摘 要:针对片石砼U型桥台体积大、模板固定难度大、装模工序复杂且耗时较长、几何尺寸和砼外观质量等难以控制的施工特点,提出了用细石砼浆砌料石替代模板的施工方法,并结合工程实例进行了说明。
关键词:桥梁;料石镶面; U型桥台;模板
片石砼U型桥台是公路建设中比较常见的桥台形式,一般情况下都是采用先固定钢管骨架,再逐步进行拼模,待整个桥台四周的模板全部组装好后再分层浇筑砼的施工方法。但此方法有如下缺点:
1)模板固定难度大,装模工序复杂且耗时较长。由于U型桥台断面尺寸一般都较大,背部又常设计为斜坡,模板的骨架钢管定位较难,横向拉杆如
采用钢筋则易产生柔性变形、如采用钢管则增大了工程造价,保证不了整个模板系统的稳定性、大面平整度和刚度。同时模板拼装时间较长,需求模板数量较大,只能进行流水作业,易造成设备资源浪费。
2)外观质量难以控制。由于U型桥台为大体积砼,砼施工时产生的侧向压力较大,施工中经常出现跑模的现象,容易造成平整度差、沉降缝不垂直、蜂窝麻面、表面不光洁和施工痕迹明显等质量缺陷。
3)容易出现裂缝。U型桥台断面尺寸大,每次浇注砼数量多,水化热高,特别在内蒙古等地区气候干燥,昼夜温差较大,砼施工的温度很难控制,大体积砼散热困难,砼表面经常产生各种裂缝。
4)砼施工必须连续浇筑。在组装好模板后,由于U型桥台砼体积大,只能分层进行砼浇注。因为分层浇注会产生施工缝,而对施工缝的处理很难掌握,容易造成外观质量缺陷。
在片石砼U型桥台施工中,如何保证质量、加快进度、提高外露面的美观程度、尽量避免和减少施工中出现的各种质量缺陷,一直是桥梁建设者及管理者关注的重点。用料石镶面替代片石砼U型桥台模板的施工工艺能较好地解决上述问题。
1 料石镶面的施工工艺及其特点
细石砼浆砌料石镶面是按图纸设计尺寸用细石
砼砌2~3层料石为模板,每层料石之间设立拉结筋,然后浇注片石砼,使之成为一整体的施工方法。片石砼层之间插入石笋,以增强砼的整体性,同时采用C20小石子砼进行砌筑。此工艺具有如下特点:
1)采用料石镶面时宜增加施工层数,以利于水化热散发。由于细石砼浆砌料石每2~3层浇注一次片石砼,片石砼层厚不到1 m,散热面积较大,能有效避免裂缝产生,同时每层施工缝在外表上又看不出来,故可按需增加施工缝的数量,减少每次砼的浇注数量。
2)取消了大量模板的使用,降低了工程成本,加快了工程进度。镶面石既作为桥台整体的一部分,又作为片石砼的固结模板,从而节省钢管及模板。每个桥台均可同时施工,无需考虑一次投入大量模板,因而可加快工程进度。
3)可提高桥台的外表美观度及耐久性。①料石镶面通过挂线和吊锤能保证平整度、垂直度。在施工中若受外力作用使料石移位,用人工把凸起部
分凿平即可,便于随时修复,使平整度、垂直度能满足规范要求。②料石镶面有令人满意的装饰效果,特别是在高速公路或城市立交桥,能充分展现线条美,在立面上表现出节奏感和亲近感,避免砼表面呆板的单调感。③片石砼U型桥台为低标号砼,耐碰撞能力差。而料石强度比低标号砼的强度高多得。④在桥台台身施工中,每砌筑一定高度镶面石并浇注完砼后即可进行台背回填,从而缩短了台背回填时间,加快了工程进度。
2 工程实例
丹拉(丹东—拉萨)国道主干线内蒙古老集(老爷庙—集宁)高速公路第一合同段K276+110桥为一跨20 m预应力砼简支梁桥,采用重力式U型桥台。桥台台身高度最大达13.98 m,顶宽为1.35m,侧墙、正墙的最小底宽分别为5.83 m和5.87m。结构形式和断面尺寸。桥台施工方案有装模施工及料石镶面替代模板施工两种。
2.1 采用装模施工
1)桥台一次性装模所需模板数量大,拼模的时间长。据计算,1个桥台最少需要2 177块模板(其中不包括台帽的模板,每块模板面积取1.8 m2)。内蒙古的最佳施工期是每年的4~9月,如花费长时间在模板的拼装上,错过的不仅仅是工期,而是最佳施工期,保证不了桥台的施工质量。
2)台身的断面面积大,按常规采用钢筋拉杆来固定模板,最短的拉杆长度为1.55 m,最长的拉杆在不考虑其自然挠度时达6.07 m,若考虑自然挠度及自重的作用,则更长。钢筋拉杆越长其柔性变形越大,对模板的固定难度越大,不能使内外模板保持较精确的间距,在砼的侧压力作用下,易使结构尺寸超出规范要求的精度。为保证整过模板系统的稳定性,必须采用更粗的钢管,其工程造价会增大。
3)台身高度达13.98 m,固定模板系统的钢架管需求量大,且作业场地宽。
4)一次性拼模并浇注完砼后,台背回填则成了一个大问题,大型机械设备的使用会受到限制,从而很难满足规范的压实度要求;同时还影响施工进度。该桥台台身高13.98 m,按每层压实厚度不超过15cm计算,共需要填筑94层,还不考虑基坑和台帽部分高度的回填。按每天填2层算,至少要花近50 d的时间。鉴于以上原因,放弃装模施工方案。
2.2 采用料石镶面施工
1)材料要求。石料的材质均匀,细密、颜色一致,不易风化,无裂纹及其他缺陷,饱水抗压强度≥50 MPa;外露部分为粗料石,背部为块石。粗料石
为长方体,长40 cm,宽30 cm,厚度20 cm,外露面表面平整,并把表面凿成斜纹,间距为1 cm。河砂为中(粗)砂;碎石的粒径≤2 cm。
2)细石砼具有良好的和易性和适当的保水性,其坍落度为7.0~10.0 cm。细石砼拌和后,在初凝前应使用完毕,未用完的细石砼全部废掉。
3)墙体外表面采用料石镶面,背面部位用块石砌筑。考虑砼的侧压力对墙体的影响,防止片石砼浇注过程中挤动料石,同时考虑水化热的散发,每砌筑2层镶面石浇注1次片石砼。
4)施工注意事项:①镶面石砌筑前,按桥台高度先计算出层数,K276+110桥1#桥台,按每层30cm计算,共需砌筑镶面石46层,余下18.8 cm由每层的横缝找齐,横缝增加厚度为0.41 cm;横缝高度没有超过规范要求(3~5 cm),选择颜色一致的石料。砌筑前,先把石料冲洗干净,底层洒水湿润,采用坐浆砌筑,竖缝灌实细石砼。②以沉降缝为界分段分层砌筑,砌缝宽度2~3 cm,上、下层错缝不小于8 cm,角石的断面尺寸3(b);背墙采用块石
砌筑,每层错台,每层砌体之间的断面有效尺寸不能小于原来的设计断面尺寸。砌筑后,如石料有松动,应重新用细石砼砌筑并养护好。③由于料石尺寸规格基本一致,为增加墙面的立体感和美观度,采用勾凹缝,缝宽2~3 cm,缝深1.5 cm,通常用1.4 cm或1.6 cm圆钢压缝。待勾缝砂浆终凝后,立即在其表面上涂一层黑色反光油漆。④为使镶面石与填芯片石砼连接紧密,在镶面石与片石砼之间增设连接钢筋,连接钢筋的构造(c),钢筋摆放在水平砌缝处,以增加其结构的整体。⑤为加快工程进度,砌筑用细石砼没有达到规定强度前就要浇注填芯片石砼,所以在浇注片石砼时应高
度注意靠近镶面石砼的卸料,片石加入和振捣时应防止对镶面石产生过大冲击,以免引起镶面石移位。水平施工缝处注意预埋石笋,石笋应外露1/3以上,以加强上、下两层片石砼的结合。⑥片石砼养护过程中,镶面石极易被污染,应及时用钢刷清洗,严重者对表面重新进行修整,以免影响表面美观。细石砼浆砌料石及片石砼浇注后应及时覆盖养生。5)在进行台身施工的同时,及时抓紧台背的回填,因砼浇注后砌料石的细石子砼已达到了一定强度。进行台背回填时,大吨位的设备尽量离台身远点,靠近台身约1 m范围内用小型机具逐层夯实。这样既加快了台背回填的进度,又给台身砼的施工提供了作业场地。
3 结 语
采用细石砼浆砌料石镶面施工工艺,不仅确保了大体积砼桥台的几何尺寸、外观质量和整体强度,而且有效地解决了大体积水泥砼施工中不可避免的模板支设难和费用高、水化热大、干缩裂缝多等难题。同时,可以几乎同步进行台背路基填筑,使台背高填方路基尽早完成工后沉降,减少桥头跳车等现象的发生。同时降低施工单位的前期投入,加快工程进度,优越性明显,在今后的桥梁建设中是一种值得推广的施工方法。
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