混凝土连续箱梁一次浇注施工

　　【摘要】从工程实践出发，为取得内在质量、外观、工期等几个目标的统一，在分析混凝土连续箱梁两次浇注可能出现问题的基础上，提出了混凝土连续箱梁的一次性浇注工艺，本文介绍一次性浇注施工工艺的有关控制要点。
　　【关健词】混凝土连续箱梁、一次性浇注、施工工艺、通病与防治。
　　
　　由于连续梁桥具有线形舒展、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、养护简便等优点，对与跨度变化大、曲线复杂的立交桥（如城市立交桥或跨河曲线匝道桥）来说，有着其它结构不可替代的优越性，成为首选的结构型式。
　　为了保证梁体轻盈、美观、降低建筑高度、有效控制工程造价，梁体断面高度也正在逐渐优化，使已经成熟的桥梁施工工艺产生新的问题。
　　京承高速跨潮白河特大桥西引桥上部结构为现浇预应力混凝土连续箱梁，共6联。箱梁高度为2m，为双室结构。箱内最大净高为1.4m。
　　该工程工期要求很紧，为加快施工进度，保证梁体美观，减少混凝土接缝，必须克服传统的二次浇注施工工艺的限制，采用一次性浇注施工工艺。
　　1、箱粱施工技术难点分析
　　矮断面箱梁设计高度一般小于1.8m，箱粱内部净高一般1.2m左右，对于箱梁的施工，传统工艺采用二次浇注，第一次只浇注梁底板和部分腹板，有的是将底板和腹板同时浇注，留下顶板和翼缘板，分界线在翼板腋下5cm处。待底板混凝土达到一定强度后，再浇注剩余部分腹板和顶板混凝土。这样施工的优点是操作人员对底板混凝土可进行充分振捣，底板质量较好。控制时，可视性好，看得见，摸得着，并减轻支架荷载，对地基承载能力相对也较低。
　　缺点是增加了一次施工循环，接茬需进行凿毛、接浆处理，并在梁体外侧留有明显的施工接缝。这种施工工艺不仅工期长，腹板筋容易污染，接缝影响美观，而且腹板接缝处容易出现质量隐患。
　　实验证明，二次施工的试件无论抗压，抗折强度较一次成型的试件均有不同程度降低。影响混凝土结和面强度的主要原因是结合面的凿毛质量。如果结合面不凿毛或结合面凿毛质量差时，其抗拉强度竟然接近于0。有资料表明，闭口杆件的最大容许扭矩与开口杆件相比，相差近17倍。由此可见，箱梁的纵向水平缝质量对梁体的抗扭能力有重大影响。
　　潮白河特大桥西引桥若采用二次浇注，施工接缝长达300m，在工作实践中对任何时间、任何施工队伍的施工质量都进行精确控制是不现实的。
　　该桥4个联在河道内，2个联在岸上，而且有2联跨河坡，高度变化大，支架高度为5~15m。地质条件，河道内为砂砾料，且部分为超采回填料，河岸上为粉细砂，河坡为杂填土，地基承载均匀性较差。二次浇注沉降很难控制，有可能造成先浇层腹板和底板的开裂。
　　端横梁和墩顶横梁是钢筋极密区，同时也是波纹管的交叉区，对于混凝土凿毛和钢筋除污处理难度极大。
　　由于施工增加了一个循环和接缝的处理，明显工期延长。
　　因此，为取得质量、外观、工期几个因素的综合统一，必须克服箱梁内部空间狭小和一次性浇注混凝土方量大的困难。通过专门芯模来保证作业箱内的空间和条件，确保混凝土一次浇注的质量。
　　2、混凝土箱梁一次性浇注的施工要点
　　2.1芯模的制做
　　要保证一次性混凝土的底板施工质量，必须加强底板的振捣。由于单室底板净宽在2.15m~2.9m，底板混凝土不可能象空心板小直径芯模那样，通过腹板混凝土的振捣就能保证底板混凝土密实。因此必须采用无底芯模以保证对底板混凝土的直接振捣和尽可能加大混凝土的施工作业空间，而且芯模顶板要留有人孔，使工人能够进入箱内。为保证工人在箱内的操作空间以及芯模的拆卸方便，对芯模必须采取特殊措施。
　　⑴芯模形状如图1所示：
　　
　　采用木板和多层板加工，箱内采用木撑，芯模不设底板。这样，工人在浇注时，可站在箱梁底模板上进行操作，箱内净空可近1.0m，一般身材的工人可以半蹲或趴着施工。
　　⑵芯模框架采用10cm×10cm方木制作，每个框架设4根支撑，立杆之间净距保证充足的操作空间；框架方木采用楔形连接形式，在支点处用木板钉紧，即保证了支撑牢固，又方便了拆卸。
　　⑶由于木板或多层板刚度较小，框架木支撑每60cm一道，并且在横撑上钉纵向方木条，使各支撑联成整体，增加安全系数，底板浇注后，工人可在横撑上趴着施工。
　　⑷每节芯板长为3m，便于芯模的重复组装、利用，从而尽可能提高骨架及多层板周转次数和利用率。
　　⑸木桩架安放在芯模底脚楔形块上，楔形块先垫钢筋马凳，马凳下垫塑料垫块，这样，芯模的重量全部作用在马凳上，不会对底板钢筋造成挤压，从而保证底板厚度。
　　⑹为防止箱内施工人员对底层钢筋间距的影响，按每层钢筋的位置高度加工∮12螺纹钢筋骨架（见图2）。钢筋骨架间用∮12螺纹筋按0.3m间距焊接成型。钢筋骨架在箱梁横断面上按间距1.5~2m布置，在人孔处加密，增加支撑力，以保证箱梁内部施工践踏不变形。
　　
　　⑺芯模外側筋上绑塑料垫块，控制保护层厚度。防止因钢筋保护层厚度不足或裸露腐蚀而产生混凝土裂缝；芯模两側与大箱側板之间采用钢筋撑杆加塑料垫块固定，确保腹板厚度。
　　⑻每个芯模的拆除过程从人孔处开始向两边进行，拆除顺序为1~6，边拆除边外运，完整拆除一个芯模后向里推进，使空间逐渐增加。
　　采用以上措施可以保证在箱内有适当的操作空间，能够充分振捣混凝土，保证底板混凝土的浇注施工质量。
　　2.2梁体混凝土的施工质量
　　2.2.1混凝土配合比设计
　　连续箱梁的浇注一般采用混凝土泵车，因此混凝土塌落度必须满足要求，根据规范中有关规定，潮白河特大桥西引桥在泵送混凝土配合比中，对碎石级配的空隙率、砂子的细度模数及砂率、粉煤灰和外加剂（主要是减水缓凝剂）的掺量都做了严格的控制。由于施工高度较高。控制入仓塌落度为160~180mm。由于粗骨料为碎石，混凝土塌落度过大时，梁体外观颜色较差，且易出现流砂、水纹等质量通病，因此塌落度不易过大。
　　由于单联混凝土量大（单联900m3），且地基承载不均匀，又支架高度差较大，为保证在混凝土初凝前全部浇注完毕，防止因上述的不利因素导致的可能箱体开裂，在混凝土配比设计中加入缓凝剂，控制混凝土初凝时间为14~16小时。
　　2.2.2混凝土的现场施工控制
　　箱梁混凝土总的浇注原则是从低处向高处浇注，再者是尽可能在混凝土初凝前全部浇注完毕。由于该桥纵坡不是很大，故不考滤程序浇注。
　　⑴混凝土的浇注速度
　　为达到单联结构的整体性和防止浇注上层时破坏下层，保证在先浇注的一层混凝土初凝前完成，根据：
　　h≥s/t
　　式中：h—浇注时混凝土面上升速度的最小允许值
　　s—搅动深度，以浇注时的规定为准，一般为0.25～0.5m
　　t—水泥实际初凝时间
　　确定，综合现场的实际条件，计划浇注18小时。
　　⑵混凝土纵向入模顺序
　　从西向东(即从低到高)顺序，分层浇注。
　　⑶混凝土横向入模顺序。
　　从两肋对称灌入混凝土，通过振捣使之溢出底三角。施工时注意观察两肋倒角混凝土是否密实。由于底板较宽，需从人孔将泵管深入箱内，补充底板混凝土，并注意底板混凝土与斜角溢出混凝土的结合，在结合区间内保证混凝土骨料含量。
　　⑷严格控制腹板混凝土的入灰量。
　　混凝土在腹板振捣过程中，须在箱梁内倒角处进行引流，使混凝土从两腹板向底板中间流动，使倒角处达到密实。由于采用无底芯模施工，如果腹板下料过多，易造成箱内底板混凝土上翻，使底板超厚。
　　⑸加强底板质量控制
　　①箱梁底板由于从腹板下料溢出和底板补灰，往往造成结合部混凝土不足和骨料不均，为此，要人为地进行均匀骨料或进行混凝土补充。
　　②由于箱梁内操作空间狭小，工人施工极不方便，为保证施工质量，振捣设备应完好适用，∮50mm、∮30mm振捣棒和平板振动器均应进行配备。
　　③振捣时振捣棒不能触碰底板，振捣棒操作人员与振捣棒开关人员应协调，振捣棒离开混凝土后要及时关闭，防止振捣棒触击芯模造成不良影响。
　　④振捣方向从中间向两侧振捣，防止底板中部砂浆过多而影响局部混凝土强度。
　　⑤振捣工在振捣前可站在箱梁底模上施工，振捣完毕后应蹲在芯模支撑上进行收面，不许踩踏底板混凝土，箱内振捣人员应与箱外人员及时协调沟通，振捣好腹板底角，不要产生过振和漏振。
　　⑹控制好工作时间间隔
　　底板振捣完后，应间隔一定的时间，再上升浇注腹板和顶板，以底板混凝土初凝前为准。实际施工中应根据底板混凝土的情况、天气情况，适当调整间隔时间，使底板混凝土塌落度适当损失（条件允许时，底板混凝土的塌落度可适当减小，以能泵送为原则），减少其流动性，防止底板混凝土受压后上翻。腹板浇注时，振捣棒应插入下层混凝土中充分振捣，使两层混凝土良好结合，不留下施工缝的痕迹。
　　2.3现场管理要点
　　2.3.1天窗的设置
　　作为出入箱内的通道，天窗的大小应方便正常体形人的进出，形状以方型或椭圆形为宜。考虑到内模拆卸后从天窗运出，天窗的尺寸长边为1m，短边为0.8m为宜。天窗的尺寸不易过大，以尽量减少对梁体受力的影响。位置设在梁的1/4跨径处，天窗位置的顶板钢筋要断开并留足焊接长度。芯模拆除后，天窗即可回补。回补前应对天窗四周顶板混凝土进行凿毛和顶板钢筋焊接，清除仓内垃圾，并在天窗位置吊好底模板后，即可浇注。
　　2.3.2箱内人员和设备的配备
　　箱梁因工作面小，人员配备不宜过多，每箱室内一般有4～5名工作人员。其中，振捣工一人，负责底板及腹板底角处的振捣，并及时移动照明灯具；开关振捣棒一人，负责按振捣工的意图及时开关、移动振捣器；底板收浆抹面一人，及时对底板顶面进行处理；加固芯模及信息传递一人，负责加固芯模并及时沟通箱内外信息；箱外配备一人，天气炎热时，还应配一定数量的通风降温设备。质量控制人员应旁站，处理可能发生的其它事宜。
　　2.3.3工作面管理
　　箱梁由于底板与顶板浇注有时间间隔，总体形成两个工作面，底板一般比腹板越前6～10m，施工管理难度较大。施工中应重点控制两工作面的间隔时间，通过下料控制两工作面施工进度，及时沟通箱内外信息，协调箱内外人员及设备的调配并严密观察箱内支撑的及梁底支架的情况，做到分工明确，人员各司其职，施工井然有序。
　　3、质量通病的防治
　　主要缺陷有乱根子、裂缝、烧底模、漏振等，现从中择出几项，介绍一下如何控制缺陷的方法：
　　3.1乱根子通常也称“烂脚丫”，一般发生在腹板底角部分。造成的原因是模板侧模与底板处不密贴，混凝土停滞时间过长，接头处初凝不能再塑和前引混凝土坡度过陡。
　　处理办法：严格腹板侧模和大底的密贴，锁固紧固件，并在混凝土浇注过程中不易使领先混凝土停滞时间过长。间隔停滞时间以混凝土初凝前为宜，并保持混凝土分层浇注程序。
　　3.2裂缝箱梁的裂缝一般有后张法梁端锚固处的裂缝、腹板收缩裂缝、底板裂缝、顶板裂缝等。
　　3.2.1后张法梁端锚固处的裂缝
　　通常发生在梁端或预应力筋锚固处，裂缝比较短小。发生在梁端时多与钢丝束方向一致，在锚固处时与梁纵轴多呈35ο～45ο，运营初期有所发展，以后会趋于稳定。
　　产生的主要原因是端部应力集中，锚固区金属结构件密集，混凝土质量不良所致。
　　处理方法：锚固区金属结构件要认真安装，保证几何尺寸。在混凝土浇注过程中要保证该区的骨料含量，不能使砂浆过分集中，因该处钢筋密集，要采用“插信子”的办法，保证混凝土的振捣密实。
　　3.2.2腹板的收缩裂缝
　　大多在脱模后2～3d内发生，裂缝通常从上梁肋到下梁肋.整个腹板裂通宽度一般在0.2～0.4mm，施加预应力后大多会闭合。
　　产生的原因是混凝土收缩和温差所致。
　　处理办法：脱模后及早张拉1/3或1/2，控制裂缝的发生。对于混凝土的内外温差严格控制，尤其是极低的外界温度时要加设暖棚保暖。
　　3.2.3底板裂缝
　　箱梁底板上发生不规则裂缝，由于梁横向受力性能与横向不变形截面显得有很大的不同，即由于腹板与底板受力不均匀所致。
　　处理办法：在支架设计时，要充分考虑腹板和底板的重量分配，加密腹板支架的支撑能力，使支架受力均匀。
　　3.2.4箱梁弯曲裂缝
　　箱梁弯曲裂缝由于混凝土抗拉能力不足而导致裂缝的产生。在分段式箱梁中，一般出现在接缝内或接缝附近，梁底裂缝可达0.1～0.2mm。
　　处理办法：在支架上现浇混凝土要进行程序控制，避免使支架产生横向荷载或模板部分受力集中。在支架下沉量最大的地方先浇注混凝土，使应该下沉的地方及早发生。
　　3.2.5顶板的裂纹
　　产生的原因是一般箱梁混凝土标号高，商品混凝土塌落度波动大，往往造成“过振”现象。商品混凝土一般水泥用量大，易使混凝土硬化中出现较大干缩而形成裂纹。
　　控制干缩裂纹的措施：
　　在顶板混凝土收面作业时，从一头开始全断面抹面，并注意排除泌水。
　　混凝土在初凝前采用高压喷雾对已收面的混凝土进行湿润，延缓干缩时间。待混凝土表面有一定强度后(以手指触按混凝土表面不沾灰浆为标准)立即用透水无纺布进行苫盖，苫盖后随时洒水，保持混凝土表面的完全湿润，炎热天气更要适当加大喷水。严格控制操作人员不得进入混凝土表面，避免踩踏出坑。
　　3.3烧底模
　　一般发生在箱梁底板上，尤其是腹板底更容易出现。
　　产生的原因是在混凝土振捣过程中，由于棒与混凝土的摩擦，使棒头的温度很高，加之现在的箱梁大底模板多采用多层板，为使混凝土不漏振通常将棒一插到底，导致“烧底模”
　　处理办法：一般采用两种方法。一是将软轴划上记号，在达到记号的位置时不再往下插棒。二是给棒头“戴帽子”，即在棒头上紧固一节橡胶管，使其在振捣时，棒头不直接触底模，避免“烧底模”。
　　3.4振捣不足或漏振
　　原因是混凝土的一次浇注厚度过大，或未水平分层，或分层不清，而振捣不足。振捣间距过大，在振捣器振捣不到的地方形成漏振。在预留孔、预埋件及钢筋密集区浇注，振捣方法不当。
　　预防措施：对于腹板和钢筋，预埋管多的部位，采用∮30、∮50棒振捣为主，并适当“插信子”，同时在模板上安置1.5千瓦的附着式振捣器(可吊挂在模板背面的备管上)，每次振捣控制在5～10s。还可以配置人工插捣和橡皮锤敲击等辅助手段。
　　严格掌握插入式振捣器的操作方法：快插、慢插，上下抽动5～10cm以观察混凝土表面不再下降、不再出现气泡、表面水平、泛出水泥砂浆为宜。建立岗位责任制，采取定人、定岗、定责任，现场挂牌监督。
　　混凝土浇注上料人员服从振捣人员指挥，后台人员服从前台人员的指挥，下级人员服从上级人员指挥，以防组织混乱，避免浇注时分层、分条不清，造成漏振。
　　4、结语
　　箱梁一次性浇注的关键工艺之一是优化和改进芯模设计，在保证底板混凝土质量的前提下，使芯模尽可能少占箱内空间，在保证足够刚度的前提下，便于装拆。
　　在一次性浇注工艺中，要认真选择混凝土的塌落度和控制好底板和腹板、顶板混凝土的间隔时间，使底板既不“拥起”，避免“掏灰”，腹板又不出现施工缝痕迹。
　　严格控制混凝土的浇注质量，控制质量通病的发生。
　　要以人为本。对箱梁内外的工作配合要求要非常严格。因此，在提前做好施工布署的情况下，加强现场工作的管理和协调

《混凝土连续箱梁一次浇注施工》

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