公路桥梁混凝土结构施工技术及优化措施

高玉伟

（山东华邦建设集团有限公司，山东 潍坊 262500）

0 引言

公路作为最基础、最广泛的交通基础设施，是衔接其他各种运输方式和发挥综合交通网络整体效率的主要支撑，在综合交通运输体系中具有不可替代的作用。我国地域辽阔，地形地貌差异较大，尤其是西部地区更是多山多河，进行公路建设时不可避免会涉及到桥梁的修建。作为公路施工的关键部分，桥梁往往是整条线路的控制性工程。公路桥梁施工中，钢筋混凝土桥梁巧妙地结合了混凝土和钢筋的材料特点，具有造价低、强度高、整体性好、易于就地取材等优点，成为现在应用最为广泛的桥梁类型。

经过近几十年的快速发展，钢筋混凝土桥梁施工技术取得了巨大的进步，部分施工技术达到了世界领先的水平。但由于设计以及施工等主观原因造成的钢筋混凝土桥梁结构缺陷，外加恶劣的自然条件和多变的气候环境等客观原因，导致部分钢筋混凝土桥梁未达到使用年限就出现较大安全隐患，甚至发生安全事故。究其原因，大部分是由于混凝土施工质量不满足要求造成的，展开桥梁混凝土施工技术研究尤为重要。

鉴于此，结合某高速公路特大桥混凝土结构施工，着重介绍了普通混凝土结构施工技术；分析了预应力混凝土结构和大体积混凝土结构的施工难点，提出了相应的解决措施；针对目前公路桥梁混凝土结构施工技术提出了针对性的优化措施，力求对公路桥梁混凝土结构施工提供较为可靠的指导。

1 工程概况

某高速公路特大桥工程起止桩号为GK11+845.45～GK15+617.67，桥梁总长约为3.8km。由于需要跨越既有二级公路，设置了一座三跨预应力混凝土箱型连续梁桥，跨径布置为55m+80m+55m，施工方法为悬臂浇注法。施工时，0 号块施工完成后安装挂篮，连续梁下部结构为重力式桥墩配合承台和桩基础，承台尺寸为10m×6m×3m（长×宽×高）。其余跨径均为简支箱型梁，下部结构为排架式桥墩加桩基础。该桥梁施工中主要涉及普通混凝土结构施工、预应力混凝土结构施工和大体积混凝土结构施工。

2 混凝土结构施工技术分析

2.1 普通混凝土结构施工技术

该桥梁工程中混凝土使用方量大，不同部位使用的混凝土类型差别较大，对混凝土质量的要求也很高，因此需要格外注意混凝土施工的每一个环节。以下从混凝土拌合、运输、浇注和养护四个环节出发，对普通混凝土结构施工技术进行分析。

2.1.1 混凝土拌和

混凝土拌和过程需要严谨细致的工作态度，对工作人员能力和技术有着较高的要求。首先，完成准备工作后要按照既定的配合比制备混凝土材料，部分工程的混凝土采用现场制备的方式，在拌和混凝土前要注意做好现场空气温度和湿度的检测，确保与拌和要求相符合。其次，混凝土拌和过程中要对水泥、砂石等原材料质量以及水灰比等参数进行严格控制，确保与设计相符合。最后，要按照既定顺序添加各种原材料，控制好搅拌时间。另外，在确定搅拌均匀后检测人员还要取样检测，明确混凝土原材料坍落度、含气量等是否达标，只有各项参数都符合标准后方可投入使用。

2.1.2 混凝土运输

厂家拌制好的混凝土要使用混凝土搅拌车运输到施工现场，需注意做好运输路线和时间的合理安排。运输到现场后，检查混凝土材料是否发生泌水等不良现象，如果材料合格那么可以使用起重机、泵车等机械设备垂直运输至需要浇注的部位，或者采用小推车将其运输到施工位置，要保证运输安全。运输过程中还要注意保证材料流动性、均匀性，尽量避免周转，尽量快速、高质量的运输混凝土材料。

2.1.3 混凝土浇注

首先，施工现场要提前做好准备工作，配备好施工技术人员，准备好振捣工具，检查模板质量情况。在一切准备就绪后，当混凝土运输到现场就可以进行浇注作业。分层浇注、分段浇注都是当前常用的混凝土浇注方式。本项目中采用分层浇注的方式，主要注意每层浇注厚度控制不超过50cm，同时对浇注时间加强管控，保证在混凝土凝结前浇注下一层混凝土。在浇注过程中要密切关注模板情况，明确是否存在漏浆现象，如果出现问题要及时处理。其次，要提高振捣技术水平。通过合理地开展振捣工作可以将混凝土中多余的空气排出，提高混凝土密实度和强度。本项目振捣工作主要是由施工人员手工操作振捣棒进行振捣，选择插入式和平板式两种设备。在振捣中需要坚持快插慢拔的原则，对振捣时间、振捣间隔进行把控。通常每层振捣深度大约为30cm，按照20～30s 的范围控制每次振捣时间。为了保证振捣效果，提高混凝土密实度，工作人员还要在前一层混凝土凝结前浇注下一层混凝土。最后，在浇注完混凝土后，施工人员要打磨平整混凝土表面，处理细小的裂缝，开始养护。

2.1.4 混凝土养护

公路桥梁混凝土浇注后需要立刻进入到养护环节。很多企业对养护工作并没有给予足够的重视，导致后期容易出现裂缝等病害。养护技术水平对混凝土结构的强度和质量有着直接影响，为此，施工单位需要在正式施工前做好原材料和混凝土性能的管控，编制合理的混凝土养护方案，加强检查监测。混凝土凝固的环境温度和湿度是决定混凝土质量的重要因素，在浇注完公路桥梁混凝土结构后，工作人员要结合气温条件、公路桥梁构造形式做好温度调节，通常内外温差不能超过20℃。洒水、喷雾、覆盖等都是常用的养护方法，在调整混凝土结构温度和湿度方面发挥着明显的效果。此外，要控制拆模时间，要在混凝土强度达到拆模标准后方可逐步拆除模板。

2.2 预应力混凝土结构施工技术

该桥梁工程中的连续箱梁采用三向预应力体系，即纵向、横向和竖向预应力，主梁箱体采用C50 混凝土。由此可知，预应力混凝土标号比普通混凝土高。在连续梁桥的悬臂施工过程中，预应力的施工质量不仅关系到每一节段，而且对连续梁桥的整体性，线路的平顺性有很大的影响[1-3]。在0 号块施工完成后，挂篮安装之前0 号块的预应力需要及时施作，这样才能保证0号块具有有效的承载力、韧性和抗裂性。预应力混凝土结构施工过程中容易出现的问题主要是因混凝土浇注产生的孔道塌陷、孔道堵塞和锚具安装缺陷。

针对上述问题，分别从“人、机、料、法”几方面着手进行解决。针对预应力施工人员，作业之前要清楚交底，责任到人，坚持“三检制”，由熟练工人进行直接操作，期间配合技术人员进行相应监测及纠正；预应力作业的机械主要有张拉千斤顶和泵站，其中，张拉千斤顶和张拉油表必须配套使用，且施工之前必须由相关资质的单位进行校准；预应力混凝土施工材料包括：混凝土、钢筋、预应力钢筋、预留孔道、锚垫板等，混凝土材料配合比参数、强度参数等需要由专业的实验人员进行实验之后确定，且在浇注过程中进行实时监控，保证混凝土的和易性，其他材料必须有相关检测单位的检测报告，施工期间严格按照施工技术规范进行施工操作；对于预应力施工，需要制定专项施工方案，且进行三级技术交底，确保技术措施及要求能够传达到施工一线人员。

2.3 大体积混凝土结构施工技术

混凝土实体最小结构尺寸大于1m 的大体量混凝土称为大体积混凝土，该连续梁桥的0 号块及承台结构符合大体积混凝土的规定，因此需要进行重点监控。大体积混凝土的特征是：结构厚重，混凝土方量大，因此水泥产生的水化热较大，容易造成温度裂缝，而温度裂缝一般都会贯穿整个混凝土，此外混凝土内部温度过高也会降低混凝土后期强度，因此必须对温度裂缝进行预防和控制。

首先是选择合适的混凝土原材料，优化配合比，使得混凝土的初始绝热温升变小是控制温度裂缝的有效手段之一。水泥的选择一般可以选择低矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥等；对于骨料而言，要选择级配好，且含泥量较少的骨料；掺加粉煤灰也是控制大体积混凝土出现裂缝的有效手段，粉煤灰能够有效的改善混凝土的和易性、干缩性和脆性等；为了防止产生过多的水泥水化热，可以在满足强度的同时，减少水泥的用量，提高混凝土的流动型，反复进行实验，选择最合适比例。

其次选择合理有效的大体积混凝土施工工艺也可以有效的降低温度裂缝的产生，可以从混凝土的浇注顺序、混凝土的入模温度、混凝土浇注完成后的保湿保温处理和实时调整混凝土的养护工艺等角度出发。为了有效避免因内外温差产生的温度梯度，一般采用分块、分层的浇注方法进行大体积混凝土的浇注，当混凝土的运输和拌合能够满足连续浇注要求时，可以有效的防止垂直裂缝、水平裂缝和斜裂缝的产生；降低混凝土的入模温度，可以采取低温拌合水和散装水泥的方法，尽可能将混凝土浇注安排在夜间施工；混凝土浇注完成后，要及时有效的进行保温养护，这样可以控制内外温差保持在合理范围内，一般保温养护时间不少于15d；在养护过程中，对于有较为明显的降温、大风等恶劣天气，实时调整养护策略，制定备选方案，有条件的话，可以采取蒸汽养护。

3 混凝土结构施工技术优化措施

3.1 重视施工组织管理

公路桥梁建设中需要合理调节质量、进度、成本等因素，这一系列的工作主要依托于完善成熟的管理组织体系[4-6]。为此，该公路桥梁建设中重点关注了混凝土结构施工组织管理。施工之前，图纸审核团队和设计人员加强图纸的核验，确定图纸内容是否符合实际情况。在混凝土结构施工中客观地评估进度和效果，如果出现和计划不一致的情况进行了及时的调整，以免对施工作业正常推进产生阻碍。相关施工单位也根据技术要求做好了特殊施工环节常见问题的预防和处理，保证技术交底充分，保证所有施工人员都能够明白自身的岗位职责和任务，确保能够及时高效地落实相关要求，严格按照规范标准开展各项工作，最终实现技术方案的高效执行。

3.2 改善施工工艺

公路桥梁混凝土结构施工技术中的重难点之一是施工工艺的改善。不同类型的混凝土有着不同的施工工艺，如果投料顺序错误可能发生抱团、搅拌不均匀等问题；如果采用的是粉状掺和料为了保证搅拌均匀需要适当将搅拌时间延长；如果搅拌时间不够，那么可能降低混凝土材料的和易性和强度；如果搅拌时间过长，不但会降低施工效率，还可能发生离析问题影响混凝土原材料质量；在运输中，颠簸的路线、较长的运输时间、日晒等都会改变混凝土的坍落度，降低混凝土材料质量。为此，该项目在混凝土拌制、运输、浇注等多个环节都严格落实技术要求，改善施工工艺，并不断提高施工技术水平，确保了混凝土结构的施工质量。

3.3 应用高性能混凝土

随着科学技术的不断发展，建筑行业的不断开拓创新，无论是公路桥梁结构形式还是混凝土材料都得到了前所未有的发展。当前公路桥梁有着多种类型，比如T 梁桥、箱型桥、混凝土板桥等。混凝土桥梁往往有着较大的结构尺寸，这和普通混凝土材料特性有着很大关系，部分桥梁有90%的荷载来自于自重，笨重的结构加上材料的退化导致使用后可能出现损坏、寿命缩短等问题。经过多年发展，高性能混凝土应运而生，有着优异的性能，在结构构件中可以极大地缩小混凝土板的厚度，同时通过添加钢纤维等材料可以提高其抗拉强度。由于高性能混凝土的耐久性强、稳定性高等特点，有着普通混凝土难以企及的优势。在该项目中，部分混凝土结构使用了高性能混凝土，取得了良好的效果，极大的改善了混凝土结构的重量，保证了混凝土结构的施工质量。未来高性能混凝土将会得到进一步发展，还会在大跨径、钢筋用量高的桥梁工程中得到进一步应用。

4 结束语

结合实际工程案例，对公路桥梁施工过程中普通混凝土结构拌和、运输、浇注和养护的施工技术进行了详细介绍；分析了桥梁中的预应力混凝土结构特点及容易出现的问题，并从“人、机、料、法”几个方面探讨了预应力混凝土施工技术；结合桥梁结构探讨了大体积混凝土结构施工技术；从重视施工组织管理、改善施工工艺、应用高性能混凝土三个方面提出了公路桥梁混凝土结构施工技术优化措施。

公路桥梁混凝土结构施工技术水平事关桥梁整体工程质量的优劣，需要格外重视。随着现代工程对技术的要求不断提升，预应力混凝土、新型混凝土和高性能混凝土的使用会越来越广泛，施工难度会越来越大，这就要求施工中混凝土结构各阶段的技术方案要得到有效执行，重点把控施工工序，不断对施工工艺和方案进行优化，保证混凝土施工质量的同时，全面提高施工的水平，最终促进公路桥梁工程建设水平的提高。