淺談北方地區(qū)公路工程預(yù)應(yīng)力混凝土施工裂紋防治

文/王紅強(qiáng) 深圳中鐵二局工程有限公司神佳米高速公路項目部 518045

淺談北方地區(qū)公路工程預(yù)應(yīng)力混凝土施工裂紋防治

文/王紅強(qiáng) 深圳中鐵二局工程有限公司神佳米高速公路項目部 518045

在預(yù)應(yīng)力混凝土梁體施工完成之后，因為各種原因會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，對梁體帶來巨大危害。文中主要就北方地區(qū)公路工程預(yù)應(yīng)力混凝土施工裂紋防治分析探討。

混凝土；施工裂紋；防治。

引言

在預(yù)應(yīng)力混凝土梁體施工完成后，混凝土表面不同程度上會產(chǎn)生各種裂紋，寬度在0.01mm-0.2mm之間，更嚴(yán)重的會有超過0.2mm乃至更大的裂紋或裂縫，而在北方地區(qū)溫差較大的施工環(huán)境下，0.01mm-0.2mm之間的細(xì)小裂紋在溫度變化影響下，會逐漸加寬，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性及混凝土梁體的使用壽命。

工程實例：2014年10月，陜西神佳米高速公路項目施工柳溝大、中橋20m預(yù)制箱梁。在2014年11月下旬對梁體施工成品進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)，柳溝大橋9#-1梁片腹板位置發(fā)現(xiàn)裂紋，寬度約0.08mm，均在波紋管變坡點的位置，隨后展開排查，發(fā)現(xiàn)有20片20m箱梁有不同程度的裂紋，部分統(tǒng)計如（圖一）。

圖一：預(yù)制箱梁裂紋統(tǒng)計

為了確定是否為貫穿或者表面裂文，我們對裂紋處進(jìn)行了鉆孔取樣，發(fā)現(xiàn)裂紋深度約3cm，并發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)部有水滲出，表明預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)漿液凝固后有泌水現(xiàn)象，且一直存于鋼帶波紋管的包裹內(nèi)，無法滲出，也無法凝固。

案列裂紋原因分析：經(jīng)查施工記錄，9#-1梁片施工時間為2014.10.7日，當(dāng)日施工溫度10℃-20℃，混凝土澆筑施工過程正常。壓漿時間為2014.10.14，溫度為2℃-16℃，并室外平均溫度連續(xù)5日溫度低于5℃，已經(jīng)屬于冬季施工。進(jìn)行壓漿作業(yè)是上午施工，溫度約10℃，按照實驗室施工配合比進(jìn)行漿液配制，施工正常，壓漿過程正常。而在我們鉆孔取樣中發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)漿液有泌水現(xiàn)象，說明漿液配制沒有達(dá)到設(shè)計要求；裂紋基本產(chǎn)生于孔道范圍附近，在進(jìn)行鉆孔時間為2014.11月，夜間最低氣溫已經(jīng)達(dá)到-10℃，在此溫度下，孔道內(nèi)未凝固水分必然結(jié)冰，水分結(jié)冰后膨脹，如此反復(fù)，導(dǎo)致管道波紋管開裂，且波紋管周邊混凝土厚度較為薄弱，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土開裂。

經(jīng)設(shè)計院及各級專家進(jìn)行現(xiàn)場實際勘察取樣分析，沒有貫穿裂紋，基本為表面裂紋，并確定了修補方案：首先進(jìn)行靜載實驗，如滿足設(shè)計要求后，方可進(jìn)行壓漿、刻槽封閉處理。否則予以報廢處理。

處理措施：項目部按照設(shè)計院的處理方案，首先進(jìn)行了靜載試驗，靜載實驗后滿足設(shè)計要求，立即進(jìn)行了高壓注漿及刻槽封閉處理，修補工作完成后經(jīng)專家組檢查驗收后，結(jié)論為滿足設(shè)計使用要求。

結(jié)論：

后經(jīng)多次配制漿液實驗得出，壓漿料的不穩(wěn)定性極易導(dǎo)致漿液在拌合后不能完全凝固，表層有泌水，在施工過程中難以肉眼觀測，因此實驗技術(shù)人員必須隨時取樣，及時調(diào)整施工配比，方能有效控制漿液合格。否則在溫度應(yīng)力下出現(xiàn)凍脹，是混凝土產(chǎn)生裂紋的重要原因。

根據(jù)以上案列，公路工程中，預(yù)應(yīng)力孔道的孔道壓漿、安裝定位、預(yù)應(yīng)力張拉、孔道周邊混凝土振搗這幾道關(guān)鍵工序，在預(yù)制箱梁、后張法現(xiàn)澆箱梁施工中由于施工不當(dāng)，可能會造成混凝土裂紋，產(chǎn)生裂紋具體因素分析如下：

一、影響裂紋產(chǎn)生原因

1.孔道安裝定位

預(yù)應(yīng)力孔道普遍為金屬波紋管或者塑膠波紋管（JG225-2007）（JT/T529-2004），在安裝過程中，管道定位坐標(biāo)沒有按照設(shè)計，定位鋼筋的尺寸不符合設(shè)計，定位鋼筋的數(shù)量、間距沒有按照設(shè)計布置，會導(dǎo)致在施工混凝土過程中，孔道隨著振搗器的震動作用產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致孔道周邊包裹的混凝土厚度不一，且不滿足設(shè)計要求，在后續(xù)預(yù)應(yīng)力張拉作用下，則會產(chǎn)生裂紋。[1]我們在陜北地區(qū)的幾個高速公路項目施工中，從梁體鋼筋綁扎及管道定位的實際操作情況看，這類問題較為多的出現(xiàn)，其主要原因是操作人員對預(yù)應(yīng)力管道定位的位置坐標(biāo)測量不清楚，尤其是高度控制，量取的方法不正確，造成坐標(biāo)控制不準(zhǔn)確。

2.混凝土施工

混凝土施工過程中，如混凝土的和易性較差、坍落度不能滿足設(shè)計要求，會造成混凝土在孔道周邊流動性較差，不能密實填充。由于預(yù)應(yīng)力孔道周邊的鋼筋布置較為密集，如在振搗過程中，沒有完全搗鼓密實，或者沒有用大小搗固器交替振搗，會造成空洞、蜂窩等，影響后續(xù)張拉施工質(zhì)量，同樣在預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)力下會產(chǎn)生裂紋，且隨著較大的溫差變化，裂紋會逐漸增大。

3.預(yù)應(yīng)力張拉

首先拉力表的校核極為關(guān)鍵，如沒有按照要求進(jìn)行校核，會造成張拉力不準(zhǔn)確；其次鋼絞線的質(zhì)量、穿束過程中鋼絞線纏繞在一起，也會影響張拉效果；再次張拉施工的拉力控制不好、持荷時間不夠也會嚴(yán)重影響張拉效果。如果張拉力不夠，或者超張拉力超出設(shè)計和規(guī)范誤差范圍之外，在構(gòu)件使用后期會造成裂紋、裂縫。[2］

4.孔道壓漿

孔道壓漿是一項極為關(guān)鍵的工序，尤其在北方溫差變化較大，冬季溫度持續(xù)在0度以下，壓漿如控制不好，極易造成混凝土開裂。壓漿料需要滿足設(shè)計要求，配合比需按照設(shè)計規(guī)范或者參照使用說明書配比，如配合比沒有做好嚴(yán)格的實驗配制，在漿液壓入孔道之后，壓漿料會沉淀在孔道底部，水分上升到孔道上部，造成孔道下部壓漿料凝固，上部水分無法固結(jié)，而在溫度持續(xù)在0度以下，上部水分結(jié)冰，水分凍結(jié)后體積膨脹，將孔道波紋管及孔道外包裹的混凝土擠壓開裂，造成混凝土裂紋、裂縫。

二、防治措施

1.孔道安裝定位

波紋管設(shè)計高程和中心位置應(yīng)從底模向上垂直尺量，采用鋼筋定位波紋管，將定位鋼筋按設(shè)計要求焊接在鋼筋骨架上，確保牢固定位，曲線段定位鋼筋間距≤0.5m，直線段定位筋間距≤1m，焊接固定牢固。當(dāng)波紋管道位置與骨架鋼筋影響時，可適當(dāng)移動普通鋼筋位置，必須保證管道位置準(zhǔn)確。由于先前一些工地的施工經(jīng)驗，使我們在施工的神佳高速公路中，對此項工作非常重視，我們對操作工人進(jìn)行現(xiàn)場定位交底，固定專人檢查，嚴(yán)格控制坐標(biāo)以及定位鋼筋的焊接質(zhì)量，確保了管道定位的準(zhǔn)確。

2.混凝土施工

混凝土施工前，必須進(jìn)行配合比實驗，確保混凝土各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求。由于預(yù)應(yīng)力孔道周邊的鋼筋布置較為密集，如在振搗過程中要用大小搗固器交替振搗，隨時監(jiān)控?fù)v固器工作情況，避免漏震造成空洞、蜂窩等。由于北方地區(qū)溫差較大在澆筑完成后，需采用覆蓋，封閉等措施及時養(yǎng)護(hù)。冬季施工必須采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，確保溫度＞5℃且相對穩(wěn)定。

3.預(yù)應(yīng)力張拉

梁體強(qiáng)度不低于設(shè)計強(qiáng)度80%時可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工。箱梁預(yù)應(yīng)力張拉按照“先底板束，后腹板束，再頂板束；先縱向束，后橫向束；先兩邊，后中間；先長束，后短束”原則進(jìn)行張拉。采用張拉力（油表讀數(shù)）為、鋼束伸長量進(jìn)行雙控，實際伸長值不超過設(shè)計伸長值的±6%。

3.1 準(zhǔn)備工作

3.1.1 錨具在運輸、儲存、使用過程中，嚴(yán)禁被油污、銹蝕或受損傷。

3.1.2 在油泵灌油前將油管、泵體管路清洗干凈，灌油時應(yīng)嚴(yán)格過濾且油內(nèi)不得含水、酸及其他混合物。經(jīng)常檢查油管及其接口，如遇油管裂傷、規(guī)格不合適、絲扣不完整必須更換[3］。

3.1.3 千斤頂在使用前應(yīng)對千斤頂進(jìn)行標(biāo)定，使用過程中定期進(jìn)行校核、內(nèi)部清洗，保證千斤頂正常工作。

3.1.4 應(yīng)采用防震高壓油表，其最大讀數(shù)須為張拉力的1.5～2.0倍，精度不低于1.0級，校正有效期為1周。[4］

3.1.5 使用前和使用過程中每隔1個月或使用次數(shù)達(dá)到200次，應(yīng)對所有張拉設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和重新標(biāo)定。

3.2 張拉程序

3.2.1 先張拉腹板束，而后頂板、底板束交替對稱張拉。

3.2.2 當(dāng)鋼束初始應(yīng)力達(dá)到張拉控制應(yīng)力10%時，量取鋼束伸長值，并檢查孔道軸線、鋼絞線有無滑動、錨具和千斤頂是否在同一條線上、每根鋼絞線均勻受力。[5］

3.2.3 張拉程序為：