市域铁路桥墩混凝土质量影响因素识别与管控研究

赵翔、洪成泼、王彦虎

（1.温州市交通工程管理中心，浙江温州325000；2.温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司，浙江温州325000；3.中铁隧道局集团有限公司，广东广州511458）

0 引言

市域铁路线路敷设方式以高架桥为主，桥梁混凝土施工质量关系到市域铁路运营安全问题。温州市域铁路设计了花瓶式桥墩以提升景观效果。花瓶式桥墩的外观质量对其景观效果的影响最为直接。引起混凝土施工质量问题的因素较多。准确识别混凝土质量影响因素，并进行针对性管控，可有效提高混凝土质量。目前关于混凝土质量控制的研究主要集中在施工工艺控制措施上。为保障市域铁路运营安全和景观效果，开展市域铁路桥墩混凝土质量调查，分析引起质量问题的原因，进行针对性质量管控。

1 工程概况

温州市域铁路S2 线一期工程土建SG4 标段位于乐清市翁垟街道和柳市镇，里程及全线长度为：DK40+587.902 翁垟北（不含）～DK47+770.72 黄华（含），全长7073.6m 包含两站四区间，分别为翁垟站、黄华站、翁垟北站～翁垟站高架区间、翁垟站～黄华站区间、黄华站～灵昆站高架区间、黄华站～灵昆站明挖区间，温州市域铁路S2 线平面示意图，如图1所示。高架区间共有194 个桥墩，墩身混凝土采用钢模+泵送C40 混凝土浇筑[1]。

图1 温州市域铁路S2 线平面示意图

2 混凝土质量问题调查

对调查的桥墩混凝土色差明显、冷缝、表面鳞斑、外伤或污染、蜂窝麻面、错台过大等质量问题进行统计分析，桥墩混凝土质量问题百分比，见图2。

图2 桥墩混凝土质量问题百分比

由外观质量问题统计表和影响外观质量问题排列图可以看出，桥墩混凝土外观质量的主要问题是色差明显和冷缝，次要问题是表面鳞斑、外伤或污染、蜂窝麻面、错台过大[2]。下面将着重分析造成色差明显和冷缝的原因。

3 引起混凝土质量问题的原因

3.1 影响因素分析

影响工程质量的因素有很多，涉及诸多方面，归纳起来有五大类: 人员素质、工程材料、机械设备、工艺方法和环境条件，简称4M1E[7]，建设工程施工质量问题的因果图，见图3。用4M1E 法分别对混凝土表面色差明显和冷缝原因进行分析，因果分析图见图4混凝土表面色差明显因果图和图5 桥墩混凝土冷缝因果图。由图3 和图4 的因果分析可知，影响混凝土质量的末端因素有：其一，混凝土坍落度大小变化；其二，混凝土原材料的变化；其三，混凝土搅拌时间不足、不均匀；其四，混凝土放料高度料大（离析）；其五，模板打磨差，模板漆涂刷不均匀；其六，工人振捣不密实（漏振）；其七，工人过振；其八，施工温差；其九，混凝土原材料不一致；其十，施工时间不连续；其十一，施工环境、温度变化；其十二，振捣时间、深度不一致；其十三，浇筑分层厚度不一；其十四，养护不及时[3]。

图3 建设工程施工质量问题的因果图

图4 混凝土表面色差明显因果图

图5 桥墩混凝土冷缝因果图

3.2 确定要因

通过现场检查、原材料产地、批号、归号及配合比检查，确认末端因素是否为影响混凝土质量的主要因素。混凝土质量问题要因分析结果，见表1，桥墩混凝土质量要因分析表。

表1 桥墩混凝土质量要因分析表

通过要因分析，剔除非主要因素，确定最终的主要因素：一是混凝土坍落度大小变化；二是混凝土原材料的变化；三是混凝土搅拌时间不足、不均匀；四是混凝土放料高度料大（离析）；五是工人振捣不密实（漏振）；六是工人过振；七是混凝土原材料不一致；八是施工时间不连续；九是施工环境、温度变化；十是养护不及时。

4 混凝土质量管控措施

4.1 制定对策

针对上述确定的影响混凝土质量的10 项主要因素，分别制定混凝土施工质量控制对策，见表2。

表2 混凝土施工质量控制对策

4.2 实施方案

根据混凝土质量控制对策，制定相应的实施方案。

4.2.1 提高人员素质

一是教育现场施工员认真执行各项质量制度和质量控制程序，严肃工艺纪律，合理安全生产因素和工序管理。教育现场施工员组织质量保证体系的现场实施工作，把项目质量目标分解到班组和个人，对项目质量指标的完成负责。教育现场施工员对现场管理作业统一布局，按质量管理标准进行控制，并积极协调各班组之间的生产矛盾[4]。

二是利用民工学校组织会议，现场施工负责人对工人进行专项技术培训，使工人进一步了解混凝土性能，混凝土施工，振动棒操作等；

三是招聘了技术熟练的工人，采用“帮带”模式，提高工人的技术水平。通过对工人培训及相互帮带，工人的整体技术水平得到了提高。

4.2.2 提高工程材料性能

为了加强混凝土浇筑后的观感度以及混凝土性能，因此在配合比中掺加了粉煤灰。粉煤灰对加强混凝土外观的作用：混凝土拌和料和易性得到改善，增加密实性，使混凝土表面光洁度好，无大气泡；降低混凝土的水化热，减少因水化热引起的温度裂缝的产生[5]。

4.2.3 优化施工工艺

（1）钢模的拼装

墩身施工前，对承台顶面墩身范围进行凿毛处理，并用高压水枪冲洗干净。模板底部整平处理，立模周边线的高程用调平垫铁进行调平，再用泡沫填缝剂将模板底部的缝隙封堵好，以防止浇筑时漏浆导致墩柱根部产生蜂窝、麻面，影响观感度。

钢筋保护层垫块的选用，不可用焊钢筋头的方法控制保护层，若钢筋生锈的话，混凝土表面会出现锈迹，影响美观。要选用特制的水泥净浆垫块，使得浇筑后的混凝土外观清洁一致[6]。

相邻钢模间的连接，包括使用模板配套螺丝、模板配套销子和对拉用精轧螺纹钢。模板支撑应牢固，接缝严密、尺寸准确，不因模板漏浆产生蜂窝、麻面和模板变形、涨模产生混凝土表面翘曲、边线不顺的外观质量通病。立好的模板放置时间不宜太长，应采取措施避免或减少下道工序操作时造成的污染和大气中灰尘的污染。

（2）混凝土的浇筑

控制混凝土坍落度在160～200mm 之间，对混凝土外观质量的过程控制，最重要的环节是混凝土坍落度控制，要求混凝土拆模后对混凝土外路面的色泽观感一致，则要求混凝土坍落度一致。

混凝土采用泵车放料，控制混凝土放料高度。由于混凝土自由落体高度超过2m 就会发生离析现象，所以对泵车软管需要加长处理。并且放料时应左右墩柱对称放，每次放料厚度控制在40～50cm 左右。另外混凝土放料时间也需要合理控制，均匀铺料，不可中断过长时间，保证不出现施工冷缝[7]。

混凝土振捣方法，根据混凝土情况不要早振，也不要迟振；不要漏振，也不要过振的原则。高度重视混凝土的振捣，分层浇筑，每层厚40～50cm，混凝土初步摊平后，先振周边后振中间，每个位置振捣时间控制在20～25s，控制好振捣棒与模板之间的距离。避免振动棒碰撞钢筋、模板及预埋件；移动间距不超过1.5 倍作用半径；与侧模保持50～100mm 距离；插入下层混凝土50～100mm 深度，确保与下层混凝土的结合。

4.2.4 混凝土拆模后的养护

严格控制拆模时间。检查混凝土强度是否达到拆模强度；适当延长拆模时间，特别是在气温较低的天气，浇筑完不满3 天不拆模，使混凝土散发出来的水气不散失，混凝土得到更好的养护。模板外侧洒水养护，使混凝土的水化热更好地散发。

满足拆模条件后可拆模，拆模时应注意不可用撬棍、铁锤直接作用于混凝土表面，不可暴力拆模；吊离模板时，模板下端用麻绳拉住，不让模板左右摇晃，以免碰撞到混凝土表面，破坏表面完整，影响美观。

拆完模后混凝土表面立即采用薄膜包裹养护。包裹前混凝土面洒水湿润，把混凝土表面敞露的部分用薄膜全部严密地覆盖起来，保证混凝土在不失水的情况下得到充足的养护，保持薄膜布内有凝结水，满足养护时间大于7 天[8]。

4.3 管控效果检查

通过针对性的具体实施的落实，对完成的花瓶墩混凝土外观进行检查，其中仅存在两个问题。

5 结语

由外观质量问题统计表和影响外观质量问题排列图可以看出，桥墩混凝土外观质量的主要问题是色差明显和冷缝，次要问题是表面鳞斑、外伤或污染、蜂窝麻面、错台过大。着重分析造成色差明显和冷缝的原因。主要末端因素有混凝土坍落度大小变化、混凝土原材料的变化等10 项。采取提高人员素质、提高工程材料性能、管控措施后、优化施工工艺等管控措施后，市域铁路桥墩混凝土质量得保障。