橋梁混凝土施工技術(shù)與裂縫防范分析

楊德利 華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司

1 工程概況

某橋梁工程是預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心板梁橋，橋梁的下部為肋板式橋臺(tái)結(jié)構(gòu)，上部為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，使用端承樁對(duì)全橋的樁基進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采用C40強(qiáng)度等級(jí)的混凝土對(duì)承臺(tái)進(jìn)行施工。

2 橋梁混凝土裂縫分析

2.1 形成結(jié)構(gòu)性裂縫的原因

在對(duì)橋梁實(shí)施設(shè)計(jì)過(guò)程中，在荷載的作用下，其結(jié)構(gòu)型式必然會(huì)出現(xiàn)裂縫。雖然在對(duì)其實(shí)施施工時(shí)，會(huì)將預(yù)拱設(shè)置在橋梁上，但是當(dāng)荷載較大時(shí)，其梁底抗拉區(qū)的混凝土仍然會(huì)發(fā)生開裂。與此同時(shí)，對(duì)于非預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁，裂縫還會(huì)發(fā)生在梁頂?shù)呢?fù)彎矩區(qū)，該種裂縫相對(duì)比較安全，但是當(dāng)裂縫寬度超過(guò)設(shè)計(jì)要求或者0.2mm 的時(shí)候，施工單位需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的分析。

在施工時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)性裂縫，即施工結(jié)構(gòu)性裂縫。在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，由于混凝土強(qiáng)度不符合要求、錨墊板混凝土密實(shí)度不足、張拉強(qiáng)度不符合要求、后螺旋盤上的錨墊板沒(méi)有頂牢以及錨墊板位置不符合設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)張拉裂縫。在對(duì)普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁架進(jìn)行拆除過(guò)程中，由于存在落架時(shí)間長(zhǎng)或者落架順序不符合要求等問(wèn)題，會(huì)使連續(xù)梁出現(xiàn)橫向裂縫，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響。

2.2 形成非結(jié)構(gòu)性裂縫的原因

（1）塑性裂縫。在完成混凝土澆筑后，水泥水化反應(yīng)會(huì)在澆筑完的4h～5h 時(shí)反應(yīng)最為激烈，從而逐漸形成分子鏈，此過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)水分蒸發(fā)和泌水的現(xiàn)象，從而使混凝土失水后產(chǎn)生收縮，從而出現(xiàn)塑性收縮，當(dāng)收縮過(guò)大時(shí)，最終會(huì)導(dǎo)致塑性裂縫的出現(xiàn)。

（2）溫差裂縫。在對(duì)橋梁實(shí)施施工時(shí)，由于外界環(huán)境與混凝土自身溫度存在差異或者混凝土內(nèi)部的溫差，會(huì)使混凝土收縮出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生裂縫，即為溫差裂縫。

（3）干縮裂縫。當(dāng)混凝土暴露在空氣中的時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，由于化學(xué)或者物理失水，會(huì)使混凝土體積進(jìn)一步減小，從而發(fā)生縮裂縫。

（4）龜裂縫。當(dāng)混凝土表面的裂縫形狀不均勻且較細(xì)時(shí)，該種裂縫即為龜裂縫。該種裂縫主要是因?yàn)樗嘤昧看?、模板滲透性較低或者溫度低等原因產(chǎn)生的。除此之外，鋼筋生銹、有害化學(xué)反應(yīng)等還會(huì)產(chǎn)生侵害性裂縫。

3 橋梁混凝土的主要施工技術(shù)與裂縫預(yù)防措施

3.1 承臺(tái)混凝土的主要施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1.1 對(duì)承臺(tái)鋼筋進(jìn)行施工

（1）在對(duì)承臺(tái)進(jìn)行施工之前，加工廠應(yīng)該以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)，對(duì)相同尺寸的鋼筋進(jìn)行加工和制作，當(dāng)鋼筋加工完成后，應(yīng)將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，并對(duì)其進(jìn)行安裝。在安裝鋼筋前，測(cè)量人員應(yīng)以設(shè)計(jì)圖紙的要求為基礎(chǔ)，對(duì)橋梁承臺(tái)的橫向和縱向中心線、墩臺(tái)邊線以及邊線等進(jìn)行測(cè)放，使鋼筋位置得到保障。

（2）在某工程的施工過(guò)程中，主要使用焊接的方式對(duì)承接鋼筋骨架中的主筋進(jìn)行連接，因此施工人員應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)范為基礎(chǔ)，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行控制，應(yīng)保障雙面焊接長(zhǎng)度大于5d，確保不存在焊瘤和焊渣等質(zhì)量問(wèn)題，與此同時(shí)，施工人員應(yīng)確保焊縫的飽滿度，且不能損害主筋；如果使用機(jī)械連接的方式連接主筋，施工人員則應(yīng)使用專用切斷機(jī)對(duì)鋼筋端部進(jìn)行處理，應(yīng)以設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)對(duì)絲頭長(zhǎng)度進(jìn)行控制，且應(yīng)保障偏差不大于2倍的螺紋距離。

（3）在對(duì)鋼筋接頭實(shí)施安裝時(shí)，為了確保套筒中央的絲頭相互頂緊，施工人員應(yīng)使用扭力扳手?jǐn)Q緊鋼筋，如果兩者不能接頭，施工人員則應(yīng)使用鎖緊螺母等方式對(duì)其進(jìn)行緊固處理。除此之外，施工人員還應(yīng)將接頭數(shù)量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，且應(yīng)錯(cuò)開布置每個(gè)斷面的接頭位置。

（4）為了使保護(hù)層要求得到滿足，施工人員可以將墊塊加在模板和鋼筋中間的側(cè)面上或構(gòu)件底部，與此同時(shí)，還應(yīng)該保障墊塊誤差不超過(guò)1.0mm，每平米的墊塊應(yīng)不小于3 個(gè)，且應(yīng)與鋼筋之間綁扎牢固。

（5）以橋墩承臺(tái)設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，將鋼筋網(wǎng)安裝在貼近于承臺(tái)鋼筋下方的部位，并將帶肋的防裂鋼筋網(wǎng)放在承臺(tái)的頂面和四周。當(dāng)安裝完成承臺(tái)鋼筋后，施工人員應(yīng)以測(cè)放完成的對(duì)臺(tái)邊線為依據(jù)，預(yù)埋鋼筋并將其與承臺(tái)鋼筋焊接牢固。完成承臺(tái)鋼筋的施工后，施工人員應(yīng)進(jìn)行報(bào)驗(yàn)，監(jiān)理工程師確保其符合要求后，再對(duì)下道工序進(jìn)行施工。

3.1.2 模板安裝

某工程施工過(guò)程中，使用大塊組合鋼模作為承臺(tái)混凝土的澆筑模板，主要安裝內(nèi)容為：（1）在對(duì)鋼?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施組裝的過(guò)程中，施工人員應(yīng)該確保接縫的嚴(yán)密性以及板面的平整度，防止出現(xiàn)漿液滲漏的現(xiàn)象。在對(duì)模板進(jìn)行安裝之前，施工人員應(yīng)將脫模劑涂刷在模板內(nèi)部，且使用鋼管對(duì)側(cè)模進(jìn)行支撐。（2）在拼裝完模板后，施工人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查，主要應(yīng)從橫向穩(wěn)定性、頂部標(biāo)高、以及平面位置等方面進(jìn)行控制，確保其符合要求后，才可實(shí)施施工。

3.1.3 混凝土澆筑

（1）在對(duì)混凝土進(jìn)行運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，為了避免產(chǎn)生離析，應(yīng)對(duì)其含水量等因素進(jìn)行控制，在使用之前還可進(jìn)行二次拌和。

（2）對(duì)承臺(tái)混凝土進(jìn)行澆筑之前，施工單位應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，主要有：對(duì)混凝土澆筑工藝進(jìn)行確定；以承臺(tái)截面尺寸為基礎(chǔ)，對(duì)澆筑順序進(jìn)行明確；對(duì)預(yù)埋件和模板進(jìn)行細(xì)致全面的檢查，避免出現(xiàn)裂縫。待所有工作準(zhǔn)備完后，便可實(shí)施澆筑。

（3）在對(duì)承臺(tái)混凝土實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)澆筑的過(guò)程中，應(yīng)采用分層的方式進(jìn)行施工，為了保障施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)對(duì)施工縫進(jìn)行控制；在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑的過(guò)程中，應(yīng)保障其連續(xù)性，如果因故導(dǎo)致中途停止?jié)仓┕と藛T應(yīng)在初凝之前再次進(jìn)行澆筑；施工人員應(yīng)確保新舊混凝土相接位置的溫差不大于15℃，當(dāng)混凝土發(fā)生泌水時(shí)，施工人員應(yīng)在保障已澆筑完的混凝土不發(fā)生擾動(dòng)的前提下，對(duì)泌水進(jìn)行處理；在對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，施工人員應(yīng)嚴(yán)格檢查模板，避免出現(xiàn)變形或移位等問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則應(yīng)盡快進(jìn)行處理；從高處下料的過(guò)程中，施工人員應(yīng)防止混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，當(dāng)下料高度大于2m的時(shí)候，施工單位應(yīng)使用溜槽或串筒等工具輔助其施工。

（4）在澆筑承臺(tái)混凝土的過(guò)程中，為了使混凝土振搗密實(shí)，施工人員應(yīng)使用插入式振搗棒對(duì)其進(jìn)行處理，為了防止振搗過(guò)程出現(xiàn)側(cè)模變形的現(xiàn)象，在插入振搗棒的過(guò)程中，應(yīng)與側(cè)模保持相應(yīng)的距離。與此同時(shí)，每個(gè)點(diǎn)的振搗時(shí)間應(yīng)為30s，在振搗完一個(gè)點(diǎn)位后，施工人員應(yīng)緩緩的將振搗棒拔出，振搗結(jié)束后，施工人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行抹平和修正處理，為了防止混凝土面層質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，施工人員應(yīng)對(duì)抹面力度進(jìn)行控制。

（5）澆筑振搗完混凝土后，施工人員應(yīng)以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，及時(shí)對(duì)混凝土實(shí)施養(yǎng)護(hù)，防止早期裂縫的發(fā)生。在實(shí)施混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)，施工人員應(yīng)對(duì)養(yǎng)護(hù)濕度和溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。為了使混凝土表面的濕潤(rùn)度得到保障，施工人員應(yīng)采取灑水的方式對(duì)其進(jìn)行處理。在混凝土模板未拆除之前，為了避免接縫處干燥，施工人員可以使用澆水、包裹等措施實(shí)施養(yǎng)護(hù)。為了保障模板能夠順利拆除，在澆筑完混凝土的48h 后，施工人員可以稍微放松模板，并實(shí)施養(yǎng)護(hù)，直到模板拆除完畢。

3.2 防范混凝土出現(xiàn)裂縫的主要措施

3.2.1 預(yù)防措施

（1）在對(duì)膠結(jié)材料進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)該選擇凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)且水化熱低的水泥，細(xì)集料應(yīng)選擇中粗砂，粗集料級(jí)配應(yīng)趨于穩(wěn)定。在保障混凝土性能的前提下，檢測(cè)人員應(yīng)使用礦渣或粉煤灰進(jìn)行摻配，為了使混凝土的強(qiáng)度得到保障，還可以添加減水劑。

（2）為了使混凝土內(nèi)外的溫差進(jìn)一步降低，施工人員可以將冷卻管理布置在承臺(tái)混凝土內(nèi)部。在對(duì)冷卻管進(jìn)行布置的過(guò)程中，應(yīng)在混凝土溫度高的部位設(shè)置進(jìn)水口，為了防止浪費(fèi)水資源，施工人員可以二次利用冷卻水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（3）如果施工季節(jié)的溫度較高，為了避免出現(xiàn)裂縫，施工人員可采取相應(yīng)的措施降低原材料溫度；在混凝土振搗和澆筑的過(guò)程中，施工人員應(yīng)按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)采取分段和分層的方式進(jìn)行施工和養(yǎng)護(hù)；施工人員應(yīng)對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)控，并嚴(yán)格控制溫度變化。

3.2.2 處置措施

（1）當(dāng)裂縫的走向規(guī)則且深度較深的時(shí)候，為了對(duì)孔內(nèi)的漿液量進(jìn)行控制，施工人員應(yīng)該保障孔距為500mm，孔深為500mm，孔徑為35mm。圖1為壓降嘴的布置圖。

圖1 壓漿嘴布置圖

（2）為了使灌漿質(zhì)量得到保障，應(yīng)采取止?jié){措施對(duì)裂縫表面進(jìn)行處理。如圖2所示，施工人員應(yīng)沿著裂縫的方向開鑿出一條深度為30mm，寬度為60mm的V型槽。

圖2 裂縫開槽圖

對(duì)裂縫厚為的松散顆粒進(jìn)行清楚，并將適量的環(huán)氧樹脂砂漿填充在周圍，并對(duì)其進(jìn)行抹光處理。待環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度達(dá)到要求后，施工人與那應(yīng)將積水吹干，并將漿液注入裂縫，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)橋梁進(jìn)行施工過(guò)程中，混凝土是一項(xiàng)系統(tǒng)且復(fù)雜的內(nèi)容，其施工過(guò)程具有多個(gè)環(huán)節(jié)，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，便會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量受到影響。因此在橋梁施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)提高混凝土施工水平，避免裂縫病害，從而使橋梁整體質(zhì)量得到保障。