Способы возведения монолитных железобетонных мостов

Речные береговые опоры больших мостов возводят из монолитного бетона в стационарной или в щитовой сборной деревянно опалубке. При большом числе опор с прямолинейными и криво линейными одинаковыми поверхностями стремятся многократн использовать сборную опалубку, выполняемую в виде ограниченного числа стандартных щитов (см. рис. 13.4 и 13.5). При постройке из монолитного бетона высоких опор эстакад и виадуков эффективна скользящая опалубка. На реках с сильным ледоходом, особенно в районах сурового климата, опоры сооружают, как правило, с облицовкой из естественных камней, и бетона повышенной плотности и прочности. Для возведения сборно-монолитных опор находят применение контурные бетонные железобетонные балки, изготавливаемые на полигоне и служащие опалубкой и конструктивным элементом опоры. После установки блоков ядро такой опоры заполняют монолитным бетоном.

После устройства фундамента на верхней его плоскости производят контрольную геодезическую разбивку для уточнения положения осей и контурных очертаний верхней части опор. Плоскость верха фундамента очищают для последующих работ по установке стационарной или сборно-щитовой опалубки. Элемент! опалубки в виде щитов, брусьев, строганых досок и металлических креплений подготавливают заранее на стройплощадке.

До начала бетонирования опор проверяют готовность установленной опалубки, ее размеры и закрепление, очищают от мусор место укладки бетонной смеси. Если опора армирована, то проверяют закрепление стержней и обеспечение размеров защитног слоя. Непосредственно перед бетонированием деревянную опалубку обильно смачивают водой, а стальную опалубку покрывают сс ставами, снижающими сцепление ее с бетоном.

Бетонная  или бутобетонная кладка монолитных опор должна иметь прочность и морозостойкость бетона не ниже указанных проекте. Для частей опор, расположенных   в агрессивной   сред* нужно применять бетоны повышенной плотности на сульфатостоких цементах. Бетонную смесь приготавливают в бетоносмесительных установках на строительной площадке или получают в виде товарного бетона, доставляемого к месту укладки с бетонных заводов.

Наибольшее  распространение для перевозки  бетонной смеси по суше получил автомобильный  транспорт. В тех случаях, когда смесь без дополнительных перегрузок может быть непосредственно выгружена по месту укладки, целесообразно транспортировать ее в автомобилях-самосвалах. Такие условия возникают, например при бетонировании фундаментов. Если смесь нужно поднимать для укладки, то могут быть применены бадьи, которые можно краном снять с автомобиля и поднять на необходимую высоту к месту укладки. При сооружении речных опор автомобильный транспорт комбинируют с водным. В подобных случаях необходима перегрузка бадей с бетонной смесью с берега на плавучие средства.

Вертикальная  транспортировка бетонной смеси  обеспечивается с помощью кранов различного вида, обычно используемых и для других работ (подачи и установки  опалубки, арматуры, облицовки и т. д.) Наиболее удобны автомобильные и гусеничные самоходные краны, стационарные стреловые краны с радиусом действия стрелы на всю площадь опоры. При недостаточном вылете стрелы самоходного крана (например, при большой длине опоры) должна быть обеспечена возможность его перемещения вдоль длинной стороны. Наряду со стреловыми кранами могут быть использованы портальные или козловые краны, передвигаемые вдочь оси моста или вдоль большей стороны опоры, а также кабель-краны. Для бетонирования речных опор применяют плавучие краны, специальные бетононасосы и т. п.

Бетонную  смесь опускают внутрь опалубки, выгружая ее на уровне бетонирования непосредственно  у места укладки. Высота свободного сбрасывания смеси не должна быть более 3 м. Если смесь не удается подать сразу к месту укладки, то ее разгружают в промежуточный расходный бункер, расположенный на верхнем уровне опалубки. Из бункера (рис. 14.1, а) смесь распределяют по площади опоры вибролотками, по стальным или деревянным трубам или развозят тачками. Стальные трубы (рис. 14.1, б) для подачи бетонной смеси выполняют из отдельных звеньев конической формы. По мере бетонирования трубы укорачивают, снимая нижние звенья. Деревянные трубы (рештаки) устраивают тоже из отдельных звеньев (рис. 14.1, в), постепенно удаляемых в процессе бетонирования. Расстояние между трубами принимают не более 4 м. Под трубами укладывают деревянные или стальные щиты, с которых смесь снимают лопатами и разравнивают слоями по площади бетонирования.

Укладка бетонной смеси должна обеспечивать монолитность и плотность бетонной кладки. Для этого каждый слой смеси нужно уложить на предыдущий до начала скатывания последнего. С этой целью бетонируют безостановочно и по возможности на полную высоту опоры. При вынужденных перерывах

в создаваемых  рабочих швах обеспечивают хорошее  сцепление последующей бетонной кладки с ранее уложенной.

Для повышения  трещиностойкости и долговечности бетонных опор нужно избегать устройства рабочих швов в пределах колебания уровня льда в реке. Для повышения сцепления нового бетона со старым по плоскости рабочих швов перед перерывом бетонирования в незатвердевший бетон погружают короткие стержни арматуры диаметром 16—20 мм пли укладывают удлиненные осколки камней. Возобновляют укладку смеси не ранее срока схватывания прежде уложенного бетона. Желательно, чтобы прочность этого бетона к началу последующей укладки смеси была бы не менее 5 МПа. Перед бетонированием с поверхности рабочего шва стальными щетками удаляют цементную пленку и пневматическими молотками насекают бетон, устраивая поверхность шероховатой. До укладки смеси поверхность шва тщательно промывают струей напорной воды н затем наносят слой цементного раствора толщиной 1,5—2,0 см того же состава, что и бетонная смесь. После этого (до схватывания раствора) продолжают бетонирование. Выполненные таким способом рабочие швы обеспечивают достаточно хорошее сцепление старого бетона с новым. В местах, где шов располагается в сильно напряженном сечении конструкции, для повышения сцепления старого бетона с новым рекомендуется применять полимерный клей, нанося его непосредственно перед укладкой смеси тонким слоем на поверхность ранее уложенного бетона.

При небольшой  площади бетонирования смесь  укладывают горизонтальными слоями. Толщина слоя зависит от типа и мощности применяемых вибраторов. При внутренних вибраторах толщину слоя назначают от 25 до 40 см, но не более  1,25 длины рабочей части вибратора,   при  поверхностных — от 10 до 20 см.    Рис. 14.2. Схема бетонирования устоя:

. При пластичных  смесях с осадкой конуса 2—6  см, рекомендуемых для массивных  бетонных опор, угол наклона слоя  допускают не круче 30°. При  таком способе значительно снижается  интенсивность подачи смеси, а следовательно, не требуется высокая производительность бетоносмесительных установок.

Большие массивы  делят но площади и по высоте на отдельные секции, которые бетонируют поочередно. Порядок бетонирования секций назначают так, чтобы к моменту укладки смеси в одну из секций бетон, примыкающий к ней, уже приобрел прочность, допускающую снятие вертикальной опалубки. Монолитность этой кладки достигается устройством хорошо подготовленных вертикальных и горизонтальных рабочих швов между секциями.

Площадь каждой секции при минимальной высоте 2 м рекомендуется принимать не менее 50 м². Вертикальные швы в двух смежных по высоте ярусах секций нужно располагать в перевязку. Например, при общей высоте устоя арочного моста 9 м устраивается три яруса (рис. 14.2) с площадью каждой секции 100 м². При площади горизонтального сечения нижней части устоя с 540 м² деление на секции позволяет снизить часовую потребность смеси в 5 раз.

Деление больших  массивов на блоки не только облегчает  их бетонирование, но и помогает сократить  поверхностные трещины в опорах. При твердении бетонного массива  температура внутри его значительно  повышается за счет тепла, выделяемого  при гидратации цемента, в то же время наружный слой его, соприкасающийся с воздухом, охлаждается быстрее. В результате в наружных слоях бетона возникают большие растягивающие напряжения и появляются поверхностные трещины; этому способствует также более интенсивная усадка бетонной смеси в поверхностных слоях.

Для уменьшения расхода цемента в бетонную смесь  добавляют крупный камень («изюм») в количестве до 20% общего объема. Прочность и морозостойкость такого камня должны быть не меньше, чем у крупного заполнителя. Камень должен быть без окатанных поверхностей, с минимальным размером 15 см и максимальным — не больше 1/3 размера сечения бетонируемой конструкции в уровне укладки камня. Камни укладывают в свежую смесь равномерно по площади бетонируемого слоя с просветами между

Бетонирование в скользящей опалубке

Конструкции высоких  опор эстакад и виадуков с цилиндрической поверхностью или небольшой коничностью наружных граней бетонируют в скользящей инвентарной опалубке в виде стальных щитов высотой 1,2—1,5 м, замкнутых по периметру и расположенных в один ярус. По мере укладки бетонной смеси со скоростью, которая обеспечивает схватывание бетона в нижней части, выходящей из опалубки, скользящую опалубку поднимают различного вида механизмами. Бетонную смесь применяют с осадкой конуса в пределах 3—5 см.

Металлическую скользящую опалубку (рис. 14.5) поднимают  ручными винтовыми домкратами. С  этой целью вверху щитов по периметру  опоры располагают через 2—3 м  ручные винтовые или гидравлические домкраты, соединенные с опалубкой. Домкраты опирают на вертикальные стержни диаметром 25—30 мм, устанавливаемые в теле опоры по ее периметру. Винтовой ручной домкрат грузоподъемностью до 2,5 т представляет собой трубчатый винт с наружной нарезкой. На верхнем конце винта расположена

головка домкрата, которой посредством заложенных в ее патрубков четырех рычагов поворачивают винт и поднимают опалубку. Нижняя часть трубки домкрата с помощью подвижной буксы и плашек удерживает винты на вертикальных стержнях, расположенных по периметру опор. Создание конических поверхностей опоры достигается с помощью стяжных винтоз и клиновидных угловых фасопок, которые скользят по роликам, установленным между ребрами опалубки. По мере бетонирования и подъема скользящей опалубки ведется осмотр и дополнительная обработка поверхности бетона, выходящей из опалубки. С этой целью к скользящим опалубочным щитам прикрепляют снизу по периметру опоры подвесные подмости для выполнения отделочных работ. Во избежание высыхания свежего бетона понизу опалубки закрепляют полотнища («юбку»), охватывающие весь периметр забетонированной опоры и увлажняемые водой, поступающей по шлангу. С целью облегчения подъема скользящей опалубки на поверхности ее металлической обшивки можно закреплять на шурупах листы полиэтилена или фторопласта толщиной 2—3 мм. В этом случае значительно снижаются усилия трения опалубки по уложенному бетонному слою. Бетонируют в скользящей опалубке обычно в теплое время года.

Особенности постройки опор в зимнее время

Зимние условия  для строительства опор начинаются при низких среднесуточных температурах, но ire ниже +5°С. В этих условиях опоры (как и другие монолитные конструкции) бетонируют с соблюдением мер, обеспечивающих доброкачественность кладки. Нужно учитывать, что при температуре ниже +5°С, твердение резко замедляется, а ниже 0°С практически прекращается.

Замораживание неокрепшего бетона вызывает внутреннее давление or замерзания воды с образованием льда.

Во избежание  таких явлений прочность к  моменту замораживания должна быть для бетонных конструкций не менее 70% от проектной, для железобетонных — 80%, а для железобетонных сван и оболочек— 100%. (Каменную кладку опор нужно выдерживать в тепле не менее семи дней с температурой среды не ниже +10°С.) Для бетонной (каменной) кладки весьма важно во время твердения поддерживать влажную среду.

Методы бетонирования  различных конструкций в зимний период па строительной площадке выбирают с учетом ожидаемой температуры воздуха, размеров и формы конструкций. В случае кратковременных заморозков до минус 3 °С бетонировать массивные опоры можно в обычной опалубке. При этом температуру укладываемой смеси рекомендуется иметь не ниже +10°С. По окончании бетонирования верхнюю поверхность конструкции нужно утеплять.

При более низких температурах воздуха можно бетонировать по способу термоса в утепленной опалубке с защитным верхним покрытием; применять электропрогрев, пли паропрогрев, вводить в смесь химические добавки, понижающие температуру замерзания воды в бетоне (холодный бетон).

Способ термоса  — это способ твердения бетона в опалубке за счет тепла, введенного подогретой смесью, а также тепла, возникающего от химической реакции твердевшего цемента (экзо-термин) Запас тепла должен соответствовать его расходу на остывание бетона до набора требуемой прочности. Чем массивнее конструкция и ниже модуль поверхности, т е отношение охлаждаемой поверхности к ее объему, тем больше выделяется экзотермического тепла, и тем эффективнее применение способа (модуль поверхности должен быть не менее 8). Данный способ наиболее распространен при бетонировании в зимних условиях