小箱梁桥面UHPC防水铺装层施工技术分析

陈有水

（上饶市德兴公路事业发展中心，江西 上饶334200）

0 引言

当前建筑行业对混凝土材料的研究逐渐深入，超高性能混凝土材料被研发出来，因UHPC材料结构较为紧密、耐久性能强，逐渐被应用到桥梁结构施工中，可充分发挥其材料性能，有效降低桥梁自重与建设质量。同时，通过UHPC防水铺装层的施工，可使桥面与沥青面层产生足够的黏结力，碾压后不会破损、渗漏、出现裂缝等，使桥面整体质量得到良好改善。

1 工程概况

以九都大桥危桥重建项目为例，该桥位于德兴市G237国道济宁线上，起点为桩号K1121+078处，终点为桩号K1124+799处，桥梁全长131m，宽度为8.5m，荷载等级为汽车-15级，上部为钢混板拱，下部为重力式墩台，老桥面铺装出现横纵方向裂缝，上方主拱圈存在较多严重超限横向贯穿裂缝，下方存在桥台开裂情况，个别位置还出现了空洞。近年来，九都大桥的交通量剧增，需要对其重新建设，上部采用30m预应力混凝土先简支后结构连续小箱梁，路基宽度为12m，路面为沥青混凝土，设计行车速度为60km/h。在桥面铺设UHPC防水层，便于车辆快速通行，减少渗漏、裂缝等情况产生。

2 小箱梁桥面的施工要点

2.1 上部结构施工

2.1.1 箱梁预制

在正式浇筑箱梁混凝土之前，应对护栏、支座、伸缩缝等附属设施进行检查，确定准备充足后才可浇筑。施工期间确保预应力孔道、钢筋位置精准，预制梁顶、腹板较薄，应选择预制匹配的骨料粒径，开展配合比试验；梁段2m的范围内钢筋较密，具有较大的局部应力，应将其充分振捣，加强质量控制。为了避免预制梁的上拱过大，与现浇层受龄期影响增加收缩差，存梁时间应控制在90d以内，在不同存梁期的上拱值不尽相同，如表1所示。在预制梁期间，不但要注重预埋钢筋与其他零件的关系，还要根据图纸要求，将护栏预埋钢筋埋入预制梁中。

表1 反预拱值设置表

2.1.2 预应力工艺

在预应力管道安装中，其位置应根据实际坐标，用定位钢筋固定，将钢筋与箱梁腹板箍筋点焊接起来，避免位移或者下垂，如若钢筋与管道发生碰撞，则优先移动钢筋的位置。在浇筑前，检查波纹管是否处于密封状态，避免混凝土浇筑时导致管道受阻。在混凝土强度满足设计值的90%后，便可张拉预应力钢束，梁内正弯矩钢束均从两端一同张拉，锚下控制应力设定为1395MPa，在张拉期间应考虑到摩擦损失，最后将该项指标确定为1437MPa。预应力应利用张拉力控制，当张拉到特定指标后，引申量值与实际值的偏差应小于6%。

2.1.3 箱梁安装

设置临时支座，逐个孔洞安装箱梁，将其放在临时支座上，处于简支状态，将桥面与横梁钢筋相连；对横梁钢筋进行绑扎，设置接头位置顶板束波纹管，在温度较低的环境下对连续接头进行浇筑，待混凝土达到设计强度的90%后，张拉顶板负弯矩预应力钢束，注入水泥浆；在接头施工结束后，对剩余位置桥面板接缝进行浇筑，并对部分面板湿接缝混凝土从跨中朝着支点浇筑；箱梁采用捆绑吊装的方式，吊装预留孔利用PVC管，减轻吊装期间钢丝绳对箱梁造成的磨损。

2.2 下部结构施工

在桩基施工前，应明确工程所在地范围内的各类管线、障碍物等，做好相应防护措施。在灌注桩前制定环保方案，对各个桩位精确放样，并复合基底标高，确保无误才可下部施工，使桩基入土深度、长度得到保证。在正式施工时，采用岩样力学指标双控原则，根据地质情况合理调整桩体长度，使桩尖位于推力层，在深度上符合设计规定；在成孔后测量深度、直径、沉淀厚度等，均满足要求才可灌注混凝土，在灌注期间应注重钢筋笼位置的监测，避免出现混凝土离析、桩偏位等情况。在墩、台身施工之前，应对基础顶部混凝土进行处理，如凿毛、清理石屑等。对于较低的位置一次浇筑完毕，可利用钢膜浇筑，确保表面光洁，还要注意模板卸接，外表无接缝；对于高度超过10m的台身，可分段施工，每段高度都应根据施工条件、钢筋长度等因素确定，在上节段施工中，已经浇筑的混凝土强度应超过2.5MPa，连续浇筑两次的位置，应做好接缝处理工作。

3 UHPC防水铺装层的施工技术应用

3.1 施工准备

该项目采用强度等级超过P.O42.5的硅酸盐水泥，粗骨料为连续级配，碎石经过锤击后破碎生产，粒径均低于20mm；钢纤维混凝土中钢纤维体积占比1%，长度为25～50mm，等效直径为0.3～0.8mm，强度等级超过C50混凝土，抗弯拉强度超过7MPa；采用机械搅拌，将钢纤维、水泥、骨料搅拌后，再加水拌和，时间超过5min。桥面铺装采用UHPC超高性能混凝土，在强度、吸水率、耐久性和耐侵蚀性方面具有较大优势。该项目铺装设计是在C50混凝土调平层上，使用厚度为5cm的UHPC铺装层，与沥青铺装层相比，耐磨损、抗渗透、施工工艺简单，后期维修成本较低。

3.2 施工工艺

因桥面防水层受损，加上桥面排水不通畅，水从桥面渗透到桥面板下的梁、墩台等处，使整体结构混凝土的炭化加速，内部钢筋受到腐蚀。对此，选择抗渗性较强的UHPC防水层，铺装后在桥面涂上三层FYT-1改进型防水层；在防水层铺装前，需要检查结构物顶面、洒水检验梁体结构是否存在渗水、裂缝等情况，如若存在需要进行处理；还要科学布设排水孔，促进桥面积水及时排放。UHPC防水铺装层主要采用高性能混凝土完成，施工工艺如下。

3.2.1 混凝土搅拌

在浇筑UHPC之前，先要试拌和，并对关键指标进行检验，调整到最佳值后再开始正式施工。在试拌和阶段，正式投放干混料之前，先用清水将搅拌仓润湿，剔除多余水分后将预混料投入进去，通过人工和叉车配合的方式，将吨包袋吊起，投入提升料斗中，持续搅拌1min后，将钢纤维加入进去，搅拌5～8min，加水后在湿润状态下再搅拌5～8min，卸料转移到料斗中。在放料之前，细致观察拌和物的取样状态，如若流动性偏小，可添加外加剂，适当延长搅拌时间；如若搅拌状态不佳，很容易产生离析情况，变成废料。在放料后检验关键指标，包括坍落度、扩展度等，要求在扩展度超过650mm，坍落度超过250mm的情况下拌和及浇筑，如若未满足要求，则要灵活调整配比，根据初始拌和流程重复上述工序，直至关键指标与要求相符。现场制作试块，经过28d后检验拌和物的抗折强度、抗拉强度、弹性模量等。经过一系列检测后，首次试拌和的指标检测结果为扩展度724mm，坍落度为283mm，与技术要求相符，可正常拌和UHPC。

3.2.2 混凝土浇筑

在正式浇筑中，结合搅拌量要求灵活调整浇筑速度，应一次性完成，中途尽量不要暂停，如若必须停止，则间隔时长也不要超过UHPC外表凝结时间；根据搅拌速度与桥面宽度，在浇筑完毕后及时利用整平设备进行收面，喷雾、覆膜处理，避免外表凝结，使其与防水层间的黏结效果受到不良影响。对于已经浇筑后的少量质量问题以及整平机经过时两侧的死角，可由专人进行收面，并喷雾和覆盖膜进行养护。因UHPC浇筑结束后，在喷雾情况下外表也会在0.5h内出现结皮情况，因此在整平操作后应及时收面，特别是个别质量不佳的位置，如褶皱、重叠等，需要立即带水收面。因整平设备施工后人员不可进行收面，可在覆膜机上设置操作台，不但使UHPC外表得到保护，还可便于人员作业。

3.2.3 UHPC养护与抛光

在浇筑的过程中进行覆膜养护，在前一道抹面工序完毕后立即开展养护工作，覆盖上养护膜，紧贴混凝土表面，提高养护质量，持续养护3d，并将作业面封闭。在养护期间加强巡查，确保养护效果良好。在夏季施工中，因环境温度较高，水分蒸发速度较快，可适当增加补水频次。在养护过程中，禁止工作人员、设备等进入作业面中进行踩踏，施工面也禁止堆放杂物，覆膜养护48h后将养护膜剔除，覆盖土工布并洒水养护14d。在养护完毕后需要对UHPC外表抛光处理，可强化UHPC层与黏结层间的黏结程度。UHPC外表粗糙度为0.45～0.60mm，经过抛光处理后，外表出现钢丝与混凝土面，且颜色均匀，说明抛光效果良好，与设计要求相符。

3.3 湿接缝施工质量控制

在小箱梁桥面施工中，横向宽度与桥体宽度相同，在横纵方向的宽度均明确后，便开始湿接缝铺设。为了保障施工质量，可采取以下措施：

第一，旧混凝土去皮。因老桥梁中的梁是以前浇筑好的，如若进行湿接缝施工则要将缝隙内的梁端表层中旧的混凝土去皮，凿除厚度1～2mm。浇筑前将去皮外表涂抹湿润座浆，确保新旧混凝土能够有机结合起来，由此保障施工质量。根据试验结果可知，将水平缝铲除旧水泥1mm后，其抗拉强度折减率为0.96，如若没有去除旧皮，则折减率为0.45。

第二，钢筋安装。在湿接缝进行钢筋安装中，根据以往设计图纸，将钢筋绑扎起来，利用搭接方式进行纵向钢筋焊接。在施工期间，底板受剪钢筋直径较大，要做好钢筋绑扎工作，以免因钢筋伸出度不足，难以实施搭接焊，即便利用帮条焊接，钢筋间的距离也会缩小，无法符合焊接要求，湿接缝质量进而无法保障，甚至整体施工效果也会受到影响。

第三，现浇混凝土与养护。结合现浇段受力特征，混凝土标号应与工程需求相符，在浇筑后出现一定收缩情况，导致现浇端与预制梁间出现开裂问题，可在混凝土内加入膨胀剂，有效避免上述情况影响接缝质量；因湿接缝钢筋密度较大，石子粒径应控制在2cm内，正式浇筑前需要严格控制用量、配比，优先选择小直径的振捣设备，与大直径振捣棒配合使用，最后用平板振捣器确保密实度符合要求；为了避免后期收缩产生裂缝，在浇筑后还应做好养护工作，包括压实抹平、覆膜等，在初凝前出现泛水情况，此时便可二次收浆，严格把控好收浆平整度，避免裂缝产生。

3.4 施工效果

在桥面UHPC养护完毕后，将覆盖薄膜去除，通过外观检查没有发现气泡、裂缝、渗漏等质量问题。根据试块28d各项力学性能检验，结果显示实际测量值均超过标准值，如表2所示，这意味着UHPC工艺能够满足设计规定。

表2 取样UHPC的28d检测结果

4 结语

综上所述，在桥面改造施工中，防水层的应用可满足封水性、抗剪强度、黏结强度等指标要求，适应高交通量的新需要。在小箱梁桥面施工中，采用UHPC防水铺装工艺，通过高性能混凝土材料的配制、浇筑、养护等，可有效避免桥面外观出现气泡、渗漏、裂缝等质量问题。同时，还应控制好湿接缝的施工质量，使整体施工效果达到预期目标，同时也证实了UHPC桥面铺装的应用价值。