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桥梁外立面的露石混凝土喷丸设备施工技术

文章出处:www.sdpaowanji.com人气:412发表时间:2019-01-01

  摘要:道路路面采用露石混凝土已在国内多次使用, 但桥梁外立面采用露石混凝土作为装饰面在国内还相当少见。经试验, 露石混凝土外立面施工时应先达到清水混凝土标准, 再采用喷砂工艺进行表面处理, 喷砂过程中须严格控制喷砂速度及厚度。桥梁墩柱立面以及箱梁底面露石混凝土施工综合技术在上海国际旅游度假区迪士尼桥梁施工中大面积地成功应用, 取得了明显的技术效果, 可为今后类似工程提供借鉴。

  1 工程概况

  上海迪士尼度假区西南环路 (西侧) 中心湖桥位于设计道路的直线段, 长100 m, 分5跨, 每跨长20 m, 单幅箱梁结构顶宽16.35 m, 桩基为钻孔灌注桩, 采用双立柱圆截面桥墩, 桥跨承重结构采用预应力混凝土连续箱梁, 单箱四室。上海迪士尼度假区中心湖桥 (西侧) 为迪士尼园区建成后的主要观光通道, 桥梁和挡土墙结构外露面采用露石混凝土[1,2,3,4]。露石混凝土是指混凝土结构施工完成强度达到100%后, 再采用喷砂工艺对表面水泥浆进行处理, 以达到形似外露石料的自然装饰效果 (图1) 。

  2 工艺原理

  优化模板配置和混凝土配合比, 在混凝土浇筑、养护、预应力张拉完成后, 对混凝土的外露面进行喷砂处理。喷砂处理按照由上而下的顺序进行, 桥梁工程各分部混凝土设计强度等级不同, 混凝土喷砂压力不同, 喷砂处理的深度为2~3 mm。

  图1 露石混凝土效果图

  图1 露石混凝土效果图

  3 施工流程

  桥梁外立面露石混凝土施工工艺流程为:支架基础处理及预压→支架搭设、预压、沉降、变形观测→卸载、底模板铺设、标高调整→底腹板钢筋绑扎、波纹管安装定位、钢绞线穿束→内模板安装→箱梁第1次混凝土浇筑 (底板、腹板) →内模板拆除、顶模板安装→顶板钢筋绑扎、波纹管安装定位、钢绞线穿束→箱梁第2次混凝土浇筑 (顶板) →预应力张拉→预应力孔道压浆→张拉槽口封锚→模板、支架拆除→混凝土喷砂处理[5,6,7]。

  4 施工要点

  4.1 混凝土原材控制

  同一座桥梁相同部位的混凝土原材 (碎石、黄砂、水泥) 采用同一产地和同一厂家。碎石和黄砂地材按照工程的实际需要量在拌和站一次性采购, 采用质量稳定的水泥, 并选用高效聚羟酸作为外加剂。混凝土指标要求如下:

  1) 施工配合比:混凝土砂率控制在29%, 控制水泥用量。

  2) 石子粒径控制在5~20 mm, 且不得超过最小钢筋间距3/4, 严格控制扁平颗粒含量, 保证其远远低于设计要求范围。

  3) 砂的细度模数要求≥2.7, 控制在2.8。

  4) 在满足泵送的前提下, 尽量降低混凝土坍落度。墩柱混凝土坍落度应控制在100~130 mm之间, 箱梁混凝土坍落度控制在150~170 mm之间。

  5) 采用泵车泵送, 第一车润管砂浆单独搅拌、运送。

  4.2 模板工程

  在墩柱施工中采用定型钢模, 墩柱内部不再设置加固用的对拉螺栓。依据本桥墩柱的数量、高度以及截面尺寸, 将模板设计成标准节1.5、1.2、0.4 m, 模板板面为厚5 mm的冷轧钢板。直线段采用的钢模板高度为1.2、0.4 m, 墩柱顶部采用高1.5 m的标准节钢模板 (图2) , 钢模板采用φ16 mm×50 mm的高强螺栓连接, 限位销采用φ18 mm×95 mm。在钢模板两端接头处采用企口缝, 以防止漏浆。

  利用竹胶板+铁皮的组合方式铺设箱梁底模板, 首先箱梁底模采用厚15 mm镜面竹胶板, 然后涂抹高强黏合胶, 再铺设厚0.5 mm的铁皮, 铁皮采用长2 cm的铁钉固定, 间距控制在5~7 cm之间, 铁皮之间粘贴强力胶带。

  箱梁模板支撑体系中次龙骨采用100 mm×100 mm木方, 在平直段间距30 cm;主龙骨采用100 mm×150 mm的木方, 设置在脚手架顶托上。箱梁两侧圆弧板下, 顺桥向次龙骨采用100 mm×100 mm木方, 间距20 cm, 木方固定在定型桁架上, 桁架放在支架u形顶托上部。

  箱梁腹板侧模采用厚10 mm的竹胶板, 次龙骨为100 mm×100 mm木方, 间距控制在25 cm;主龙骨为双拼φ48 mm×3.5 mm的钢管并用φ14 mm对拉螺栓和山形卡固定, 沿腹板高度设置2层, 间距控制在60 cm。箱梁顶板也采用厚10 mm竹胶板, 下部木方纵向间距30 cm, 横向间距60 cm, 采用碗扣架钢管及顶托作为模板内撑;脚手架间距为60 cm×60 cm, 顶板支撑钢管放在一次浇筑成型的底板上。

  图2 高1.5 m标准节模板示意

  图2 高1.5 m标准节模板示意

  4.3 混凝土浇筑

  墩柱浇筑时, 采用2根70型振动棒, 在φ1 000 mm直线段模板四周布置4个振点, 中间布置1个振点;φ1 500 mm柱顶四周布置7个振点, 中间布置2个振点。2根振动棒分别从两侧逆时针振捣, 同时应保证每次浇筑高度在60~70 cm。振捣棒插入间距控制在25 cm, 插入深度比浇筑高度深约10 cm。混凝土振捣要快插慢拔, 振捣时间为80~90 s, 拔出速度稍慢, 保证混凝土中的气泡被带出来的同时又不会在表面附近引入气泡, 每个振点半径为500 mm。

  箱梁混凝土分2次浇筑, 采用50型振动棒, 每个箱室布置1根振动棒, 振距控制在40 cm。

  1) 第1次混凝土浇筑顺序:垂直方向为直线段底板→圆弧段底板→腹板;顺桥向为从低处向高处, 横桥向为从中间向两侧。混凝土浇筑分3层, 先横梁、底板, 再腹板顶。

  2) 第2次混凝土浇筑顺序:垂直方向为腹板→腹板上倒角→顶板;水平方向为从低处向高处。混凝土分2层浇筑, 先横梁, 后腹板上倒角、顶板 (图3) 。

  图3 箱梁混凝土浇筑顺序总体布置示意

  图3 箱梁混凝土浇筑顺序总体布置示意

  为了保证圆弧段混凝土浇筑质量, 防止振捣时弧顶混凝土向下流动, 应将振点加密, 并减短振捣时间。当圆弧段浇筑完成后, 再浇筑腹板, 为防止腹板混凝土从根部外溢, 底板与腹板混凝土浇筑应交错进行, 同时要防止过振。箱室内部安排专人振捣, 同时安排专人负责底部两侧圆弧混凝土的成型, 把箱梁内底板上多余的混凝土铲出, 抹平收面。

  4.4 混凝土喷砂处理

  混凝土喷砂材料采用干净的天然铜矿砂, 砂中含水量不大于1%, 在经过筛选、不含油污的条件下才能使用。喷射混凝土时, 压力不小于0.8 mpa, 为了保证喷砂的效果和力度, 喷枪口部产生的压力为0.6~0.7 mpa;喷枪与混凝土面的距离应控制在50 cm, 喷射角度呈45°, 由左向右或由上向下, 从一侧匀速进行喷射施工, 喷射行程控制在100 cm, 2次喷射痕迹重合5 cm。混凝土喷砂点喷射厚度为2~3 mm, 呈点、网状全面均匀地喷射到混凝土表面。

  混凝土不同的强度决定了喷枪在喷射时移动的速度。对于混凝土强度等级为c30的部位, 移动速度控制在8 cm/s, 强度等级为c50的部位, 喷枪的移动速度控制在5 cm/s。

  混凝土喷射完毕后对露石的深度进行检查, 外露深度宜控制在2~3 mm, 达不到要求的应进行补喷, 补喷时喷枪距离墙面宜控制在60 cm, 喷嘴的移动速度控制在10 cm/s。

  5 质量控制措施

  5.1 模板工程

  1) 钢模板进场后必须在打磨刨光、细砂纸打磨、干净纱布擦拭、均匀涂刷机油后才能使用, 同时在模板周转施工时, 支设前必须按照新模板进场的工艺进行处理。

  2) 模板拼装完成后, 拼缝处挤出的双面胶带、密封胶必须清理干净, 防止浇入混凝土中, 使拼缝出现缺陷。同时在墩柱模板密闭性检验合格后, 才能浇筑混凝土。

  3) 在浇筑混凝土前, 钢模板根部必须用水泥砂浆抹平, 缝隙砂浆饱满, 尽量不出现模板内的混凝土漏浆。

  4) 铁皮在装卸、吊装的过程中必须轻拿、轻放, 铁皮不得有卷边、折痕、凹陷等缺陷。当铁皮进场后, 成卷铁皮板要竖向放置, 不得平放, 防止铁皮在自重作用下出现折痕。

  5) 在铺设箱梁底模板的铁皮前, 竹胶板表面平整度、尺寸、高程应达到规范要求, 同时采用拖把清理干净, 不得有杂物, 尤其是硬质杂物。在铁皮两边、中间涂抹3道高强黏结胶, 每道黏结胶不得小于20 cm。

  6) 铁皮在铺设时, 必须由2个人对成卷铁皮进行放张、拉近, 再由1个人用耙子驱赶折皱处, 铁皮两侧同时从一个方向钉铁钉, 间距不得超过8 cm, 一般控制在5~7 cm。铁皮缝隙在涂抹原子灰时, 原子灰必须涂抹平整、均匀, 超出铁皮的部分在变干前清理干净, 防止在粘贴强力胶带时, 黏结强度减弱。

  7) 在粘贴胶带时, 沿着铁皮缝隙从一个方向进行, 利用刮平板边贴边压紧, 胶带与铁皮之间不得出现空隙。胶带一次粘贴长度不宜过长, 必须把铁钉粘贴在内, 铁钉不得外露在铁皮表面, 防止钉眼漏气。在绑扎钢筋时, 必须轻拿轻放, 不得刮擦、破坏铁皮和胶带。

  5.2 混凝土工程

  1) 为了确保供应混凝土有保证, 应选择技术力量、综合实力、信誉高的预拌混凝土搅拌站。

  2) 严格控制原材料, 做到混凝土专用材料单独存放、覆盖。

  3) 混凝土浇筑前, 需清理干净模板内的铁丝、锯末等杂物和钢筋上的油污, 对铁皮的缝隙和预留孔位置进行严格检查, 防止漏浆、漏气。

  4) 混凝土浇筑过程中必须连续进行, 间隔时间不得超过30 min;根据现场混凝土浇筑速度, 提前联系拌和站, 保证混凝土连续提供;施工中坍落度较小时, 严禁向混凝土中加水, 必须将混凝土退回拌和站重新搅拌或加入随车的外加剂, 搅拌均匀再使用。

  5) 在浇筑混凝过程中, 由专人检查模板支撑体系的沉降和变形。

  5.3 混凝土喷砂处理

  1) 喷砂操作人员必须经过培训和多次的练习, 待其操作比较熟练后, 才能进行实体工程施工。

  2) 喷砂施工前, 实体工程混凝土强度必须达到90%以上;并需先清理混凝土表面, 修补小的孔洞, 倘若混凝土表面的脱膜剂未清理干净, 则应采用钢丝刷将其清刷干净。

  3) 喷砂前在现场采取围护措施, 防止铜矿石颗粒四处迸溅伤人;为确保机械、设备正常工作, 空压机、喷砂机在使用前需进行调试, 保证压缩产生的空气洁净, 同时铜矿砂也需要筛选、净化。

  4) 为了便于混凝土喷砂操作控制, 尽可能减小压缩空气源与操作面的距离, 检查整个空气压缩系统, 保证没有漏气位置存在, 标准长度的喷砂软管应准备充足, 尽量减少系统管道接头个数;为确保工作顺利, 空气软管和喷砂软管都应在作业时保持顺直, 为了避免增大压力降、加快软管磨损速度, 系统供压管道不得绕太多弯或者直接盘绕。

  5) 严格控制铜矿砂的粒径、含水量, 不得含有油污, 同时应采取防潮措施。

  6) 严格控制喷砂速度、角度、距离, 喷砂深度应由浅入深, 避免一次成型, 大面积施工完成后, 再进行细部补喷。

  6 结语

  桥梁工程混凝土外露骨料表面, 这种具有随机凹凸的表面, 形状、大小不同的骨料会产生迥然不同的景观效果;外立面混凝土露出的骨料对强烈的光照形成漫反射, 桥梁底面反射的光照强度减轻。随着社会的发展, 对于建筑物、桥梁的景观效果要求越来越高, 在上海迪士尼度假区的桥梁工程中, 采用露石混凝土施工取得了良好的效果, 特别是对混凝土结构立面和底面采用外露骨料表面, 在国内尚属首次, 该方法具有一定的优势以及广阔的应用前景。