滑模摊铺砼桥面施工工艺
温俊涛
(广东晶通公路工程建设集团有限公司,广东广州510635)
摘 要:通过介绍采用Wirtgen sp850滑模摊铺机,在同三国道汕汾高速公路K10+752.51~K34+600段大桥、特大桥水泥混凝土桥面进行的摊铺技术以及对桥面裂缝产生的原因和预防措施,并取得了较为满意的结果。开车以120 km的时速在桥面上行驶感觉平稳,与行驶在该段路的沥青路面上的感觉差别不大,体现了滑模摊铺的优越性能,供今后推广该技术作参考。
关键词:滑模;摊铺;桥面;裂缝;措施
中图分类号: U443.34 文献标识码: B
随着科学技术的高速发展,对桥梁结构特别是高速公路桥梁结构要求更高,传统的桥面铺装工艺已无法满足其要求,因此采用先进的滑模摊铺混凝土桥面具有强度高、平整度好、整体性好、施工进度快等优点。
根据广东汕汾高速公路1~11标约20万m²滑模摊铺桥面的施工实践,成功地解决了桥面工程质量的一些通病问题,为提高桥面工程质量提供一些可借鉴的经验。
1 有关设计数据
汕汾高速公路K10+752.51~K34+600(1~11标)大桥、特大桥桥面结构为C40防水钢筋混凝土。11个标段的大桥均采用分离式设计,分离式单幅桥面净宽为11.13~11.50m。桥面铺装厚度钢筋采用15cm×15cm的Φ10单层钢筋网;梁、板端桥面连续钢筋采用15cm×15cm的钢筋网,纵向为每根230cm的Φ16钢筋,且在缝的左右各30cm范围内作粘结失效处理;横向则采用与桥宽相适应的Φ12钢筋。空心板梁的桥面铺装d为14 cm,T梁和箱桥面铺装d为10 cm;对于在平曲线上的不等厚铺装的最小厚度应满足上述要求。
2 铺装前准备工作
2.1 铺装设备布置及布料设备选用
铺装设备采用德国产的Wirtgen sp850滑模摊铺机,摊铺b8. 5 m。由于单幅桥面净b11.13~11.50 m,故需分次摊铺。主车道范围采用机械摊铺,两边路肩采用人工摊铺。桥面铺装钢筋第一次安装b8.5 m加两头各0.25 m的搭接长度。待第一次机械摊铺混凝土强度达到可以通车后才进行另一幅的桥面铺装施工,人工摊铺路肩在护栏完成后再施工。摊铺机的具体布置位置见图1。为了改善桥面混凝土配合比和加快施工进度,专门设计了两套自行式侧向输送设备。
可知该拌和站拌和能力满足桥面铺装施工的要求。
式中:M———拌和站每小时总拌和能力(m³/h);
C———搅拌楼可靠系数(取1.2~1.5);
b———摊铺宽度(m);
h———摊铺厚度(m);
vt———摊铺速度(m/min,≥1 m /min)。
由于施工地点较为分散且部分标段运输距离较远,采用法国雷诺搅拌运输车来运输混凝土,运输能力为9 m³/车。运输车辆数量9~14部,混凝土拌合物运输、摊铺完毕允许最长时间应满足表1的要求。
2.3 混凝土配合比的设计与优化
滑模摊铺混凝土桥面的配合比最根本要满足抗压强度、防水性、工作性、耐久性和经济性的要求。还应根据运输设备,环境气候条件,运输距离等因素加以考虑,本项目经过多种条件下试验,混凝土到达摊铺现场坍落度损失为30~50 mm。前期采用混凝土输送泵侧向送料的配合比,水灰比为0.44,水泥为京阳嘉新525RP.0用量409 kg /m³,砂为细度模数2.5的中粗河砂,5~30 mm的连续级配碎石,坍落度为80~100mm,具体配合比为,水泥∶砂∶碎石∶水∶外加剂=1∶1.64∶2.8∶0.44∶0.004;后来采用自行式侧向输送设备送料的砼配合比,水泥为京阳嘉新525RP.0用量为375 kg /m³,水灰比为0.43,坍落度为:(80±20) mm,具体配合比为:水泥∶水∶砂∶碎石∶外加剂=1∶0.43∶1.69∶3.27∶0.004。通过对桥面摊铺的成功经验,混凝土到达现场的最佳坍落度为50~60 mm。
3 铺装施工的几个主要环节
3.1 钢筋网安装
钢筋网安装前应将梁板上部清理干净,然后在桥面摊铺前将钢筋网按设计及规范要求铺设在梁面上,宽度应与摊铺宽度相对应,即8.5 m加两端各0.25 m的搭接长度。钢筋网安装完工距桥面摊铺时间不宜过长,以免钢筋生锈影响桥面铺装质量。钢筋网应与桥面预埋筋绑扎固定(最好采用焊接固定),在必要时可增加固定焊点,而用短钢筋垂直和钢筋网接头焊接一起,以确保钢筋网在卸料、布料和摊铺过程中不移位、不变形,确保桥面铺装的厚度和质量。
3.2 基准线设置
设置基准线是控制桥面铺装厚度的重要环节。基准线设置形式为单向坡双线式。首先应测量放样,确定各基准点高程,然后设置竖直基准线桩,基准线桩的固定办法可以根据梁面的不同情况面选择不同的方法(桥面铺装可充分利用两侧护栏预埋筋作为固定钢筋);再在竖直基准线桩上安装可调节带夹线凹槽的横杆。基准线则挂于横杆的夹线凹槽内。根据放样高程和桥面设计高程计算出基准线高程,用钢尺确定其位置。基准线采用3 mm的钢绞线。在施工前应对基准线高程进行检查,确保铺装厚度准确无误。基准线桩纵向间距直线段为10 m,平曲线及缓和曲线段为5 m;间距可以根据具体情况适当加密。基准线应施以1 000 N的张力,以保证基准线垂度≯1.0 mm。基准线设置精度应满足表2的要求。
3.3 梁端接缝与伸缩缝的处理
测量放出伸缩缝范围,在伸缩缝范围边缘用木框架围好。架高比铺装厚度小5 cm,梁端接缝用泡沫塑料填好,在框内填满砂,在板缝处稍微加高填砂以保证混凝土板在板缝薄弱处断开。要进行伸缩缝安装时只要将伸缩缝范围d为5 cm的混凝土板切除即可(见图2)。
3.4 桥面混凝土摊铺
为了防止摊铺机履带对梁板的破坏作用,在摊铺机履带行走的轨道范围用胶合板作铺垫。为防止因钢筋网而造成两侧漏浆,在钢筋网两侧下部安装木侧模。
滑模摊铺机从起步调整正常摊铺,应在10 m范围内完成,并将滑模摊铺机工作参数设置固定保护下来。
摊铺机应根据混凝土稠度的大小来调整摊铺机的振捣频率。另外应注意摊铺机摊铺速度和布料速度的相互协调。由于桥面设置了钢筋网,摊铺时振捣棒应置于钢筋网上部,以免在振捣、刮平时碰到钢筋网,影响钢筋网布设的位置和精度。摊铺完后再进行养护、锯缝、抗滑构造制作等后继工序,在此就不再赘述。摊铺施工工艺流程图(见图3)。
4 施工中存在问题和解决方法
由于滑模摊铺混凝土桥面没有专门的施工技术规范和设计规范,没有成熟的经验可借鉴和没有深入索研究,以及最初我们对问题的认识不足,因此产生了不少难题。主要是桥面产生程度不同纵向裂纹,裂纹宽度在0.2~0.5 mm范围,从0.3~5 m不等,产生的具体位置为: K14+380~K14+400、K13+900~K13+820、K15+040~K15+150、K23+355~K23+435、K23+675~K23+810、K24+155~K24+380左幅。为此我们主要从以下几方面分析产生裂纹的原因和采取相应的解决办法。
4.1 钢筋温度应力对桥面开裂的影响
桥面混凝土设计强度为C40防水砼,梁、板混凝土设计强度为C40、C50。钢筋网(15 cm×15 cm)密布,横向b9.0 m,纵向每根l10.3 m,并焊接于梁、板的预埋筋上固定。使得整个桥面系的弹性模量增加,原理上增加了桥面的抗压和抗弯能力。但在实际施工过程中,由于广东的秋天早、中、晚的温差至少在15℃,此时钢筋产生的最小温度应力为:σmin=а.E.ΔT=12.5×10-6×200×103×15=37.5 mPa,如此大的温度应力是新拌砼粘聚力无法承受的,势必会造成开裂,从试验段的铺装中确实存在沿着纵向钢筋产生贯穿裂纹的问题。为了解决这个问题,我们采取措施是:纵向钢筋取消焊接采用绑扎,分段搭接固定于梁、板预埋筋上,每段l≯5 m,搭接面积应<50%,尽量避开温差大的时间施工。
4.2 混凝土坍落度和养生对混凝土开裂的影响
由于桥面铺装层薄,不象路面较厚易于保水且有路基毛细管水长期保持湿度条件;而桥面下部是梁板,难以保水,且铺装层较薄,水份散发快,因此对混凝土的配合比提出了特殊要求。若混凝土的坍落度大,就会增加水泥用量,增大混凝土水化热,使混凝土温度应力增大,加大混凝土开裂的几率,若混凝土的坍落度小,则会使混凝土产生收缩裂纹。通过了多次试验得出混凝土的现场最佳坍落度50~70 mm,考虑到搅拌与运输工程和天气等因素对混凝土的坍落度有所损失,拌和站混凝土的坍落度应适当增加20~30 mm。
混凝土在终凝前喷洒2层养生剂,再覆盖塑料薄膜保证养生效果。
4.3 水泥指标对桥面开裂的影响
由于桥面水泥要求变形小,耐磨性强,对水泥提出更高的要求。本工程使用业主供应的京阳嘉新525#RP. 0,属早强型,水泥抗折强度为7•5 MPa,其化学成份与物理指标见表3。由于水泥属早强度型,加上白天温度均在35℃左右,使得混凝土早期水化热增加过快,温度迅速升高,根据现场测定混凝土第2~3d的温度最高达60℃,后两天又迅速降低到38~45℃,逐渐趋于稳定。可见混凝土温度应力对桥面开裂的影响较大。因此对水泥用量上采取措施,送料设备由输送泵改为自行式侧向输送设备后,减少水泥用量34 kg/m³,同时喷洒双层养生剂加薄覆盖养生,保证其温差不超过15℃,这样取得了较好质量效果和经济效益。
综合以上问题的分析和解决,还要考虑气温因素的影响。本项目后期施工均是傍晚和晚上时间,其气候均低于25℃,没有产生裂纹。通过平整度仪对其检测平整度,满足设计要求,检测结果见表4。桥面随机取芯抽样检测抗压强度及上下层面的密实结合情况:当试件破坏时其强度为52~56 MPa,劈裂裂纹沿45°方向上下贯通,沿接面的界面周围无劈裂现象,说明桥面和梁、板层间粘结,抗剪能力和整体性是可靠的。
5 结束语
在对后期摊铺的桥面平整度,新旧面结合,混凝土强度、桥面标高等方面的检测,均满足设计要求,桥面铺装实测项目见表5。交工验收整个项目平均分数为91.4分。
|
