浅议公路工程大中修桥梁混凝土桥面铺装的施工要点
摘要
关键词
公路工程;桥梁桥面;桥面铺装;混凝土
正文
引言
桥梁桥面铺装施工是公路工程核心内容之一。混凝土桥面铺装既是直接承受车辆荷载的受力层,也是防止车辆反复作用、自然环境作用等造成梁板破坏的保护层。研究及发展混凝土桥面铺装的施工技术,具有重大的现实意义,不仅有利于提升施工质量,延长公路工程使用年限,促进交通的运行,还能够带动经济的发展。
1 公路工程桥梁桥面常见问题
1.1 桥面裂缝问题
在公路工程施工过程中,特别是混凝土道路,桥梁桥面容易有路面开裂问题发生。针对混凝土路面进行分析,其对原料质量、搅拌技术、水灰配比、温度控制以及用量和养护等方面都有着较高要求,如果没有加大注意则容易导致混凝土出现干缩开裂问题。与此同时,在捆绑钢筋时,如果没有严格按照相关标准和规范进行操作,在施工中受到机械载荷或者混凝土影响,将无法正常发挥出定位和垫块等作用,最终造成开裂。总的来说,在对桥面质量进行衡量时,其指标主要包括弯沉量、压实系数、排水效果以及回弹模量等。但由于受到检测设备有限、障碍物以及地下土质等因素的影响,进而导致桥面质量、强度以及稳定性等与相关标准和要求不符,同时还需要进一步完善排水设计。在实际施工中,如果没有仔细挑选和对比路基填缝材料,对稳定性差以及刚性强度不足的物质进行使用,将会对水泥混凝土的性能产生直接影响,最终引发道路裂缝问题。
1.2 翻浆问题
在我国北部寒区公路上,路基发生翻浆是一种常见的病害,具体表现有路基发生弹性软化、沥青路面产生龟裂纹、车辙等病害,产生大量的淤泥,造成路面损坏。在春季融期,在季冻区,路基翻浆现象最为常见。对于一些地基土较差,且道路穿越沼泽地带时,在其坡脚处有一定的积水,极易发生翻浆现象。引起翻浆的主要原因有两条:(1)引起翻浆的内部原因是地下水、地面水和蒸发水。在道路穿越湿地过程中,因受地下水位的长期作用,土体发生了毛细管效应,地基土的含水率较高,土壤湿度大,容易发生翻浆现象。(2)外部影响,如道路建设及车流量。在道路建设过程中,当遭遇降水时,因降雨渗入,导致路基表层土壤水分升高。即使有水分存在,它的含水率也会比路堤填筑时的含水率要高,从而造成路堤的翻浆。
1.3 桥面结构层黏结不强问题
就路面与地基而言,其结构层间的粘接强度将会直接决定桥梁的承载性能。由于公路桥梁的应用越来越多,因此在其上进行拼接、加铺等相应的改建工作也越来越多,这就造成了新老路面结构层之间的粘接问题。大部分的桥梁结构破坏都是由于其与水泥混凝土之间的黏结强度不够所致。具体而言,主要有坑槽、裂缝、马蹄形裂缝和夹袋等。当前,部分建设企业未充分关注新老沥青混合料的结合性能,采用的施工监控手段也不完善,缺少合适的测试手段。这种情况下,沥青面层的粘结性能达不到规范要求,从而对其使用年限造成很大的影响。
1.4 水损害问题
雨水从沥青层的间隙、裂缝、隔离区、路肩等处渗透进入到道路构造中,如果不能得到有效的排水,将会将各个构造层的材质乃至地基土壤都打湿,从而导致混凝土的强度和变形增大,减少了混凝土的承载能力和使用寿命。造成沥青砼路面水破坏的三个因素:(1)排水体系不完善,在中间隔墙及路肩之间应有适当的防排水措施。从而实现对路面结构的防水、防渗和保护。(2)压实程度不够;试验结果显示,当脱空比例为8%~12%时,水破坏最易产生,低于8%水分不易进入,超过12%则易流失,故需进行防渗处理。(3)由于其他因素造成的裂缝、车辙、坑槽等病害引起的水损坏。
2 桥面铺装层混凝土配合比设计
在目前的道路运输行业标准中,没有关于路面铺装的设计标准,大部分的桥梁都是参照水泥混凝土路面的设计强度和拉弯强度的控制方式,特别是对于特重载车辆和大型运输车辆,其设计抗弯强度要达到5 MPa,而对于普通的低塑性混凝土,则要进行严格的压实。无蜂窝麻面等质量缺陷,能够达到大面积的摊铺设备的使用需求。然而,与普通公路相比,其桥面铺装的水泥路面与普通路面的水泥路面有很大区别,其水泥路面的混凝土表层厚度超过20厘米,远大于普通路面的厚度。而且,大部分的桥面铺装了大量的钢筋,在相同的路面上没有接头,而且大部分的混凝土都比梁的强度高。显然,不能按普通的道路沥青混合料来进行桥面铺装的混凝土。桥面铺装层混凝土配合比的设计中,将混凝土桥梁的主梁采用C50的装配式 T形梁,其桥面铺装的要求是28天的龄期,必须保证其抗弯强度不小于5 MPa,同时保证防水性能达到P10。通常,普通道路的水泥用量为350 kg/m3,并加入适量的减水剂拌和而成。由于该工程的桥梁路面铺装的是钢筋网,而混凝土的强度是C50,而砼的掺和率也比较高,所以在设计的混凝土配合比上,普通的萘系超塑化剂不宜使用,而要结合具体条件加入适量的聚羧酸超塑化剂。
如果桥面铺装的混凝土具有很大的塑性和流动性,那么很可能会导致混凝土的下沉和浆液的漂浮,从而导致各种质量问题。因此,在满足砼强度要求的前提下,必须使混凝土具备较高的内聚力,才能使混凝土在摊铺时不发生沉降,固化后的混凝土具有较好的体积稳定性能。为了改善其抗裂能力,可以在其表面加入适量的人造纤维或钢纤维,并按普通的骨架密实方法进行设计,并经过多次比较确定最佳的集料的最大体积值,从而降低了材料的孔隙度。实例经多次试验,认为钢桥面板铺装C50的比例应该控制在42.5普通硅酸盐水泥约465 kg/m3,根据实际需要加入10%以上的粉煤灰或其他矿物掺合料,用水量控制在150 kg/立方米,砂率最低为33%,砂率最高为37%。在高温环境下,养护期宜在3小时以上,而温度较低的季节,宜缩短至10小时。施工期间,砼的拌和物的坍落度要与施工机械的要求相一致,既要保证施工效率,又要保证施工计划的一致性。如果混凝土具有大的塌落度,则摊铺机铺设后桥面板将产生规则的起伏,这种状态下粗集料将易于沉降。如果混凝土塌落度太小,整平机前进时很可能会发生机械上冲的情况,无法对其进行很好地控制。
3 公路工程桥梁混凝土桥面铺装的施工要点
3.1 前期准备工作
在桥梁工程现场施工中,铺装层结构正式实施前,结合工程的施工内容和标准要求,做好各项准备工作,为现场正式施工提供基础条件。首先,施工单位根据工作需要建设完善的铺装作业质量监督管理体系,组建高水平的施工管理机构,设置监管人员、监测人员、技术负责人等岗位,符合工作管理的需要;组建联合调查工作小组,进行必要的监督管理工作,明确施工现场作业的标准和要求,并结合现场情况制定完善的施工计划,落实现场管理措施。其次,加强对一线人员的技术交底,落实工作责任和义务,保证每项工作顺利落实。最后,对于桥面进行全面检查,做好清理工作,不会有存留的液体、碎石等影响工程施工的杂物。在清洗环节,应确保表面凿毛处理符合要求,还要检测梁顶标高,做好数据记录工作,才能提高施工的准确性,满足工程建设质量标准。
3.2 控制材料质量
在公路工程的桥梁桥面施工过程当中,其铺装原材料主要为水泥、砂以及碎石等。而原材料质量对于公路工程桥梁桥面铺装质量具有重要影响,一旦原材料质量与工程施工要求不符,那么即使工艺在完善、施工在规范,也无法有效保障公路工程的施工质量。因此,在铺装公路工程的桥梁桥面时,需要严格控制施工材料。具体来说,在材料的管理和控制过程中,需要对品质稳定的硅酸盐水泥进行选择,同时还需要检测其含碱量。对于粗细骨料,需要保持合理集配,并严格控制针片状颗粒含量、碎石压缩指标、孔隙率以及砂的细度模数。除此之外,相关施工人员还需要对各种材料的含泥量和其他杂质含量进行严格检测,从而使材料质量得到有效控制。在材料使用前,需要做好具体的质量检测工作,如无特殊要求不得对材料选用规格和型号进行随意更改,从而有效满足公路工程的施工要求。
3.3 标高带浇筑
标高带是三辊轴摊铺机的运行轨道,顶标高即为桥面铺装的控制标高,必须严格控制施工工艺,保证施工质量。标高带钢筋网安装前,调直预制箱梁和防撞栏杆的预埋钢筋,并控制好钢筋间距。钢筋网人工顺桥向铺设,平搭法搭接,搭接长度不小于32cm,钢筋网与预埋钢筋间采用绑扎,钢筋网片下部采用直径16mm螺纹钢筋支垫,间距100cm,梅花形布设,钢筋支垫与钢筋网采用点焊连接。支护标高带模板,模板采用槽钢,标高带高度按照设计标高控制,宽度以20cm为宜,安装完成后,现场技术人员检查合格,模板顺直,且标高经复测满足设计及规范要求后,开始浇筑混凝土。混凝土浇筑过程中,采用插入式振捣棒振捣充分密实,边角处不得漏振,完成后及时养护,养护时间不得少于7天。
3.4 钢筋的安装
在桥梁工程桥面铺装施工中,钢筋材料尤为重要,必须加强质量监督与检查,要有合格证,并且外观、质量都符合要求,否则禁止投入到工程中应用。对于现场加工、安装的钢筋来说,都必须按照设计方案、技术标准进行施工,符合要求才能开展施工。在桥面钢筋的绑扎施工中,避免机器、人员进入现场踩踏钢筋。为了避免出现钢筋骨架发生局部或者整体下挠的情况,应该在钢筋下部铺设一层石子或者混凝土垫块材料,标号与铺装层保持一致性。钢筋绑扎现场施工中,要做好各个点位的控制工作,网眼尺寸等关键位置达到工程的标准要求。钢筋焊接环节极为重要,焊点严格控制,并且提前设定和控制,根据运输、安装等不同型号选择合适的焊接方法,钢筋短头应逐一焊接施工,确保支撑结构达到牢固、稳定性要求,支撑强度性能合格,符合设计方案的标准要求。
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图一 钢筋安装 |
3.5 混凝土铺设
对于桥梁工程的表面铺砖层来说,现场铺装作业施工的重点是混凝土的铺设施工,这是影响总体性能的关键。混凝土通常是在搅拌站统一拌制制作的,各项原材料性能合格,混合比达到技术要求,并且在搅拌时按照砂、水泥、碎石的加入顺序进行,和易性达到要求,搅拌符合均匀性标准。在搅拌制作结束后,检验合格的条件下,通过车辆运输到施工现场,必须组织专业车辆进行,保证运输环节不会发生水泥温度的变化,防止给工程的性能造成不利的影响。运输距离合理控制,运输时间不能过长,所以要合理安排运输线路。在运输阶段,加强分析和控制,预防给车辆的行驶给铺装层性能造成负面的影响。在工地上进行铺筑时,首先对梁板顶进行一定程度的喷水。在铺筑工作现场,一般要遵循以下程序:首先,从一边到另外一边,采用手工铺筑的工作方法,保证铺筑的质量。第二,铺装完毕后,采用平台式振动棒进行振捣,使其达到密实的目的。第三,起、找平由手工操作实现,也可用铁辊、整平机进行。第四,采用慢刀、铝合金龙骨等成型,然后再进行多次的抹平加工,再用铁刷进行清理。施工完毕后,应立即进行表层覆盖和维护。
3.6 切缝处理
在摊铺过程中,要注意位置和时间的控制,纵缝要连续平行,且要进行热缝,两个铺路机要分层铺设,每一步的施工间距都要在15厘米以上,单步施工时,必须对施工过程进行精确地控制,保证施工缝的宽度满足热缝施工的需要。对于纵缝处的沥青混合料宜采用静力压紧,然后再采用摊铺机后方的一部静力压实,要不断地进行,直到缝间的缝隙完全平行且紧密为止。横向缝宜垂直于铺设的方向,切勿采用对角缝。在邻近的层面及邻近的行程之间,横向接缝应该至少有1厘米的错位,而且应该有一个竖直的边。在桥面铺装横向接缝时,伸缩缝控制在2cm左右,并且和防撞栏保持切缝平齐。切缝时间应根据初凝时间控制,不能随意地更改施工时间,否则容易产生严重的桥面损伤。切缝施工中,必须执行工艺方案的要求,且要灌入合适的填缝施工材料。现场铺装工作完成后,考虑到现场的具体情况,采取洒水、养护剂的喷洒方式完成养护施工,时间根据水泥性质确定。因此,加强养护管理,保证结构强度性能合格,才能达到桥梁运行的标准。
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图二 铺装流程图 |
4 结束语
综上所述,混凝土桥面铺装施工质量对于桥梁使用寿命有着至关重要的影响,对桥梁的安全性和可靠性有着直接的影响。因此,在公路工程桥梁混凝土桥面铺装施工过程中要做好前期准备工作、控制材料质量、标高带浇筑、钢筋的安装、混凝土铺设、切缝处理等工作,提高桥梁的使用寿命。
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作者简介:刘爱军(1972年--),男,汉族,河北成安人,大专,助理工程师,研究方向为公路工程管理(省、国道路养护和大中修工程)。
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