。
3.3 升降调节器
升降调节器的主要功能是通过升降振动平台位置，使得捣固后的砼表面标高与设计相同。其制作采用φ40的圆钢制成螺纹杆并配上相应的螺帽通过转动螺帽达到升降目的。
3.4行走装置
用厚钢板加工4个轮子，装上轴承，并将其与桁架固结在一起，施工时用单链葫芦牵引轮子在钢轨上行走。
4、施工工艺
4.1 材料选择及要求
a、水泥
水泥是混凝土的胶结材料、混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量，高等级公路水泥混凝土桥面应采用强度高、干缩性小、抗磨性与耐久性好的水泥。根据我国路用水泥的使用情况调查，使用普硅425水泥效果较好。
b、集料
细集料采用天然河砂。细度模数Mf=1.6~2.2杂质含量不超过限量。含泥量不大于3%、含硫化物不大于1%。粗集料采用碎石且碎石应质地坚硬、耐久、洁净、无粘土、尘土。
c、水
清洗集料、拌和混凝土及养生所用的水，不应含有影响混凝土质量的油、酸、碱、盐类、有机物等。
4.2施工准备
a、施工放样
先根据设计图纸用全站仪放出桥面砼铺装的两条边线。曲线段3m放一个点，直线段5m放一个点，并用墨线将各点连成一条光滑的曲线（或直线）。然后用水准仪测出桥面边线各点的实际标高、并计算出它与砼铺装层顶面设计高程的差值。
b、梁面凿除及清洗
根据各点的高差值，检查桥面铺装层厚度是否满足设计及规范要求。若发现局部地方砼铺装厚度达不到规范要求，须用空压机将桥面超高部分凿除。然后用高压风将梁面上的砼残碴、尘土吹净。
c、轨道及模板安装
先在桥面铺装边线外侧铺上两条钢轨，作为振动梁的行走轨道。两条钢轨的间距应等于振动梁的轮距。安装时应调整轨道顶面高度，使其平顺，并与桥面坡度相一致。桥面铺装的模板采用50mm的槽钢焊接而成，槽钢沿着桥面边线安装，其顶面高度与桥面砼铺装设计标高相一致。
d、振动梁就位及调试
先复核轨道及槽钢顶标高是否有误。检查合格后，将振动梁移到轨道上，调整升降调节器，使振动平台底面标高与槽钢顶面标高相一致。开启捣固器检查是否正常，若有故障应及时检修。
4.3 混凝土拌合与运输
确保混凝土拌合质量的关键是选用质量符合规定的原材料、搅拌机技术性能满足要求、拌和时配合比计量准确。各种组成材料的计量精度应不超过下列范围：水和水泥±1%，粗细集料±3%；外加剂±2%。拌合时间控制在2~3分钟，使各种材料拌合均匀，拌合好的砼应达到下列要求：1）满足输送和浇捣要求的流动性；2）不为外力作用产生脆断的可塑性；3）不产生分层、泌水的稳定性；4）易于浇捣致密的密实性。砼运输采用搅拌运输车运输以防混凝土离析。
4.4混凝土摊铺与振捣
摊铺砼前先在梁面上铺上一层钢筋网，用扎丝将各网片绑扎在一起，同时在网片下面放上混凝土垫块，控制钢筋网片的保护层厚度，然后在梁面上洒上一层水，润湿梁面，确保新老砼有机结合。混凝土搅拌运输车将混凝土运至钢筋网上，人工进行摊铺。施工时混凝土应摊铺均匀、平整、松铺厚度须高于设计值3~5cm。先用平板捣固器对铺好的混凝土进行振捣，重点把边角部位的混凝土捣固密实。平板振捣器纵横振捣时应重叠10~20cm。然后开启振动梁对混凝土进行第二次捣固。振动梁缓慢前行的同时，安排专人在振动梁的前面检查混凝土的摊铺厚度情况。若厚度不足应及时增添砼；若厚度过厚、阻碍振动梁前行、应及时清除多余混凝土。施工时应注意混凝土要摊铺均匀、振动梁前进速度要缓慢，以确保振动梁刮平、振捣后的桥面平整、密实。
4.5混凝土表面整修
表面整修宜分两次进行，第一次，抹面找平，振动梁前进的同时，安排专人跟随振动梁后面，用3m铝合金直尺逐一检查桥面的平整度，若发现低凹的地方，应及时增添新混凝土，用木抹子将其抹平；若发现砼过高应及时清除多余混凝土。第二次，当混凝土接近终凝、表面无泌水时用收面铁抹子将混凝土表面抹光，并用高梁扫帚在已抹光的混凝土表面上沿桥横向拉一条1~2mm深的纹路。
4.6养护
待混凝土终凝具有一定强度后，及时覆盖麻袋洒水养护，养护时间不少于7天。
5、结语
在没有摊铺机的情况下，采用这一方法施工具有以下优点：
1）施工速度快、效率高，每小时可铺装12m宽的桥面10m左右。
2）桥面的平整度、密实度基本达到规范要求。
3）自己加工振动梁成本比摊铺机低得多，且加工、搬迁简单、方便，可大大降低成本。