大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工裂縫控制措施

范一娜，杜 程

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司，山東 濟南 250101）

引言

連續(xù)剛構(gòu)橋跨徑大，墩柱固結(jié)，主墩無需支座，無需體系轉(zhuǎn)換，伸縮縫少，抗彎剛度和抗扭剛度大，受力性能好，兼具T 形剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋的優(yōu)點，在現(xiàn)代橋梁建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1-2]。研究表明：大跨連續(xù)剛構(gòu)橋在施工和運營過程中會產(chǎn)生大量的裂縫，嚴重影響橋梁的安全和使用性能，開展連續(xù)剛構(gòu)箱梁裂縫產(chǎn)生機理的研究，采取合理有效的裂縫控制措施，對于連續(xù)剛構(gòu)橋的長期安全和使用性能具有重要意義[3-5]。

1 工程概況

某大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋全長649.28 m，橋跨徑組成為（6×40）mT 梁+73 m+135 m+73 m 連續(xù)剛構(gòu)+（3×40）mT 梁。主墩基礎(chǔ)位于平坦河谷，最大墩高為103 m。主橋采用上下行分離的單箱雙室直腹板箱形斷面。支點處梁高8.2 m，跨中處梁高3.2 m，箱梁高度按1.8 次拋物線變化。箱梁頂板寬度為20.25 m，底板寬度為13.0 m。0#頂板厚度為50 cm，底板厚度為 150 cm，腹板厚度為 80 cm；其它塊件頂板厚度為28 cm，底板厚度從根部的110 cm按1.8 次拋物線變化至跨中的 32 cm，1 ～11#塊腹板厚為70 cm，14 ～17 #塊腹板厚為50 cm，12#塊、13#塊為腹板厚度變化段。主橋在梁端及0#梁段設(shè)置橫隔板（梁），其中0#梁段橫隔板厚70 cm，端橫梁厚150 cm。主橋邊跨現(xiàn)澆段長4.26 m，采用托架現(xiàn)澆法施工；邊、中跨合攏段長度均為2 m，均采用吊籃現(xiàn)澆施工；其他梁段采用掛籃對稱懸臂澆注施工。見圖1。

圖1 箱梁斷面/cm

2 總體施工方案

大橋主橋箱梁施工流程見圖2。大橋墩頂0#、1#塊現(xiàn)澆箱梁，采用在墩旁設(shè)托架立模澆筑施工，箱內(nèi)頂板采用鋼管支架支撐；懸臂施工箱梁節(jié)段采用菱形掛籃施工；邊跨現(xiàn)澆段箱梁采用在墩旁設(shè)托架立模澆筑施工；邊、中跨合龍段采用吊籃現(xiàn)澆施工，吊籃底模及側(cè)模采用掛籃的相應(yīng)部件；先邊跨合龍，再中跨合龍，整個施工過程相鄰澆筑節(jié)段對稱進行。

圖2 主橋箱梁施工流程

鋼筋在主橋鋼筋加工場集中加工制作，由塔吊提升、現(xiàn)場安裝成型；混凝土由拌合站集中拌制供應(yīng)，采用混凝土運輸車運輸，由混凝土輸送泵先水平泵送到主墩底部，然后從主墩底部沿墩身垂直泵送至工作面后再水平泵送到接料斗，再沿串筒到箱梁澆筑面，采用插入式振搗器搗固進行箱梁施工；混凝土采用覆蓋塑料薄膜和土工布保濕灑水養(yǎng)護。

3 施工裂縫統(tǒng)計

在主橋箱梁施工過程中，0 ～5#塊箱梁腹板部位出現(xiàn)大量呈45°斜向分布的裂縫，裂縫寬度集中在0.01 ～0.2 mm，裂縫長度集中在0.5 ～3 m，部分裂縫還出現(xiàn)閉合現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計，主梁腹板裂縫總計224 條，腹板外側(cè)部位裂縫共計26 條。經(jīng)成橋狀態(tài)和施工狀態(tài)的應(yīng)力分析可知，大橋箱梁設(shè)計滿足相關(guān)要求，在成橋和施工狀態(tài)下均不會產(chǎn)生裂縫問題，因此，推斷裂縫出現(xiàn)的主要原因是由施工因素引起，有必要針對箱梁施工階段的裂縫控制展開研究。

4 裂縫產(chǎn)生原因及控制措施

4.1 裂縫產(chǎn)生原因

4.1.1 溫度變化

箱梁混凝土澆筑過后，在硬化期間會產(chǎn)生大量的水化熱，箱梁內(nèi)外溫度出現(xiàn)較大的溫差，從而在混凝土表面會產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。大橋主橋箱梁采用C55 混凝土，每cm3混凝土將產(chǎn)生23 500 kJ 的水化熱，腹板內(nèi)部在澆筑后第三天會達到最高溫度，現(xiàn)場實測最高內(nèi)部溫度達到67 ℃，而外部環(huán)境（混凝土表面）溫度僅為27 ℃，內(nèi)外部溫差達到40 ℃（超過規(guī)范要求的25 ℃），雖然在施工過程中采取了在混凝土表面覆蓋塑料薄膜和土工布灑水養(yǎng)護方式，且澆筑時間盡量選擇在晚上溫度較低時進行，但仍會造成溫度裂縫的形成。

4.1.2 混凝土收縮

主橋箱梁采用C55 混凝土，在澆筑過程中全部使用兩臺地泵對稱澆筑，這就要求混凝土的配比水泥用量大，坍落度大，表面水分蒸發(fā)快，而內(nèi)部水分蒸發(fā)慢，混凝土的內(nèi)外部水分極不均勻，從而導(dǎo)致不均勻收縮變形，產(chǎn)生龜裂。

4.1.3 施工質(zhì)量

（1）箱梁施工時，模板溫度徐變和拆除不當導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。（2）預(yù)應(yīng)力張拉施工順序不合理，預(yù)應(yīng)力張拉齡期不夠、預(yù)應(yīng)力管道出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。（3）澆筑過程中持續(xù)時間太長、振搗時間太短，導(dǎo)致骨料分層，混凝土表層發(fā)生收縮裂縫。（4）養(yǎng)護不及時，導(dǎo)致混凝土表面水分蒸發(fā)后產(chǎn)生干縮裂縫。

4.2 裂縫控制措施

4.2.1 混凝土澆筑控制措施

為了預(yù)防混凝土在澆筑后體內(nèi)發(fā)生的水化熱與外表面溫差較大而造成混凝土發(fā)生開裂現(xiàn)象，在腹板和底板中部按間距0.7 m 布設(shè)直徑48 mm 的普通鋼管作冷卻循環(huán)水管通水降溫，為確保降溫效果，將腹板與底板循環(huán)水管分別串連，進、出水口均引出混凝土端面0.3 m，進水口安裝調(diào)節(jié)流量的閥門。在腹板和底板混凝土外表面、中間、內(nèi)表面埋設(shè)測溫導(dǎo)線進行測溫，并且專人值班做好記錄，控制溫度使混凝土內(nèi)部最高溫度≯75 ℃、內(nèi)表溫差≯25 ℃，通水時間≮14 d；混凝土澆筑完成后，在過人洞處采用兩臺鼓風機對箱內(nèi)降溫。降溫水管布置見圖3。

圖3 腹板和底板降溫水管布置/cm

降溫水管壓漿：降溫水管使用完后，采用壓漿機進行壓漿，壓漿前用空壓機吹盡管道內(nèi)雜物及積水，管道壓漿采用梁體預(yù)應(yīng)力管道專用壓漿料，強度等級≮55 MPa，管道出漿口出漿濃度與進漿濃度一致后，先關(guān)閉出漿口，進漿口在0.5 ～0.6 MPa 壓力下保持2 min 穩(wěn)壓，以確保壓入管道的漿體飽滿密實。

4.2.2 預(yù)應(yīng)力張拉控制措施

（1）嚴格控制張拉時間，混凝土強度達到設(shè)計強度的90 %且混凝土齡期≮7 d 后進行。（2）張拉壓漿必須使用真空壓漿，保證孔道壓漿密實。（3）嚴控預(yù)應(yīng)力束張拉順序：先頂板束、再腹板束，然后底板束，先長束后短束，先中間后兩邊對稱張拉，預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)先張拉縱向鋼束，再張拉豎向鋼束，最后張拉橫向鋼束。

4.2.3 混凝土養(yǎng)護控制措施

混凝土澆筑完成終凝后在混凝土表面覆蓋塑料薄膜和土工布灑水養(yǎng)護，保證混凝土內(nèi)外溫差不超過25 ℃，養(yǎng)護時間≮14 d。養(yǎng)護采取在鋼模外定時噴水，以降低鋼模表面溫度，拆模后對混凝土表面進行澆水養(yǎng)護。

4.2.4 設(shè)計方面控制措施

（1）優(yōu)化設(shè)計配比，選取低熱硅酸鹽水泥，水泥進場后溫度需降至60 ℃以下才可使用。（2）增加腹板箍筋數(shù)量，箍筋間距由原來的15 cm 降至10 cm。（3）在混凝土可適當摻入鋼纖維，增加混凝土的抗拉強度。

4.3 控制效果

采取裂縫控制措施后，對后續(xù)6 ～17#箱梁施工后的裂縫情況進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖4。

圖4 采取措施前后混凝土表面裂縫情況對比

從圖4 可以看出：6 ～17#箱梁在采取上述裂縫控制措施后，裂縫明顯減少，主梁腹板裂縫總計78 條，腹板外側(cè)部位裂縫7 條，裂縫的長度集中在0.3 ～1 m，裂縫寬度大部分均小于0.01 mm。由此可見，通過加強混凝土澆筑質(zhì)量控制、預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制以及混凝土養(yǎng)護質(zhì)量控制，同時增加腹板箍筋，并摻入適量的鋼纖維，可以有效抑制連續(xù)剛構(gòu)箱梁施工裂縫的形成。

5 結(jié)語

針對某大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋0 ～5#箱梁腹板在施工過程中出現(xiàn)大量裂縫的問題，提出從混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土養(yǎng)護以及設(shè)計四方面對裂縫進行控制。采取裂縫控制措施后，6 ～17#箱梁的施工裂縫數(shù)量大大降低，并且裂縫長度和寬度均較0 ～5#箱梁減小，表明提出的裂縫控制措施合理有效。