桥梁施工关键技术与质量控制

ConstructionQualityControlforBridgeStructures哈尔滨工业大学2010年3月10日桥梁施工关键技术与质量控制桥梁施工关键技术与质量控制2/451、引言2、高强高性能混凝土的配制3、混凝土施工质量控制4、预应力施工质量控制5、预制梁施工关键技术6、有支架施工中的支架预压桥梁施工关键技术与质量控制3/451、引言随着公路交通运输事业的发展，我国公路桥梁的建设正以前所未有的规模在各地展开；同时，质量问题也越来越成为人们关注的焦点，近几年来频繁出现了一些质量事故，对工期、安全、质量、效益都产生了严重影响。桥梁施工是桥梁成败的关键。优良的施工质量不但可以弥补理论和设计上的不足，而且可以有效地延长桥梁的使用寿命。因此，重视施工质量，保证竣工后的桥梁符合设计要求，对提高结构的安全性和耐久性具有重要的意义。桥梁施工关键技术与质量控制4/45桥梁的施工质量控制主要包括如下两方面的内容：（1）保证施工过程的安全性：稳定性（支架、结构）；关键截面的应力状态。（2）保证竣工后桥梁的各项指标满足设计要求：混凝土材料的性能；截面尺寸和标高；应力状态。桥梁施工关键技术与质量控制5/452、高强高性能混凝土的配制桥梁施工关键技术与质量控制6/45桥梁中常采用C50以上级别的高标号混凝土。但是，目前在我省使用的高标号混凝土存在如下问题：（1）水泥用量大。由于受到工期、施工条件等因素的制约，我省的高标号混凝土大多采用高掺量的水泥（480~550kg/m3），以求在最短的时间内达到设计强度。（2）混凝土材料的控制指标较为单一。很多施工单位把混凝土的强度作为唯一的控制指标，忽略了混凝土的收缩量、徐变性能、碱含量、氯离子含量等指标。（3）不重视混凝土的早期和后期养生。桥梁施工关键技术与质量控制7/45近年来，桥梁的开裂和下挠问题日趋严重。目前国内外比较认同的是，混凝土收缩徐变是导致预应力混凝土桥梁开裂和下挠的主要因素之一。由于水泥用量大，混凝土材料控制指标单一，过大的水泥用量将导致混凝土的收缩变形大，容易引起早期开裂现象。最常见的开裂表现为顶板纵向裂缝、底板纵向裂缝、沿管道纵向裂缝等，降低了结构的使用性能。另外，混凝土的后期徐变变形与水泥用量有关，水泥用量越大，其后期变形就越大，往往导致主梁跨中后期挠度过大、腹板、底板开裂。降低了结构的承载力和安全性。桥梁施工关键技术与质量控制8/45混凝土的材料性能决定了桥梁的工作性能和耐久性。混凝土是桥梁结构最基本、最重要的组成材料，如果混凝土配合比设计不合理，即使设计再先进，施工再精细，管理再严格，也很难避免桥梁出现开裂、下挠等问题，就有可能导致结构耐久性的最终破坏，降低桥梁的使用寿命，并对桥梁的安全性造成极大的威胁。因此，在桥梁的施工中，必须重视混凝土材料的性能。不但要求混凝土的强度达到要求，还应该要求混凝土具有低收缩、低徐变的特点。桥梁施工关键技术与质量控制9/45一般采用正交试验法，从强度和收缩量两方面，进行高强高性能混凝土的配合比设计。因素水平：考虑水胶比、水泥用量、粉煤灰、砂率、减水剂等因素，进行影响因素3水平的正交试验。考察指标：主要以强度（7天龄期和28天龄期）和收缩量指标为主。另外还需综合考虑坍落度、初凝时间、终凝时间、成本、氯离子含量、碱含量等指标。通过正交试验，找出混凝土强度和收缩量的主要影响因素和水平，在保证强度的前提下，以混凝土的收缩量为主要指标，进行混凝土的的配合比优化，从而配制出高强度、低收缩的高性能混凝土。桥梁施工关键技术与质量控制10/45关于减水剂（1）普通减水剂：以木钙为代表，属于第一代减水剂。（2）高效减水剂：以萘系为代表的第二代减水剂，以及以聚羧酸系为代表的第三代减水剂。萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂，占减水剂用量的70%以上，其优点是减水率较高（15~25%），不引气，对凝结时间影响小，与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用，价格相对便宜。缺点是混凝土坍落度损失较快，需与缓凝剂配合使用；泌水率大；另外，萘系减水剂使混凝土的收缩量大大增加。桥梁施工关键技术与质量控制11/45聚羧酸系高性能减水剂（液体）是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的高效减水剂。1、掺量低、减水率高，减水率可高达45%；2、坍落度经时损失小，预拌混凝土坍落度损失率1h小于5%，2h小于10%；3、混凝土和易性优良，无离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。混凝土粘聚性好且易于搅拌；4、含气量适中，抗冻耐久性好；5、低收缩，可明显降低混凝土收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显优于普通混凝土。掺聚羧酸外加剂的混凝土收缩值较掺萘系减水剂的混凝土约低40%。桥梁施工关键技术与质量控制12/453、混凝土施工质量控制桥梁施工关键技术与质量控制13/45高强高性能混凝土的质量对混凝土原材料、搅拌、运输、浇注、养护等施工操作因素以及施工环境非常敏感，因此，必须有严格的质量控制与质量保证制度。3.1原材料的检验和管理（1）原材料要有专人采购、管理；混凝土各种原材料的运输、储存、保管和发放，均应有严格的管理制度，防止误装、互混和变质。（2）对原材料（水泥、砂、碎石、粉煤灰、拌合用水、减水剂等）按《公路桥涵施工技术规范》的要求进行严格的抽样检验及质量复查。桥梁施工关键技术与质量控制14/45（3）粉煤灰的细度对混凝土的品质影响很大。为防止以次充好，每一批次的粉煤灰均需进行检测。（4）在高温或雨后施工，应对砂、碎石进行含水率测试，及时调整配合比中水的用量。在进行砂及碎石的含水量测试时，应在不同位置、不同深度取样，采用多次测量的平均值作为砂、碎石的含水率（不少于5次）。桥梁施工关键技术与质量控制15/453.2混凝土的拌制（1）各种衡器保持准确；材料用量应准确计量。（2）严格控制混凝土施工时的用水量①不得随意增加用水量。若混凝土工作性能较差，应现场查找原因、分析情况后采取相应对策。②准确测量砂、石的实际含水量，不能采用目测法来估计。砂、石中若含泥量超标，需在混凝土浇注前3天冲洗完毕，并在施工前取样测量砂、石实际含水量，调整施工配合比。严禁边冲洗边拌制混凝土。③对骨料的含水率要经常进行检测，雨天施工应增加测定次数，据以调整骨料和水的用量。桥梁施工关键技术与质量控制16/45（3）拌合工艺严格控制搅拌时间，不得任意缩短，已拌好的混凝土不得中途加水。在全部混凝土卸出之前不得再投入拌合料，更不得采取边出料边进料的方法搅拌。为提高高效减水剂的效率并减少坍落度损失，高效减水剂采用后掺法。采用二次投料工艺，方法如下：①第1次投料：投入经计量的碎石和砂，喷淋式洒水W1=0.7W（W为总用水量），搅拌1.5min。②第2次投料：在搅拌机转动条件下投入经计量的水泥、粉煤灰，喷淋洒水W2=0.3W，搅拌1.5min。③投入高效减水剂溶液，搅拌时间为45s。桥梁施工关键技术与质量控制17/453.3混凝土的运输（1）在混凝土装料前，要注意混凝土运输车的滚筒内不能积水。（2）保证运输工具不渗漏、不析水、避开日晒雨淋。（3）在运送过程中，混凝土车滚筒必须慢速转动，以免混凝土发生离析；到达工地施工现场后，在灌注前，快速转动运输车的滚筒，使混凝土搅拌均匀后再卸料浇注；混凝土运输车到达现场后，如果坍落度损失较大，可加入少量的高效减水剂，快速转动2min后再卸料，严禁工地施工人员随意加水。（4）混凝土拌合物运输时间不得超过30min。桥梁施工关键技术与质量控制18/453.4混凝土浇筑（1）在夏季的酷暑高温天气，当混凝土拌合用水均在30℃以上时，为防止混凝土浇注后失水过快、温度过高，可在水中加冰块降低拌合用水的温度。或者将混凝土浇筑时间安排在傍晚至24点之前，施工温度控制在18~28℃。（2）砂、碎石等材料在混凝土中所占比例为80%左右，因此在高温下须采取遮阳或洒水措施降低砂、石料温度。（3）确保混凝土浇注的连续性，并且严格控制混凝土从出站到浇注的间隔时间，每次混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣时间控制在90min之内，不得超过混凝土初凝时间。桥梁施工关键技术与质量控制19/45（4）混凝土使用吊斗入模时，吊斗高度距模板不超过60cm，下料时必须均匀，严禁一次集中下料，应分层浇注。（5）为防止混凝土离析，混凝土自由倾落的高度不应大于2.0m，否则应布设串筒。（6）为防止因分层浇注厚度过厚、气泡不能完全排除导致的混凝土表面麻面、不密实，每层混凝土虚铺高度不得超过30cm。（7）禁止用振捣棒横拖赶动混凝土拌合物，避免离下料口远处砂浆过多而开裂。（8）浇筑过程中，如发现混凝土坍落度不足，可向搅拌车中补掺少量高效减水剂，严禁加水、水泥浆。桥梁施工关键技术与质量控制20/453.5混凝土振捣（1）高性能混凝土因工作性高，易于流平和密实，因此不必强力振捣，可适当加大振点间距，缩短振捣时间。振动棒移动间距40cm左右，时间以5~15秒/次为宜，振捣时间过长，骨料下沉，混凝土表面砂浆层过厚，容易产生裂纹。（2）宜采用高频振捣器，且垂直点振，不得平拉。（3）每浇注一层混凝土须振捣一次。砼的现场振捣严格按照规范进行，要求表面不泛浆，不再冒气泡，砼不再下沉。振捣棒应快插慢拔，使各部受力均匀，不得碰触预埋件、波纹管，并应避免碰撞模板、钢筋；插捣应插入到前一层混凝土不小于5cm深处，以保证浇注层接茬处密实。桥梁施工关键技术与质量控制21/453.6养护和拆模养生的目的是减少混凝土内外温差，防止混凝土表面裂缝，增强混凝土内在强度。由于高性能混凝土的水胶比较低，混凝土自养能力差，水泥水化持续时间长。不仅需要保持内部水分不蒸发，还要从环境中补充水。因此，高性能混凝土对后期养护要求严格，养护持续时间长。目前，国内混凝土养护普遍采用自然养护方法。但施工单位比较忽视混凝土的养护，洒水、覆盖不能按规范要求及期限适时进行，且养护质量难以控制与管理，达不到自然养护要求的标准；或只注重初期养护，养护期短。不仅影响混凝土早期强度的增长，更重要的是由于混凝土表面水分急剧蒸发失散，造成混凝土表面干缩、龟裂、起毛。桥梁施工关键技术与质量控制22/45高强混凝土自然养护工艺：（1）混凝土的养护用水应与拌制用水相同。（2）常用覆盖物：麻袋片、草帘、锯末、砂、炉渣。不得采用包装过糖、盐或肥料的麻袋片。（3）混凝土浇注后（表面抹光后）立即进行雾化补水养护，并在表面立即覆盖清洁的塑料膜。可采用自动喷水系统和喷雾器，应使水呈雾状，不可形成水流，亦不得直接以水雾加压于混凝土面。湿养护应不间断，不得形成干湿循环。（4）混凝土初凝后撤去塑料膜，用土工布覆盖，洒水养生。覆盖物完全盖住混凝土表面，并予以固定妥当。桥梁施工关键技术与质量控制23/45（5）混凝土终凝后，应尽早拆除模板，进行保水养护，T梁顶板覆盖土工布浇水养护，以能保持混凝土处于湿润状态为准。在一般气候条件（气温在15℃）下，混凝土浇注后最初3天时，白天每隔2h浇水1次，夜间至少浇水2次。在以后的养护期中，每昼夜至少浇水4次。在干燥气候条件下，浇水次数适当增加。正温条件下浇水天数不少于7天。（6）竖向构件：用麻袋、草片、竹帘等做成帘式覆盖物密贴包裹，在顶部用花管喷水养护；或采用养护剂养护。（7）采用塑料布覆盖养护时，其敞露的全部表面应采用塑料布覆盖严密，并应保持塑料布内有凝结水。桥梁施工关键技术与质量控制24/45（8）在高温情况下，钢模板安装后，由于温度很高，在浇注混凝土前要对钢模板外侧进行洒水降温。（9）混凝土表面浇注完毕后，由于水化热反应，钢模板温度会很高，这时在钢模板外壁采用草袋覆盖或洒水降温。桥梁施工关键技术与质量控制25/454、预应力施工质量控制桥梁施工关键技术与质量控制26/454.1管道安装（1）管道定位准确，位置偏差严格控制，每50cm间距设一道定位钢筋，对平弯、竖弯处的空间预应力管道应加密定位，定位间距25cm，严防上浮、下沉和左右偏移。普通钢筋若与预应力管道冲突，移动普通钢筋，确保管道位置正确。（2）为了不使预应力管道损坏，一切焊接应在预应力管道埋置前进