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【摘要】随着我国建筑行业日新月异的发展和对工程质量的不断提高，饰面清水混凝土在施工中得到越来越多的运用，在新建兰新铁路第二双线建设中，根据设计及施工要求，在曲面桥墩施工中成功钻研并运用了清水饰面混凝土施工技术，满足了业主及设计对清水饰面混凝土的表面观感及造型要求，为我们国家今后在工程施工中遇到类似情况提供了相关经验及有力依据。
【关键词】饰面清水混凝土桥墩施工技术
1、饰面清水混凝土质量要求
根据《铁路桥涵施工规范》（TB10203--2002）和《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210--2002）对混凝土的要求，并参考国内相关清水混凝土的技术标准，制定本工程清水混凝土质量验收标准如下：
1）实体质量满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的要求，钢筋保护层厚度满足设计要求。
2）外观质量表现混凝土的自然色，在同一视觉空间内表面色泽均匀一致；自然光下，饰面清水混凝土4m处肉眼看不到明显色差。颜色为统一暖灰白色。
3）几何与外观尺寸表现垂直度、平整度按《建筑结构长城杯工程质量评审标
准》DB/01-69-2003规定的方法检验，单曲双曲面造型要求拱线、拱面几何尺寸准确、圆滑及顺滑。
4）表面质量不得出现露筋、夹渣、蜂窝、麻面、砂带、冷接缝、明显气泡、碰撞缺陷；无裂缝和两面损伤等。混凝土表面不应有灰浆渗漏现象，不得受到污染和出现斑迹；表面裂缝宽度≤0.15mm。
5）表面气泡不允许有面积大于20mm2的气泡。每m2范围内10~20mm的气泡不得多于3个。
6）分格缝直线度混凝土分格缝整齐均匀，深度一致、棱角清晰，直线度偏差≤2mm。
7）模板接缝模板接缝印迹整齐、均匀，在同一视觉空间内不能存在较大误差（模板错台控制在1mm，模板之间的缝宽≤1mm），其表观效果如同一条铅笔线，横平竖直、水平交圈、竖向成线。
8）表面修整混凝土修补面积≤0.1%总面积。
2、饰面清水混凝土施工工艺
墩身混凝土施工工艺流程见下图
2.1模板工程
经过对木模板、钢化玻璃模板及钢模板等3种模板体系从加工曲面的形成、装拼效果、施工质量、造价等方面进行深入的调查、比较与试验，最终选择了常用的钢模板。
2.1.1模板设计
1)由于本工程桥墩结构体积大，墩柱模板采用156系列自稳定性钢模板：面板选用6mm的Q235（GB700）热轧原平钢板，环肋通长、竖肋间断，材料均为-150×12；圆法兰、竖边框均为-150×14，均焊接加劲三角片。墩帽模板环肋下面设置└80×8支
点，对应支点位置环肋上焊接加劲三角片，模板安装后对应支点位置布置竖向支撑。
2）为保证外观效果，防止漏浆，模板高度拼缝均采用企口连接。具体构造为：下节模板的上边框处为子口，上节模板的下边框为母口，子口5mm，母口4mm，边框间留1mm间隙，保证模板面板拼缝质量。模板竖边框拼缝处采用平口连接，平口连接面板超出边框0.5~1mm，保证面板连接紧密。
3）模板连接模板竖边框用M20×60（双排，错列布置）连接螺栓组装成柱模；为保证面板拼缝不错台，边框设定位销孔，定位销孔按间距≤1mm布置。高度方向拼接采用M24×60连接螺栓。
4）墩帽模板尺寸大、易变形。模板外设置3层加强桁架（见图2），桁架内弦杆采用[10、外弦杆采用I10、腹杆采用φ57mm×3.5mm钢管与墩帽模板紧肋通过12mm厚连接耳板焊接成整体。桁架层间采用└63×6竖杆、剪刀撑连成整体。
2.1.2模板处理
1）模板进场后，采用枕木将其垫起与地面相距20cm左右，确保模板不受场区泥土污染。采用弧形卡尺进行模板圆弧、曲线弧段平整度的检查。
2）对验收合格模板的除锈采用角磨机进行初打磨，然后再采用粗砂纸进行精细打磨，直到露出金属本质色泽。除锈后将模板的油污及锈漆冲洗干净，模板表面干燥后涂刷BT-20模板漆，涂刷须均匀，涂刷完毕采用干净的塑料薄膜将模板覆盖。
2.1.3 模板拼装
1）模板拼装采用汽车吊与人工配合的方式进行。在模板拼装前，先进行模板平面位置测量放线，并对模板底面采用砂浆找平；模板安装之前对墩底标高进行精确测设，确保标高及平面位置准确无误。
2）在模板安装前，先采用模板定位销进行定位，再对局部拼缝、错台不合理的位置采用木锤敲打以及调整螺栓的方式进行调整，直至模板拼缝及错台≤1mm。
3）模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。从下向上逐层安装，在第1层模板安装、调整完毕并固定后再进行上层模板的安装；模板接缝采用2~3mm的橡胶垫填塞，确保混凝土浇筑过程中不漏浆。
2.2钢筋工程
本工程桥墩最大钢筋用量约为40t，钢筋绑扎工序十分复杂。现场钢筋绑扎时重点考虑钢筋的绑扎顺序、搭接类型及钢筋的保护层厚度等因素对混凝土质量的影响。
2.2.1钢筋制作及安装
1)钢筋加工考虑钢筋的叠放位置和穿插顺序,根据钢筋的占位避让关系确定加工尺寸。重点考虑钢筋接头形式、接头位置、搭接长度、锚固长度等对钢筋绑扎影响的控制点，通长钢筋应考虑端头弯钩方向控制，以保证钢筋总长度及钢筋位置的准确。各种钢筋下料及成型的第一件产品必须自检无误后方可成批生产，外形尺寸较复杂的由钢筋工长和质检员检查认可后方可继续生产。
2）钢筋安装钢筋要保持清洁，无明显水锈，不得带有油污、泥土；保证钢筋定位，任何情况下都不得出现露筋现象；钢筋绑扎牢固，丝尾朝向墩内，每一竖向及水平钢筋交叉点均绑扎；钢筋保护层采用4点式混凝土垫块按梅花形放置，每㎡不得少于4块，为确保垫块颜色与混凝土的颜色接近，混凝土保护层垫块采用与桥墩相同配合比及同一厂家的原材料进行预制。
2.3 混凝土工程
2.3.1混凝土配合比设计
本工程桥墩混凝土设计为C40混凝土，通过多次试配，最终确定配合比（kg/m3）为：水泥：砂：石子：水：矿粉：粉煤灰：外加剂=230：725：1135：165：70：80：3.8。混凝土原材料严格按照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]15号）执行。
1）水泥选用42.5MPa（低碱）水泥，水泥细度为1.1%，标准稠度用水量通过试验检测为25.6%，初、终凝时间分别为120、198min。
2）碎石料径5~31.5mm，其中5~16mm的碎石占50%，16~31.5mm的碎石占50%。
3）砂采用河砂中砂，料径为2.3~3.0mm。
2.3.2混凝土浇筑
由于桥墩混凝土体量较大，再加上墩帽部位分布有纵横12层φ25钢筋网片，钢筋网孔的间距为15cm，钢筋十分密集。因此，桥墩墩帽钢筋的绑扎一次完成，混凝土浇筑分两次进行。第1次混凝土浇筑至墩帽圆弧曲面中部，待第一层混凝土初凝前再进行剩余混凝土的浇筑。
混凝土分层浇筑振捣，每层厚度控制在30~40cm（每2车混凝土作为1层控制面），为确保混凝土振捣点分布的合理性，现场采用钢筋方格网进行控制（钢筋方格网孔为50cm×50cm），每次振捣从钢筋方格网中心位置下振捣棒（见图4）；振捣棒伸入下层混凝土中10cm左右。每个振捣点振捣至混凝土表面不再冒出气泡，出现平坦泛浆炎止。采用插入式振动器，振捣时严禁碰撞模板。混凝土浇筑速度控制在1.0~1.5m/h，混凝土下料时，从中心向四周均匀布料。在混凝土浇筑过程中应注意以下几点：
1）墩身混凝土与承台接触面必须采用人工进行凿毛处理，并用清水冲洗干净，在浇筑墩帽混凝土之前不得有积水以及浮渣等杂质。
2）为防止墩底发生烂根现象，在墩身第1次混凝土浇筑前，先采用同混凝土配合比的无石水泥砂浆对模板底部周边接缝进行垫底，厚度控制在5cm左右。
3）混凝土的下料口高度不能超过1m，防止混凝土飞溅到模板上影响桥墩的外观质量。混凝土下料时，从桥墩中心位置下料，并向周边均匀布料，避免桥墩模板一侧压力过大影响模板的稳定性。
4）在混凝土浇筑过程中，随时控制混凝土泌水率，泌水率不得过大；在浇筑过程中，如果混凝土表面有积水，应及时将积水排出。
5）在桥墩混凝土浇筑完毕后、混凝土初凝前清除模板附近的浮浆至露出石子，并用铁抹子进行抹压、收光；确保混凝土面与模板顶面平齐，以保证混凝土颜色统一、接缝平整。
6）挑选具有混凝土振捣合格证的工人进行振捣作业，且不得随意更换人员。
7）浇筑过程中指定专人進行观测，若模板发生变形，须立即停止浇筑，采取加固措施。
2.3.3混凝土养护及成品保护
1）墩身混凝土模板应保持3d后拆除，拆模过程中对混凝土外观质量进行保护，不得损伤混凝土表面。混凝土拆模后采用塑料薄膜进行包裹，养护时间不少于7d；在冬季施工时，混凝土表面不得洒水，采用塑料薄膜包裹后，以围裹毡布的方式进行养护，养护时间不少于14d。
2）因为本工程后续工作较多，为确保桥墩饰面清水混凝土外观不受损伤，在混凝土养护期限满后，重新采用塑料薄膜将桥墩包裹，在桥墩外围采用5层板包裹，并在桥墩顶部作好防排水措施。
3、结语
通过重点从混凝土原材料的选用和配合比的设计、钢模板加工与安装、钢筋的绑扎以及混凝土浇筑等4个方面进行有效控制，桥墩的饰面清水质量达到了建设单位及监理单位所制定的指标要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】饰面清水混凝土桥墩施工技术
1、饰面清水混凝土质量要求
根据《铁路桥涵施工规范》（TB10203--2002）和《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210--2002）对混凝土的要求，并参考国内相关清水混凝土的技术标准，制定本工程清水混凝土质量验收标准如下：
1）实体质量满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的要求，钢筋保护层厚度满足设计要求。
2）外观质量表现混凝土的自然色，在同一视觉空间内表面色泽均匀一致；自然光下，饰面清水混凝土4m处肉眼看不到明显色差。颜色为统一暖灰白色。
3）几何与外观尺寸表现垂直度、平整度按《建筑结构长城杯工程质量评审标
准》DB/01-69-2003规定的方法检验，单曲双曲面造型要求拱线、拱面几何尺寸准确、圆滑及顺滑。
4）表面质量不得出现露筋、夹渣、蜂窝、麻面、砂带、冷接缝、明显气泡、碰撞缺陷；无裂缝和两面损伤等。混凝土表面不应有灰浆渗漏现象，不得受到污染和出现斑迹；表面裂缝宽度≤0.15mm。
5）表面气泡不允许有面积大于20mm2的气泡。每m2范围内10~20mm的气泡不得多于3个。
6）分格缝直线度混凝土分格缝整齐均匀，深度一致、棱角清晰，直线度偏差≤2mm。
7）模板接缝模板接缝印迹整齐、均匀，在同一视觉空间内不能存在较大误差（模板错台控制在1mm，模板之间的缝宽≤1mm），其表观效果如同一条铅笔线，横平竖直、水平交圈、竖向成线。
8）表面修整混凝土修补面积≤0.1%总面积。
2、饰面清水混凝土施工工艺
墩身混凝土施工工艺流程见下图
2.1模板工程
经过对木模板、钢化玻璃模板及钢模板等3种模板体系从加工曲面的形成、装拼效果、施工质量、造价等方面进行深入的调查、比较与试验，最终选择了常用的钢模板。
2.1.1模板设计
1)由于本工程桥墩结构体积大，墩柱模板采用156系列自稳定性钢模板：面板选用6mm的Q235（GB700）热轧原平钢板，环肋通长、竖肋间断，材料均为-150×12；圆法兰、竖边框均为-150×14，均焊接加劲三角片。墩帽模板环肋下面设置└80×8支
点，对应支点位置环肋上焊接加劲三角片，模板安装后对应支点位置布置竖向支撑。
2）为保证外观效果，防止漏浆，模板高度拼缝均采用企口连接。具体构造为：下节模板的上边框处为子口，上节模板的下边框为母口，子口5mm，母口4mm，边框间留1mm间隙，保证模板面板拼缝质量。模板竖边框拼缝处采用平口连接，平口连接面板超出边框0.5~1mm，保证面板连接紧密。
3）模板连接模板竖边框用M20×60（双排，错列布置）连接螺栓组装成柱模；为保证面板拼缝不错台，边框设定位销孔，定位销孔按间距≤1mm布置。高度方向拼接采用M24×60连接螺栓。
4）墩帽模板尺寸大、易变形。模板外设置3层加强桁架（见图2），桁架内弦杆采用[10、外弦杆采用I10、腹杆采用φ57mm×3.5mm钢管与墩帽模板紧肋通过12mm厚连接耳板焊接成整体。桁架层间采用└63×6竖杆、剪刀撑连成整体。
2.1.2模板处理
1）模板进场后，采用枕木将其垫起与地面相距20cm左右，确保模板不受场区泥土污染。采用弧形卡尺进行模板圆弧、曲线弧段平整度的检查。
2）对验收合格模板的除锈采用角磨机进行初打磨，然后再采用粗砂纸进行精细打磨，直到露出金属本质色泽。除锈后将模板的油污及锈漆冲洗干净，模板表面干燥后涂刷BT-20模板漆，涂刷须均匀，涂刷完毕采用干净的塑料薄膜将模板覆盖。
2.1.3 模板拼装
1）模板拼装采用汽车吊与人工配合的方式进行。在模板拼装前，先进行模板平面位置测量放线，并对模板底面采用砂浆找平；模板安装之前对墩底标高进行精确测设，确保标高及平面位置准确无误。
2）在模板安装前，先采用模板定位销进行定位，再对局部拼缝、错台不合理的位置采用木锤敲打以及调整螺栓的方式进行调整，直至模板拼缝及错台≤1mm。
3）模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。从下向上逐层安装，在第1层模板安装、调整完毕并固定后再进行上层模板的安装；模板接缝采用2~3mm的橡胶垫填塞，确保混凝土浇筑过程中不漏浆。
2.2钢筋工程
本工程桥墩最大钢筋用量约为40t，钢筋绑扎工序十分复杂。现场钢筋绑扎时重点考虑钢筋的绑扎顺序、搭接类型及钢筋的保护层厚度等因素对混凝土质量的影响。
2.2.1钢筋制作及安装
1)钢筋加工考虑钢筋的叠放位置和穿插顺序,根据钢筋的占位避让关系确定加工尺寸。重点考虑钢筋接头形式、接头位置、搭接长度、锚固长度等对钢筋绑扎影响的控制点，通长钢筋应考虑端头弯钩方向控制，以保证钢筋总长度及钢筋位置的准确。各种钢筋下料及成型的第一件产品必须自检无误后方可成批生产，外形尺寸较复杂的由钢筋工长和质检员检查认可后方可继续生产。
2）钢筋安装钢筋要保持清洁，无明显水锈，不得带有油污、泥土；保证钢筋定位，任何情况下都不得出现露筋现象；钢筋绑扎牢固，丝尾朝向墩内，每一竖向及水平钢筋交叉点均绑扎；钢筋保护层采用4点式混凝土垫块按梅花形放置，每㎡不得少于4块，为确保垫块颜色与混凝土的颜色接近，混凝土保护层垫块采用与桥墩相同配合比及同一厂家的原材料进行预制。
2.3 混凝土工程
2.3.1混凝土配合比设计
本工程桥墩混凝土设计为C40混凝土，通过多次试配，最终确定配合比（kg/m3）为：水泥：砂：石子：水：矿粉：粉煤灰：外加剂=230：725：1135：165：70：80：3.8。混凝土原材料严格按照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]15号）执行。
1）水泥选用42.5MPa（低碱）水泥，水泥细度为1.1%，标准稠度用水量通过试验检测为25.6%，初、终凝时间分别为120、198min。
2）碎石料径5~31.5mm，其中5~16mm的碎石占50%，16~31.5mm的碎石占50%。
3）砂采用河砂中砂，料径为2.3~3.0mm。
2.3.2混凝土浇筑
由于桥墩混凝土体量较大，再加上墩帽部位分布有纵横12层φ25钢筋网片，钢筋网孔的间距为15cm，钢筋十分密集。因此，桥墩墩帽钢筋的绑扎一次完成，混凝土浇筑分两次进行。第1次混凝土浇筑至墩帽圆弧曲面中部，待第一层混凝土初凝前再进行剩余混凝土的浇筑。
混凝土分层浇筑振捣，每层厚度控制在30~40cm（每2车混凝土作为1层控制面），为确保混凝土振捣点分布的合理性，现场采用钢筋方格网进行控制（钢筋方格网孔为50cm×50cm），每次振捣从钢筋方格网中心位置下振捣棒（见图4）；振捣棒伸入下层混凝土中10cm左右。每个振捣点振捣至混凝土表面不再冒出气泡，出现平坦泛浆炎止。采用插入式振动器，振捣时严禁碰撞模板。混凝土浇筑速度控制在1.0~1.5m/h，混凝土下料时，从中心向四周均匀布料。在混凝土浇筑过程中应注意以下几点：
1）墩身混凝土与承台接触面必须采用人工进行凿毛处理，并用清水冲洗干净，在浇筑墩帽混凝土之前不得有积水以及浮渣等杂质。
2）为防止墩底发生烂根现象，在墩身第1次混凝土浇筑前，先采用同混凝土配合比的无石水泥砂浆对模板底部周边接缝进行垫底，厚度控制在5cm左右。
3）混凝土的下料口高度不能超过1m，防止混凝土飞溅到模板上影响桥墩的外观质量。混凝土下料时，从桥墩中心位置下料，并向周边均匀布料，避免桥墩模板一侧压力过大影响模板的稳定性。
4）在混凝土浇筑过程中，随时控制混凝土泌水率，泌水率不得过大；在浇筑过程中，如果混凝土表面有积水，应及时将积水排出。
5）在桥墩混凝土浇筑完毕后、混凝土初凝前清除模板附近的浮浆至露出石子，并用铁抹子进行抹压、收光；确保混凝土面与模板顶面平齐，以保证混凝土颜色统一、接缝平整。
6）挑选具有混凝土振捣合格证的工人进行振捣作业，且不得随意更换人员。
7）浇筑过程中指定专人進行观测，若模板发生变形，须立即停止浇筑，采取加固措施。
2.3.3混凝土养护及成品保护
1）墩身混凝土模板应保持3d后拆除，拆模过程中对混凝土外观质量进行保护，不得损伤混凝土表面。混凝土拆模后采用塑料薄膜进行包裹，养护时间不少于7d；在冬季施工时，混凝土表面不得洒水，采用塑料薄膜包裹后，以围裹毡布的方式进行养护，养护时间不少于14d。
2）因为本工程后续工作较多，为确保桥墩饰面清水混凝土外观不受损伤，在混凝土养护期限满后，重新采用塑料薄膜将桥墩包裹，在桥墩外围采用5层板包裹，并在桥墩顶部作好防排水措施。
3、结语
通过重点从混凝土原材料的选用和配合比的设计、钢模板加工与安装、钢筋的绑扎以及混凝土浇筑等4个方面进行有效控制，桥墩的饰面清水质量达到了建设单位及监理单位所制定的指标要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。