基于钢筋混凝土结构 施工过程中的主体质量控制技术研究

王有为 何谦 李于波

摘 要：钢筋混凝土主体结构的质量主要由原材料质量和施工过程中施工技术控制，文章通过某高架桥的支架法预应力钢筋混凝土连续梁举例说明钢筋混凝土主体结构的质量控制技术，以期对钢筋混凝土结构施工过程中提高施工质量有所帮助。

关键词：预应力钢筋混凝土结构;现浇预应力混凝土连续梁;混凝土配合比设计;施工质量控制

中图分类号：TU375  文献标识码：A     文章编号：1001-5922（2021）10-0112-06

Research on Main Body Quality Control Technology Based on Reinforced Concrete Structure Construction Process

Wang Youwei， He Qian， Li Yubo

（China Construction Seventh Engineering Bureau Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000， China ）

Abstract：The quality of reinforced concrete main structure is mainly controlled by the quality of raw materials and the construction technology in the construction process. In this paper， an example is given to illustrate the quality control technology of the main structure of reinforced concrete through the support method prestressed reinforced concrete continuous beam of a viaduct， so as to help improve the construction quality in the construction process of reinforced concrete structure.

Key words：prestressed reinforced concrete structure; cast in situ prestressed concrete continuous beam; concrete mix proportion design; construction quality control

0 引言

桥、涵洞、隧道、水池、挡土墙等都是土木基础设施中的构造物，作为单项实体工程，必须由其承重骨架承受各种外力荷载的作用。一般把构造物的承重骨骨架组成部分统称为结构。本文讨论的钢筋混凝土结构是以钢筋混凝土为主制作的结构。混凝土是一种人造石料，混凝土抗壓强度高，钢筋拉伸强度高，根据结构受力状况以及位置配置受力钢筋构成钢筋混凝土结构[1-2]。由于大型钢筋混凝土结构主体工程施工工艺的复杂，施工过程难以避免出现许多不可预料的因素可能导致钢筋混凝土结构存在质量缺陷，形成安全隐患，同时大部分安全隐患存在于隐蔽工程当中，施工作业完成后质量检验的难度大， 所以钢筋混凝土结构的质量控制应以施工过程中的质量控制为主。本文结合工程实例， 以江苏省某地高架快速路工程中支架法现浇预应力钢筋混凝土连续梁的施工过程为例，探讨钢筋混凝土结构施工过程中的主体质量控制技术，为钢筋混凝土结构施工质量控制提供参考。

1 工程实例

1.1 工程概况

某市高架快速路工程全长约7.5km。设计车速：主线80km/h，辅道60km/h，匝道40km/h。路基宽度55、76、61和82m。桥梁下部采用沉入桩桩基础承台平面尺寸为5m×30m。上部结构中间三跨为钢筋混凝土预应力连续梁跨径组合为30m+45m+30m现场浇筑。其余部分为T型22m简支梁。支架设计为满堂支撑形式。采用φ48×3.0碗扣式满堂支架，模板采用竹胶板拼接而成，钢筋现场加工现场绑扎。混凝土在混凝土拌合站集中拌合，采用搅拌车运输至现场，采用泵车泵送入模。

1.2 结构特点

本次作为实例讨论的预应力钢筋混凝土结构为预应力钢筋混凝土连续箱梁结构，采用满堂支架法施工。连续梁具有3个或更多个支承，属于超静定结构[3]。 连续梁因为中间支撑负弯矩的原因可以抵消梁体跨中正弯矩受力更加合理，简支梁和连续梁受力示意图如图1所示，中间的梁高可以做薄降低梁体自重从而增加跨径[4]。连续梁的理论跨径是在250m左右。理论梁高变截面可以达到支点处1/16，甚至更薄，跨中可以达到1/40[5]。

支架法浇筑连续箱梁因为需要考虑支架变形所以混凝土浇筑时应先浇筑中间，荷载弯矩最大处，再浇筑两端，目的就是让支架初始变形大，后续浇筑变形就越来越小，对混凝土的凝固影响越来越小[6]。对于这种顺序的混凝土浇筑，合拢点在2个1/4点而且是同时对称进行的[7]。合拢顺序是先边跨合拢，中跨合拢，最后再次跨即可[8]。对于满堂支架法现浇预应力钢筋混凝土连续梁，浇筑的重点要注意的是一定要对称加载，即纵向、横向都是，这样对支架的均匀压缩变形有好处，也防止支架由于加载不均而失稳[9] 。

1.3 施工工艺流程

预应力钢筋混凝土连续梁施工工艺流程如图2所示。

2 原材料及配合比质量控制

钢筋混凝土结构施工质量控制的目的是要使钢筋混凝土结构能够高效优质的完成全部预定的功能要求，并且具有足够的可靠性。钢筋混凝土结构施工质量控制主要体现在以下3个方面：

（1）结构具有安全性。结构在正常设计施工使用条件下能够承受出现的各种作用（包括荷载、外加变形、约束变形等）并且在偶然荷载作用或者事件发生时或发生后结构能够保持必须的稳定性。

（2）结构具有适用性。结构在正常使用时能够满足预定的使用要求，具有良好的工作性，其变形、裂缝或振动等性能不超过规定限值。

（3）结构具有耐久性：结构在正常使用维护条件下在规定使用期限内开裂的裂缝宽度不过宽，不发生严重的混凝土风化、腐蚀、老化现象[10]。影响水泥混凝土质量的主要因素有原材料质量、水泥用量、水灰比、养护龄期、养护温度和湿度（养护条件）。综上所述若要使混凝土质量优良需得保证混凝土原材料质量良好;配合比设计合理;养护条件以及养护龄期严格按照规范要求。从而达到满足在一定的工艺及设备条件下易于进行搅拌、运输、浇筑、振捣等施工操作的现场施工要求，获得均匀密实的具有相应强度的钢筋混凝土[11]。

本工程现浇连续箱梁混凝土采用C50混凝土。普通钢筋采用HRB400（热轧带肋）钢筋。预应力钢绞线采用拉伸强度标准值=1860MPa、公称直径d=15.2mm的低松弛高强度钢绞线。锚具均采用圆形锚具，型号主要为YM15-4、YM15-5、YM15-6三种，预应力管道均采用圆形金属波纹管。水泥混凝土配合比设计试验示意图如图3所示。

2.1 C50水泥混凝土配合比设计

水泥混凝土配合比是指为配制满足箱梁的工作性、强度和耐久性等技术要求下，经济合理的确定单位体积的水泥混凝土中水泥、水、砂、石、外掺剂的质量比例关系[12]。根据上述材料的性能和C50水泥混凝土技术要求进行配合比设计计算。设计中的3个重要参数：即水灰比、砂率、浆骨比，是混凝土配合比的3个环节，也是影响混凝土质量的3个重要参数。

2.1.1 原材料

本次配制混凝土所使用的使用的水泥是淮海中联水泥有限公司生产普通硅酸盐水泥 P.O52.5;细集料为中砂产自长江;粗计量采用5～20mm连续级配石子产自徐州茅村;外掺剂采用聚羧酸高性能减水剂，掺量为胶凝材料用量的1.5%，生产厂家为江苏苏博特新材料股份有限公司;拌合用水采用就地取材取用地下水。上述水泥、砂、石、外掺剂经检验均符合规范标准和设计要求，地下水为中性满足是使用要求。

2.1.2 配合比设计计算过程

（1）选用JGJ55-2011中4.0.1计算公式 fcu.0≥fcu，k+1645σ。标准差按JGJ55-2011中表4.0.2取σ=6MPa，则fcu.0≥50+1.645×6.0=59.9MPa。

（2）选用JGJ55-2011表5.1.2中用碎石时回归系数aa=0.53，ab=0.20。

（3）选用JGJ55-2011表5.1.4中52.5水泥强度等级值富余系数γc=1.1。fce=52.5×1.10=57.8MPa为保守起见取经验值 fce=55MPa。（厂家内控指标≥55.0MPa）

（4）胶凝材料28d强度取值 fb=fce=55.0。

（5）计算水胶比：水胶比公式按JGJ-55-2011中5.1.1。

计算水胶比为0.44考虑到本工程的重要性，提高强度富余量，水胶比取0.34。

（6）确定用水量。根据JGJ55-2011表5.2.1-2为满足坍落度160～200mm，取 mω0= [（200-90）/20]×5+205 = 169.7取158 kg/m?。

（7）计算胶凝材料用量。

mb0=mω0 / W/B =160/0.34= 464.7取465 kg/m?3

（8）外加剂用量。

ma0= mb0×=465 × 0.015 = 6.98 kg/m?3

（9）采用质量法计算砂石用量：按经验取每立方米混凝土假定质量=2400 kg。

（10）选取砂率：取βs=38%。

（11）确定砂石料用量。

采用5～20mm连续级配，经计算得到的配合比如表1所示。

重复上述计算过程计算水膠比为2.9和3.9的水泥混凝土配合比;3组配和比经测定坍落度及粘聚性和保水性均合格。3组配合比经拌制成型，在标准条件下养护7d、28d，按规定方法测定其强度指标。具体试验数据如表2所示。

经试验现浇预应力混凝土箱梁采用的C50混凝土配合比拌制的水泥混凝土坍落度在160～200mm之间。抗压弹性模量≥3.45×104MPa;表观密度在2350～2450kg/m3之间;立方体抗压强度在50～55MPa之间：满足规范要求。

钢筋在钢筋混凝土当中主要承受拉应力，钢筋的质量好坏直接影响钢筋混凝土质量的优劣，本工程采用的钢绞线、钢筋质量符合表3、表4的要求。

3 施工过程中钢筋混凝土结构质量控制

在拌合站完成混凝土配合比设计拌制出符合工施工需要的优质混凝土后，需要将混凝土由水泥混凝土搅拌车运送至施工现场，预应力钢筋混凝土连续梁施工流程大致按如下顺序进行：①地基加固处理以及支架脚手架模板的安装;②现场普通钢筋加工绑扎以及预应力筋波纹管安装;③泵送混凝土浇筑;④后张法预应力筋张拉以及孔道压浆封锚;⑤模板支架的拆除。下面就上述几个主要施工环节讨论总结钢筋混凝土结构质量控制技术。

3.1 模板支架的设计验算及安装质量控制技术

3.1.1 模板支架设计及验算

模板支架以及拱架应结构简单，安装拆卸方便，具有足够的承载能力、刚度、稳定性。设计模板支架拱架是应考虑不同状态下的荷载情况。不同位置的模板应考虑的荷载组合如表5所示。

模板支架设计过程中应考虑施工预拱度。模板支架设计施工预拱度应将模板支架的上荷载引起的弹性变形、杆件接头挤压造成的非弹性变形以及地基基础受载后产生的地基基沉降。验算模板支架的抗倾覆稳定性时，各个施工节段的稳定系数均不小于1.3。验算模板支架刚度时表面外露模板挠度不大于梁体跨度的1/400;隐蔽模板挠度不大于连续梁节段跨度的1/250。

3.1.2 模板支架安装

支架安装前应将将要作为工作面的地基基础预压使其具有足够的承载能力，预压后应经监理验收，验收合格且形成文件后方可进行支架安装，本工程采用的碗扣式满堂支架，支架的立柱低端应放置有高约5cm的垫木或混凝土垫块。支架地基周围设置有排水措施目的是保证支架地基干燥，持续提供稳定的承载力。满堂支架安装完毕后进行堆载预压。支架安装合格即可在支架上安装混凝土模板，模板安装过程中采取防倾覆措施。

3.2 钢筋施工质量控制技术

预应力钢筋混凝土结构所用的钢筋以及钢绞线的品种、规格、性能应符合国家有关强制标准，应分类挂牌标识、储存，钢筋在运输、储存、加工过程中应防止锈蚀、污染、变形。

3.2.1 普通钢筋施工质量控制技术

箱梁架立筋、受力筋、箍筋弯制前应先调直。应采用机械调直，箍筋末端末端弯钩弯曲直径应大于被箍主筋的直径，弯钩平直部分的长度，应大于等于箍筋直径的5倍以上，架立筋、受力筋、箍筋应采用冷弯方式。在制作钢筋骨架过程中难免需要将普通钢筋接长，钢筋接长时的接头大多数情况应采用焊接方式，当普通钢筋采用HRB335和HRB400时，由于钢筋直径较大，点焊容易产生质量问题故应采用机械连接。若要采用焊接连接应采用闪光对焊。且同一根钢筋上应少设置接头，若不可避免需要设置接头，应避免设置在不利荷载处，钢筋接头处的横向净距应大于钢筋直径或大于25mm两者取大值。箱梁箍筋应与受力筋垂直设置，起点和终点绑扎在纵向钢筋上，钢筋交叉点应用绑丝绑牢，必要时辅以点焊，钢筋保护层厚度不小于主筋直径。

3.2.2 预应力钢绞线及预应力孔道施工质量控制技术

本工程采用后张法，预应力筋的下料长度通过计算确定，预应力筋的用切断机切断，避免使用电弧切割以防止使预应力筋失去张力。预应力钢筋束中每一根钢筋的强度等级应相同，编束时应逐根钢筋理顺后用火烧丝每隔1m绑扎牢固，编束后按照位置挂牌分类储存。预应力钢筋束移运时支点距离应小于3m且端部悬空长度小于1.5m。对于预应力钢绞线质量控制的重点应严格把关钢绞线进场检验，保证钢绞线复合设计使用要求，钢绞线应妥善储存，保证钢绞线不致受潮被腐蚀，且应根据施工进度动态管理钢绞线进货储存进度，因为钢绞线储存时间不宜超过6个月。本项目后张法预应力筋孔道在钢筋网绑扎过程中采用定位钢筋固定在钢筋网当中的设计位置。本项目采用金属波纹管抽芯预留孔道，目的是使预留的孔道在混凝土浇筑后仍具有足够的强度和刚度且无漏浆现象，从而能够按照设计要求传递粘结力满足预应力施工要求。预应力管道内壁应光滑，内径应大于预应力钢筋束净截面积的2.0倍以上。超长穿束段的预应力管道还需要进行实验，以确定能够正常进行孔道压浆作业。

3.3 混凝土浇筑及养护施工质量控制技术

混凝土浇筑前应先检查模板支架的承载能力、刚度、稳定性，检查钢筋、预埋件、金属波纹管的位置是否正确，并形成记录文件，全部检查合格后方可进行混凝土澆筑，混凝土浇筑时应先浇筑中间，荷载弯矩最大处，再浇筑两端，目的就是让支架开始变形变大，后期的浇筑变形就越来越小，对混凝土的凝固影响越来越小。浇筑过程应对称浇筑，节段支架的纵向、横向均对称浇筑，目的是使支架均匀受荷载变形，防止支架由于加载不均而失稳。一次浇筑量应经计算确定混凝土的运输以及浇筑应在下层混凝土初凝前完成，以保证同一施工节段连续浇筑施工减少后浇带。浇筑完成应进行振捣以混凝土表面呈现浮浆且不在沉落不出现气泡为停止振捣标准。振动棒应插入下层混凝土内5～10cm 混凝土振捣以插入振捣为主，腹板两肋板处振动器辅以侧振，振捣过程中施工操作要注意不要碰撞作为预应力孔道的金属波纹管以及其他预埋件。振捣密实后应立即收浮浆并进行洒水养护，箱梁的养护时间不少于14d。本项目时间跨度为两年涉及到冬期养护，冬天气温低于5℃的时候，停止洒水养护且采取了保温措施。施工现场如图4所示。

3.4 后张法预应力筋张拉压浆及封锚施工质量控制 技术

预应力筋张拉控制应力必须符合设计及规范要求。预应力筋采用应力控制法张拉时应以伸长量进行校核。实际伸长值与理论伸长值之差应控制在6%以内。若数值超限应立即停止张拉，查明原因，采取措施解决问题后方可继续张拉。张拉过程中预应力筋断丝、滑丝的数量不能超过表6的规定。

后张法预应力管道安装就位，混凝土强度达到设计强度75%以上时拆除位移限制模板后即可进行预应力张拉，预应力筋穿束时应确保孔道密闭完好通畅，穿束及张拉的完成时间控制在15d内，目的是防止时间过长空气中的水分使预应力钢筋锈蚀。预应力筋应两端对称张拉，张拉端均匀交错的设置在箱梁的两端。箱梁界面示意图如图5所示，预应力筋的张拉顺序为：0→初应力→σcon（持荷2min锚固）。

预应力筋张拉后应及时进行孔道压浆，水泥浆的强度不低于30MPa，孔道压浆后应及时从压浆检查孔检查压浆密实情况。压浆用水泥浆应在试验室内留不少于3组试件，与压浆同条件养护，用来评定压浆用水泥浆的抗压强度。压浆施工环境温度不宜低于5℃，不宜高于35℃。江苏地区夏季施工温度高于35℃时，压浆施工夜间进行。压浆施工完成后应及时进行封锚，封锚混凝土采用C40混凝土。

3.5 支架、模板拆除施工质量控制技术

应在箱梁的强度能够承受其自重以及其他叠加荷载并且建立预应力后，方可拆除箱梁的承重底模板;非承重模板的拆除可以稍早一些。在箱梁的强度能够保证拆除模板不致棱角损坏时预应力张拉之前，即可拆除非承重模板，目的是提高模板的周转率提高效率节约造价。支架拆除时应遵循“先支后拆，后支先拆”的原则，从跨中向支座方向横向同时、纵向对称，均衡的分几轮循环卸落。卸落量由小到大。

4 结语

综上所述，支架法现浇预应力混凝土连续梁所用的水泥混凝土的配合比、设计要点、设计流程以及支架法现浇预应力混凝土连续梁现场施工过程中质量控制点施工技术。以预应力钢筋混凝土连续梁为例从材料质量控制和现场施工技术控制两个方面，总结了常见钢筋混凝土结构施工过程中主体质量控制技术，做好每个过程，每个工序，每个细节的质量控制，从而保证钢筋混凝土主体结构质量可控。施工质量应以材料质量和施工过程中质量控制为主。保证良好的工程质量是每一个建设工程参与人员的责任。

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