高速公路双胸梁施工难点与质量控制

1 工程概况
　　赵家堡互通立交主线长1.05cm，中心桩号K26+597.908，下穿A匝道，采用单喇叭形式。本工程共有3座桥，A匝桥长304.95m，B、C匝桥各长62.95m。A匝桥下部结构为Y型墩，肋式桥台，钻孔灌注桩基础，墩梁固结。上部结构为现浇预应力混凝土双胸梁，分四联。双胸梁设计在我省尚属首次，曲面变化多端，钢筋密集，施工难度相当大。
　　2 施工难点
　　2.1 模板支架的搭设
　　胸梁底离地面最大高度为13m，双胸梁的断面呈"W"形状，曲线由5段圆弧顺接而成，墩横梁与双胸梁之间的连接由弧形过渡，仿佛一把扇子，底模制作要求高，一次性投入大，且无法周转使用，特别是B、C匝桥，每一断面胸梁底曲线皆不同。桥梁的中轴线由直线段、缓和曲线、圆曲线顺接而成，平面位置及纵向高程变化多端。
　　2.2 芯模底混凝土浇筑
　　双胸梁混凝土浇注设计上是一次性浇注，底模采用钢模板，在芯模底位置钢模上安装平板振动器振动来保证部分混凝土的质量。由于施工方面的原因，双胸梁采用木模板，无法安装平板振动器，只能用插入式振捣器振捣。而芯模底净厚15cm，钢筋净距为3cm，平面设计长度为1.8m，插入振捣困难，混凝土质量及外观难以保证。
　　3 解决方法
　　3.1 模板支架的搭设
　　针对双胸梁断面线条复杂的特点，本工程支架模板设计主要由"弓形架"、贝雷架及钢管桩组成（见图1）。

　　弓形架的制作是一个难点，弓形架顶部的弓形木由5段拼接而成，每一段弓形木分别对应每一联不同半径的圆弧。弓形架的骨架由16#槽钢和10#槽钢焊接成同双胸梁底部相同的曲线，弓形木和骨架由螺栓连接而成，弓形木底用L600的角钢支撑，角钢焊在10#槽钢上。每3片弓形架焊接成一个整体进行吊装，每片弓形架的间距为50cm。
　　在竖钢管桩支架时，钢管桩的横向排列垂直于中轴线，纵向排列平行于每一跨的中心线。按照支架设计中钢管桩位置布置的要求，精确计算出每一根钢管桩位置双胸梁桥面的高程，将这一高程减去双胸梁翼缘的厚度15cm，弓形架和贝雷架的高度得到的标高即为每一根钢管桩相应的施工顶标高。为了方便施工中精确调整弓形架，将钢管桩顶标高再降低10cm。
　　钢管桩通过混凝土垫块将承载力传给地基，要求地基承载力[δ]≥160kPa。砼垫块的外形尺寸为220cm×220cm×40cm，砼等级为C15。基础强度验算的应力为1280.82kpa，而扩大基础为C15混凝土（标准强度δ=1.3MPa=1300kPa），验算表明，采用混凝土基础是可行的，但考虑吊装及不均匀性，实际配φ6mm的构造筋。
　　互通区原来是农田，表层近1m是松软的耕植土。为了保证地基承载力，需将地基进行处理：把原地面的松土及软土清除，回填开山石渣，平整度要求±30mm,采用压路机压实。为了安全起见，换填完后驻地办还要求施工单位做静载试验。在不同的地质位置多选几点做静载试验，观测地基沉降。堆荷值为每根钢管位置最大荷载的1.4倍，堆放时间为3d。经经纬仪观测，最大沉降量为0.6cm，说明地基承载力是足够的，因此同意施工。
3.2 芯模底砼的浇筑。
　　3.2.1 模拟试验
　　针对双胸梁芯模底混凝土无法振捣的情况，为了确保工程质量，要求施工单位先进行模拟试验。
　　第一次模拟试验
　　采用的混凝土坍落度为16cm,配合比为:水:水泥:砂:碎石=185:411:716:1074，水泥为闽亚525P.O，砂为中砂，细度模数3.0，碎石为5-25mm连续级配，外加剂采用龙海高速达牌高效减水剂，掺量为7.4kg。浇注混凝土用插入式振捣器在两侧振动。试验结果芯模两侧30cm宽度砼质量较好，但中间近1m宽度下混凝土无法填满，有钢筋外露现象。
　　第二次模拟试验
　　将混凝土的坍落度放大到24cm，配合比为:水泥:砂:碎石=1:1.51:1.51(即在第一次的基础上减少一半碎石用量，外加剂的用量不变)，结果芯模下的混凝土虽已填满，但由于减少了碎石用量且无法振捣，质量难以保证，且水泥用量超过了《技术规范》不大于500kg的要求(为532kg)。
　　第三次模拟试验
　　此次试验是在芯模的中间开口下混凝土，且此处用3cm的小振捣棒振捣。配合比为：水泥：砂：碎石=1:1.51:2.27，水灰比为0.4，外加剂掺量1.8%。先后进行了3次试拌，坍落度分别为7cm、10cm、16cm，最后选用16cm的混凝土进行浇筑。浇注时，先浇注芯模两侧的砼，然后利用人工打铲浇注芯模底胸梁砼，等芯模底砼浇注完毕后，再振捣芯模两侧砼，使砼充分密实，最后用钢抹将芯模里面的砼面抹光，将多余的砼清出外面。结果这种方法能保证芯模底15cm混凝土的质量。
　　3.2.2 现浇方案的确定
　　基于第三次试验的成功，并经设计、监理、施工单位充分认证后决定将该双胸梁砼浇筑与钢筋绑扎分两次进行。即第一次浇完空心底板和腹梁砼后，再钉芯模顶面的木板，绑扎面筋，紧接着第二次浇顶板砼。但为了加快进度，在浇注底层砼时可同时进行芯模面板的覆盖，为保证两层砼间的粘结力，浇注底层砼时用3cm厚的杉木进行压槽处理，浇注面层时，将底层砼面清理干净。
　　4 混凝土外观质量控制
　　4.1 配合比控制
　　该双胸梁为C40混凝土，采用泵送加吊车的方法进行施工，对混凝土具有早强、减少气泡，水化热以及坍落度损失少，和易性好的施工要求。经过比较，采用闽亚525RP·O水泥，施工配合比为:水泥:砂:碎石=1:1.51:2.27，外加剂掺量为0.18%，水灰比为0.4，水泥用量462kg，采用UNF-1B高效减水剂与高速达SC-1缓凝减水剂双掺的办法，达到引气与早强缓凝高效的效果。
　　4.2 现浇过程控制
　　在施工过程中，影响混凝土外观的主要是气泡与麻面现象，整个施工过程要尽量减少上述现象。
　　4.2.1 混凝土的分层浇注
　　双胸梁的浇注分两层(见图2)，下料时用插入式震动棒进行振捣密实，减少气泡产生。在振捣过程中，每次振捣时间不宜超过15S，必要时用震动棒插入，更有利于混凝土的密实，并做好两层混凝土之间的粘结。振捣时还注意"对称"，以免由于钢筋过密形成假"密实"，造成大梁梁身出现"空洞"等影响质量的现象。

　　4.2.2 混凝土材料的控制
　　影响砼质量的另一个原因与材料有关。因此必须做好以下几点：
(1) 把好材料进场关。要严格控制骨料大小和针片状，备料要认真筛选，拒绝不合格料。由于钢筋过密，本工程统一使用5～25mm连续级配的碎石。
(2) 选择适当的水灰比。可以在试验室多做几组试验，在保证混凝土强度的前提下，采用较小的水灰比。
(3) 选用品质优良的外加剂和水泥。
(4) 模板表面保持光洁，脱模剂要涂抹均匀但不宜过多过厚。
　　5 结束语
　　梁体拆模后尺寸符合设计要求，外观平整，曲线轮廓顺适。该工程交工验收前，经省交通质监站质量检验评定，质量等级为优良。通车近1年来，未发现质量问题，整体安全可靠，达到了预期目的。
　　双胸梁施工工艺复杂，技术难度大。现在不仅对工程实体质量，而且在外观上也提出了更高的要求,对今后的桥梁建设有很好的借鉴意义。

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