山东省交通规划设计院(无粗骨料UHPC预制桥面板高温蒸养施工技术)-郑州富士康招募中心

蔺鑫磊 兰胜强 岳秀鹏 王宏博

中交一公局第二工程有限公司 山东高速基础设施建设有限公司 山东省交通规划设计院集团有限公司

摘 要：本项目的UHPC桥面板采用的是“不含粗骨料+高温蒸养”的模式，其施工技术应用在国内尚属首次，无论在预制生产线建设、钢筋及模板施工还是混凝土浇筑养护等各方面都具有其自身的特殊性，极具创新性、挑战性和重大研究意义。结合山东沾临黄河特大桥主桥上部结构桥面板预制施工，着重对UHPC预制桥面板施工工艺及施工技术进行分析，并对相应施工工序关键点及注意事项进行阐述总结。

关键词：桥梁工程;UHPC桥面板;不含粗骨料+高温蒸养;桥面板预制;施工技术;

目前，国内采用UHPC预制桥面板钢—混组合梁结构的工程只有南京长江五桥项目，但其采用的是“含粗骨料配合比+传统水养+6个月存放”的设计模式。而本文所述项目采用的是“不含粗骨料+高温蒸养”的模式，与前者在配合比设计、混凝土浇筑及养护工艺等各方面均存在较大差异。相比之下，本项目UHPC具有混凝土工作性能更好、养护存放周期更短等优点。从某种意义上讲，本项目的UHPC桥面板施工技术应用在国内尚属首次，无论在钢筋及模板施工还是混凝土浇筑养护等各方面都具有其自身的特殊性，极具创新性、挑战性和重大研究意义。

1 项目背景

1.1项目简介

由中交一公局集团承建的沾化～临淄公路工程黄河特大桥是本项目关键控制性工程，全长4 630 m, 如图1所示。黄河特大桥主桥采用双塔双索面钢—混组合梁斜拉桥，跨径布置为80 m+180 m+442 m+180 m+80 m=962 m, 是黄河下游目前跨径最大的桥梁。其主梁采用UHPC无粗骨料超高性能混凝土预制桥面板设计，在国内尚属首次。

主梁采用双边钢箱钢—混组合梁，是由双边箱梁、工字形钢横梁与UHPC桥面板组合而成的整体式断面，如图2、图3所示。其中，预制UHPC桥面板共计320块，4 468.6 m3;最大的预制块尺寸为12 000 mm×9 075 mm×170 mm, 重约48 t。

图1 黄河特大桥主桥立面布置 下载原图

单位：m

图2 主梁标准横断面 下载原图

单位：m

图3 主梁标准节段效果 下载原图

1.2施工重难点分析

(1)无粗骨料UHPC预制桥面板施工经验少，施工难度大。

(2)UHPC桥面板厚17 cm, 净保护层厚2 cm(允许偏差仅±3 mm),保护层合格率对桥面板耐久性及受力性能影响大，施工过程控制难度高。

(3)UHPC桥面板混凝土对环境影响较为敏感，要求快速振捣、整平、覆膜养护。

(4)UHPC桥面板浇筑完成后，要求在不低于20℃条件下先静置养护24 h, 然后再进行48 h高温蒸养，施工要求高，尤其是在冬季施工期。

(5)UHPC桥面板预埋T形件与钢箱梁横隔板、钢箱梁顶板对应焊接，允许偏差为±1.5 mm, 安装精度要求极高；同时不同节段上齿块横向位置不同，种类较多，对底模构造设计合理性及加工精度要求极高。

2 UHPC桥面板预制施工工艺

2.1总体工艺流程

UHPC预制桥面板的预制工艺流程如图4所示。

图4 工艺流程 下载原图

2.2UHPC混凝土配合比及性能要求

UHPC的配合比见表1,性能要求见表2。

表1 UHPC试验配比(质量比) 导出到EXCEL

表2 预制桥面板用UHPC性能要求 导出到EXCEL

2.3模板施工

(1)模板设计。

桥面板模板主要由底模模板、底模支架、底模小车、横向侧模、纵向侧模组成，如图5所示。底模模板与支架为分体结构，通过螺栓支撑及连接，可单独拆装。

图5 模板 下载原图

小车为电气走行，液压顶升。顶升油缸分为上顶升油缸和下顶升油缸。上顶升油缸用于将底模模板和梁段顶起，再通过走行系统走行，如图6所示。下顶升油缸用于将底模小车、底模及梁段整体顶起，如图7所示。然后利用旋转油缸将4个走行轮组同时旋转90°,再将下顶升油缸缩回。走行轮落于相交叉的另外一组轨道上，实现小车的横向和纵向走行转换。

(2)模板安装。

底模安装完成后，利用水准仪和水平尺对分块的底模标高进行调整。模板安装清理照片如图8所示。

(3)预埋件安装。

预埋时，首先将预埋件放入模具卡槽内，利用卡槽初定位，对正预埋件的纵、横基线与模具底模上的纵、横基线进行微调，精确定位，如图9所示。安装时应进行预埋钢板平整度检测，同时注意确保预埋钢板与底模接缝错台调整并进行检测，如图10所示。

图6 上顶升油缸将底模模板和梁段顶起 下载原图

图7 下顶升油缸将底模小车、底模及梁段顶起 下载原图

图8 UHPC模板安装清理 下载原图

图9 UHPC预埋T形板临时紧固卡槽 下载原图

图10 UHPC模板平整度检测 下载原图

(4)齿块模板安装。

在桥面板体内纵向预应力齿块位置设置可移动式底板，通过千斤顶进行调节。将齿块模板设计分为基础齿块模板和互换块，通过更换不同的互换块和调整基础齿块模板和互换块的位置，满足不同节段齿块浇筑，如图11所示。

(5)侧模和芯模安装。

安装侧模和芯模(横桥向燕尾榫及纵桥向楔形槽如图12所示)时，需注意不同预制板对应的模具、预应力管道数量及位置也不同，安装时需进行确认。

图11 齿块模板通过调节撑杆调节 下载原图

2.4钢筋施工

(1)钢筋加工。

UHPC桥面板钢筋采用集中加工配送，并按批次对半成品钢筋进行尺寸检查。

(2)钢筋安装。

桥面板钢筋为2层间距100 mm的钢筋网，钢筋骨架面积大、刚度小。采用模具内绑扎工艺，上、下层钢筋网间使用“板凳筋”进行支垫，确保上、下层钢筋网间距，如图13所示。

纵向钢筋均预留有外伸钢筋，侧模板分为上、中、下3层。钢筋从模板各层中间预留孔穿过，并在钢筋与模板搭接处设置橡胶圈，防止漏浆，如图14所示。

横向钢筋采用锥形套筒+长螺杆将钢筋绷直，其中长螺杆从外侧的张拉反力竖杆穿过，通过夹片锁紧。钢筋具体张紧工艺为：钢筋预张紧采用爬锥辅助，一侧固定、单端张紧，张紧力为4 kN±0.5 kN的拉力。爬锥小头与钢筋车丝端预先连接至设计长度，大头采用丝杆连接，在外部拧紧丝杆螺母从而带动爬锥以达到张紧钢筋的目的。施工时，爬锥与模板间采用橡胶圆垫片进行止浆处理，如图15、图16所示。底层钢筋采用与UHPC同强度等级的混凝土作为垫块，减少混凝土内部缺陷。

图12 UHPC燕尾榫及楔形槽安装效果 下载原图

图13 UHPC桥面板钢筋上下层间距控制 下载原图

图14 设置橡胶垫圈 下载原图

图15 横向钢筋张紧示意 下载原图

图16 UHPC桥面板张紧效果 下载原图

(3)预埋件安装。

钢筋施工完成后，进行横向预应力波纹管及吊装孔、护栏预留孔等预埋。其中，吊装孔及护栏预留孔处预埋钢管，并采用螺杆对吊装孔进行固定，如图17、图18所示。

图17 UHPC桥面板预吊装孔预埋钢管安装 下载原图

图18 UHPC桥面板横向波纹管定位 下载原图

2.5混凝土搅拌

2.5.1预混料运输

UHPC混凝土原材料根据搅拌工艺要求，预先根据配合比与单盘浇筑混凝土方量(1.2 m3)精确计量，采用吨袋包装成预混料，如图19所示。外加剂及钢纤维同样按拌和方量需求进行精确包装。

图19 预混料吨袋包装 下载原图

2.5.2混凝土搅拌

生产线布置2台立轴行星式搅拌机，如图20所示。施工前检查搅拌设备状态，内壁应湿润且不得留有明水。投料时间应与搅拌、布料、振捣时间相协调。搅拌出站混凝土应先进行试验检测，合格后方可使用。同时，应进行试块的制作。

2.6混凝土浇筑与养护

混凝土浇筑采用摊铺整平覆膜一体机。该设备由自动化布料机、数字化自动振捣整平机、自动滚平覆膜机组成，可实现混凝土自动化、流水化浇筑。

图20 UHPC桥面板混凝土拌和 下载原图

混凝土检测合格后，由桁吊吊装料斗完成布料机的送料。布料时，布料机挡杆下压至模具表面，同时布料斗沿模具短边方向进入初始布料位，打开布料门行走布料。行进过程自动进行，保持振平器与边模紧贴，将高出顶板的混凝土赶平，如图21所示。

图21 UHPC桥面板混凝土浇筑 下载原图

混凝土浇筑完成后应及时进行整个面板的覆膜，确保薄膜的全覆盖，如图22所示。

图22 UHPC桥面板覆膜 下载原图

2.7养护及拆模

(1)静置养护及拆模。

UHPC桥面板浇筑完成后，通过接通临时蒸汽管道至模板下方进行蒸养，并采用篷布对模板进行全覆盖，确保在不低于20℃条件下静置养护24 h, 如图23所示。

图23 UHPC桥面板静置保温措施 下载原图

静置养护完成后，开始松模具拉力板上的钢筋定位螺栓，拆除边定位拉力板、边模、芯模及钢筋张紧爬锥，如图24所示。

图24 UHPC桥面板拆模效果及移梁 下载原图

(2)高温蒸养。

拆模完成后，通过模板小车将桥面板与底模整体运输至高温蒸养棚进行高温蒸养。升降温速率不大于15℃/h, 恒温期温度保持在90℃±1℃,恒温48 h。

2.8桥面板起吊与存放

利用底模小车将桥面板与模板整体移出蒸养棚，再进行底模拆卸吊装，最后利用龙门吊直接提升，如图25所示。

图25 UHPC桥面板整体移出蒸养棚后起吊 下载原图

单块桥面板设置4个吊点，每个吊点位置设置4根ϕ32 mm精轧螺纹钢，并采用扁担形吊具进行吊装。

UHPC桥面板分5～6层存放至存放台座上，如图26所示。桥面板与台座之间，以及每层桥面板之间，均设置4块混凝土垫块。垫块采用C30混凝土，高60 cm, 平面尺寸为30 cm×30 cm。

图26 桥面板存放 下载原图

3 施工注意事项

(1）原材料方面，由于采用改性活性粉末混凝土，因此对于细集料技术指标要求高。施工时应设置专人进行料源地原材料质量控制，对细集料过筛，烘干，称重装袋。同时，需设置专用骨料存放仓库，隔绝环境因素对原材料的影响。

(2）混凝土静置及高温养护过程中，升降温速率严格按15℃/h的速率控制，避免升降温过快产生裂缝。

(3）桥面板采用4点存放，单个存放台座设置4个独立基础，易出现基础沉降不均，致使基础偏载。施工过程中应做好沉降观测，及时进行垫高，防止不均匀沉降造成的不利影响。

4 结语

UHPC超高性能混凝土预制板施工技术先进，工艺可行，具有较好的经济及质量效益，以及较大的推广价值。本文总结的UHPC预制桥面板施工工艺，可为其他类似工程提供借鉴。