淺談現(xiàn)澆箱梁裂縫控制

葛 虹

(南通市順通公路交通工程檢測(cè)有限公司，江蘇 南通 226371)

通州灣至通洋高速公路快速通道起于已建成的平海公路一期，止于通洋高速公路騎岸互通，全長(zhǎng)7.444公里，采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度100km/h。TK－LJ2標(biāo)段跨平海公路大橋分離式立交橋全長(zhǎng)655m，跨徑為:7*30組合箱梁+(4*30+3*30)現(xiàn)澆箱梁+(21+2*30)組合箱梁+5*30組合箱梁。到2013年9月，跨平海公路分離式立交橋下部結(jié)構(gòu)基本結(jié)束，已進(jìn)入上部結(jié)構(gòu)的施工。跨平海公路部位是全線最大的連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)澆方法施工。該工程的主要特點(diǎn):一是工程量大，工期緊，二是現(xiàn)場(chǎng)涉及橋下輔道交叉作業(yè)，施工管理困難，三是要確保創(chuàng)精品工程。

預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁以其結(jié)構(gòu)剛度大、整體性能好、跨度大、變形小、抗震性能好、行車舒適和外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，加上橋型的設(shè)計(jì)和施工均較成熟，成橋后養(yǎng)護(hù)工作量小等特點(diǎn)，在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到比較廣泛的應(yīng)用。然而，這種橋型也存在著明顯缺陷，即裂縫問(wèn)題。

在跨平海公路分離式立交橋現(xiàn)澆箱梁施工過(guò)程中，各參建單位通過(guò)對(duì)現(xiàn)澆箱梁常見(jiàn)裂縫分析，從支架作業(yè)、混凝土選材、配合比設(shè)計(jì)及施工工藝方面落實(shí)各項(xiàng)措施，對(duì)現(xiàn)澆箱梁混凝土的裂縫進(jìn)行了有效控制。

一、現(xiàn)澆箱梁施工常見(jiàn)裂縫產(chǎn)生及分析

現(xiàn)澆鋼筋砼箱梁經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些裂縫，其中大部分裂縫與箱梁本身的結(jié)構(gòu)類型有關(guān)，裂縫細(xì)小，屬正常裂縫。但實(shí)際施工過(guò)程中由于施工工藝不規(guī)范等原因，會(huì)導(dǎo)致部分箱梁出現(xiàn)一些非正常裂縫，直接影響現(xiàn)澆箱梁的正常使用和美觀。鋼筋混凝土箱梁的非正常裂縫產(chǎn)生原因主要包括以下幾類:

(1)支架作業(yè)造成的裂縫

支架搭設(shè)和拆除作業(yè)與現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的成敗有直接的關(guān)系。若地基和支架的承重力不足，在箱梁混凝土澆注和養(yǎng)生期間會(huì)由于支架不均勻沉降導(dǎo)致箱梁混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫甚至垮塌。在箱梁自身混凝土強(qiáng)度不足和預(yù)應(yīng)力體系構(gòu)建不完善的情況下，支架拆除后會(huì)因?yàn)榛炷恋男熳兪瓜淞毫旱缀椭С刑帢蛎娈a(chǎn)生裂縫。

(2)混凝土自身原因

混凝土在硬化過(guò)程中，當(dāng)收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)其本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)混凝土就會(huì)開(kāi)裂?；炷恋氖湛s主要是溫縮和干縮。

溫縮:混凝土在強(qiáng)度增長(zhǎng)期間，混凝土里水泥等膠凝材料的水化反應(yīng)是一個(gè)放熱的反應(yīng)，這種反應(yīng)將使混凝土內(nèi)部溫度升高，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)拉應(yīng)力。待水化反應(yīng)減慢以后，溫度的下降使混凝土體積收縮，從而在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。

干縮:混凝土在凝結(jié)和養(yǎng)生期間，由于環(huán)境改變和水分蒸發(fā)，引起混凝土膠凝材料失水緊縮。混凝土干縮的主要因素在于骨料的吸水率、水泥成分、混凝土拌合物用水量對(duì)混凝土收縮徐變的影響以及周圍介質(zhì)的溫度、濕度和養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土收縮徐變的影響。

(3)混凝土施工工藝造成的裂縫

混凝土配料不準(zhǔn)確、拌合不均勻，會(huì)造成構(gòu)件混凝土強(qiáng)度不均勻，在荷載作用下易在薄弱部位形成裂縫;混凝土振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成粗細(xì)骨料離析，漿體上浮后在箱梁上表面發(fā)生收縮裂縫?；炷翝仓尚秃蠼禍剡^(guò)快和養(yǎng)護(hù)方式不當(dāng)，會(huì)造成現(xiàn)澆箱梁局部裂縫。

二、現(xiàn)澆箱梁混凝土裂縫的控制措施

(1)支架作業(yè)控制

對(duì)支架地基進(jìn)行計(jì)真處理以避免支架的不均勻沉降，先清除淤泥及部分底層上，并分層回填碾壓。

為了檢查支架的整理穩(wěn)定性及支架基礎(chǔ)的實(shí)際承載能力和支架的彈性變形，客服混凝土澆筑過(guò)程中支架的不均勻沉降，避免箱梁混凝土因不均勻沉降出現(xiàn)裂縫，滿堂支架在澆筑混凝土前用與需承受全部荷載的1.2倍重量的沙袋進(jìn)行預(yù)壓。在預(yù)壓過(guò)程中順橋向每五米布置一個(gè)支架沉降觀測(cè)斷面，每個(gè)斷面在底板布置3點(diǎn)，左右翼板各1點(diǎn)。施工單位專門(mén)落實(shí)測(cè)量人員，在加載過(guò)程中按不同荷載等級(jí)逐級(jí)觀測(cè)，在加載完成后每12小時(shí)觀測(cè)，繪制時(shí)間－沉降曲線。在持續(xù)預(yù)壓7天以上及達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)3天以后，經(jīng)過(guò)監(jiān)理驗(yàn)收后方卸載預(yù)壓土。

在現(xiàn)澆箱梁建立預(yù)應(yīng)力體系后拆除支架。在工期允許的情況下，拆除時(shí)間應(yīng)盡量延長(zhǎng)。拆架時(shí)先翼板、后底板，并從跨中對(duì)稱地向兩邊依次拆除。支架拆卸空出一定空間后，方拆除底模板。

(2)混凝土的選材和配合比設(shè)計(jì)

為了降低混凝土的水化熱，減少混凝土的收縮，針對(duì)跨平海公路分離式立交橋現(xiàn)箱梁施工特點(diǎn)，試驗(yàn)室在混凝土原材料選擇和配合比設(shè)計(jì)上提出了明確的要求。

1、水泥:

選用水化熱低、標(biāo)號(hào)高的P.O52.5普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，從而減少混凝土單位水泥用量、提高早期抗拉強(qiáng)度、降低水化熱。

2、骨料

采用級(jí)配良好的集料，并限制集料中的含泥量。一是考慮到混凝土中粗集料含量大和骨料品種對(duì)混凝土收縮的影像，在粗骨料方面選用石灰?guī)r質(zhì)5－25mm連續(xù)級(jí)配碎石。二是在細(xì)骨料方面選用長(zhǎng)江中粗砂，粗細(xì)骨料級(jí)配良好時(shí)，空隙小，可減少混凝土漿體含量。三是嚴(yán)格按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)程》控制集料含泥量，保證混凝土抗拉強(qiáng)度和耐久性，減少混凝土的收縮。

3、外加劑

在保證混凝土強(qiáng)度和工作性的前提下，為盡可能地降低單位水泥用量，減少混凝土水化熱，試驗(yàn)室在跨平海公路分離式立交橋現(xiàn)澆箱梁混凝土中摻加了高效緩凝減水劑。通過(guò)減水劑的使用也延緩了混凝土升溫時(shí)間和提高了混凝土經(jīng)濟(jì)性。

4、配合比設(shè)計(jì)與確定

混凝土拌合物坍落度過(guò)大，在澆筑和振搗過(guò)程中骨實(shí)的沉降就越劇烈，造成硬化后混凝土內(nèi)外應(yīng)力的不均勻而產(chǎn)生裂縫?；炷僚浜媳戎猩奥室膊灰诉^(guò)大，過(guò)大直接影響強(qiáng)度，過(guò)小又容易出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象，可根據(jù)粗集料空隙率和細(xì)集料細(xì)度模數(shù)選出理論用量。結(jié)合以上分析，本工程選用混凝土坍落度140～160mm，混凝土砂率選用0.39。

南通市通州灣至通洋高速公路快速通道現(xiàn)場(chǎng)辦中心試驗(yàn)室與監(jiān)理組、施工單位試驗(yàn)室共同合作，經(jīng)過(guò)一次又一次的反復(fù)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)幾種配合比的比較，得出最佳試驗(yàn)室配合比:

水泥:砂:碎石:水:外加劑 =430:727:1137:159:5.16

(3)混凝土的施工工藝控制

1、澆筑混凝土前，對(duì)支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件進(jìn)行檢查，對(duì)模板內(nèi)的雜物、積水等進(jìn)行清理。同時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備的完好狀態(tài)，以保障砼梁連續(xù)澆筑。

2、箱梁混凝土采用泵送，縱向分段、橫向分層澆筑，混凝土下坡端往上坡端澆筑。第一次澆筑底板和腹下梗肋，底板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，立芯模綁扎頂板鋼筋。第二次澆筑剩余部分，澆筑前鑿除第一層混凝土表面浮漿，用水沖洗干凈且鋪設(shè)一層高強(qiáng)砂漿。

3、在混凝土澆筑過(guò)程中經(jīng)常檢查混凝土的工作性，對(duì)拌合不均勻和坍落度不符合要求的混凝土堅(jiān)決退還。混凝土振搗以50型棒為主，30型棒為輔，由專人統(tǒng)一指揮振搗。在施工時(shí)配10名振搗工人保證混凝土搗實(shí)的質(zhì)量，堅(jiān)決避免漏振。用插入式振搗器振搗混凝土?xí)r，振搗器與側(cè)模保持5～10cm的距離，避免碰撞模板、波紋管和其他預(yù)埋件，每棒振搗時(shí)間25－30秒。

4、混凝土澆注完畢，接近初凝后，采用木模子每間隔約半小時(shí)左右搓壓一次表面，搓壓后的表面為粗面，不直接壓光然后用塑料刷作拉毛處理，終凝后用土工布覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。

5、在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中采取了保溫和緩慢降溫的辦法，控制本工程混凝土溫度收縮裂縫。養(yǎng)護(hù)時(shí)控制升溫速度不大于15℃/小時(shí)，降溫速度不大于 10℃/小時(shí)，并緩慢暴露砼，避免急熱。

三、實(shí)施效果與工程質(zhì)量

跨平海公路大橋分離式立交橋的現(xiàn)澆箱梁施工有兩個(gè)月多時(shí)間，每次拆除箱梁內(nèi)模與外模是均未發(fā)現(xiàn)有裂縫生成。圓滿的達(dá)到了工程效果。

四、結(jié)論

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制雖然一直是令人們頭痛的問(wèn)題。但通過(guò)支架作業(yè)的保證，混凝土配合比選材優(yōu)良，配合比設(shè)計(jì)合理優(yōu)化等環(huán)節(jié)的控制，可以有效提高現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)的自身質(zhì)量。在施工過(guò)程中對(duì)混凝土澆筑、振搗、抹面和養(yǎng)護(hù)工藝的精心把控，可以極大的減少混凝土表面裂縫的產(chǎn)生，提高結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量。