研究橋梁建設(shè)中現(xiàn)澆箱梁施工的裂縫控制

齊 鵬

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司 河北保定 071000)

研究橋梁建設(shè)中現(xiàn)澆箱梁施工的裂縫控制

齊 鵬

(河北建設(shè)集團(tuán)有限公司 河北保定 071000)

隨著我國橋梁工程的快速發(fā)展，現(xiàn)澆箱梁因?yàn)樽陨砭邆渲憷熊?、平整橋面、施工材料有著較小的復(fù)雜性、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單、均勻受力以及鋪設(shè)方便等基本特征而廣泛的應(yīng)用在橋梁工程的建設(shè)中。

橋梁建設(shè)；現(xiàn)澆箱梁；裂縫控制

一、現(xiàn)澆箱梁施工的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

隨著公路橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用。由于預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)較為輕盈，并且具有高度小、跨越能力大的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于橋梁線路的設(shè)計(jì)具有一定的幫助。另外，不僅可以實(shí)現(xiàn)不同的跨度以及平面曲線彎曲橋，還可以有效克服地形以及地面的障礙物，使之更好地適應(yīng)外部條件的變化。就現(xiàn)澆箱梁而言，大多都是跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，并且實(shí)施一次性整體澆筑，這樣就能夠提高橋梁的受力性能以及剛度，使人們的出行更為方便。除此之外，現(xiàn)澆箱梁施工所占地面積較小，并且單位體積較少，不具有墩頂蓋梁，就可以使箱梁直接落在墩柱上面，致使下部結(jié)構(gòu)較為輕盈，其外部也能夠達(dá)到較好的效果。在很大程度上，現(xiàn)澆箱梁的實(shí)施還可以降低工程的造價(jià)，使公路橋梁建設(shè)資金得到有效的控制。

二、裂縫成因

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)普遍存在的現(xiàn)象，一類是由外部荷載引起，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，說明結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴(yán)重問題；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫或變形裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)自應(yīng)力超過混凝土容許應(yīng)力時(shí)，引起混凝土開裂。在兩類裂縫中，變形裂縫約占80%。結(jié)合現(xiàn)澆箱梁過程分析，針對(duì)箱梁裂縫不同成因采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

2.1 養(yǎng)護(hù)不到位

箱梁拆模后未能及時(shí)養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)齡期不足，使混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢、強(qiáng)度較低，或表面出現(xiàn)干縮裂紋。養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，在高溫和有風(fēng)天氣混凝土表面失水過快，形成干縮裂紋。

原因分析：①拆模后未及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)不夠，養(yǎng)護(hù)齡期過短；②夏季高溫時(shí)水分蒸發(fā)快，養(yǎng)護(hù)效果差；③土工布難以與箱梁腹板緊密接觸，箱梁腹板難以長(zhǎng)時(shí)間保持濕潤(rùn)。

2.2 溫度變化

外界氣溫較低時(shí)，混凝土內(nèi)部水化熱產(chǎn)生的溫度和外界溫差過大而產(chǎn)生溫差應(yīng)力，或夏季混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)采用從地下抽取的地下水直接養(yǎng)護(hù)，使混凝土內(nèi)外產(chǎn)生溫差應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂。

原因分析如下：混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化的主要因素有溫差、日照、驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)?shù)?。日照和驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。

2.3 基礎(chǔ)變形引起的裂縫

2.3.1 地基凍脹。由于基礎(chǔ)位于凍脹土層內(nèi)，冬季含水率較高的土冰凍膨脹，溫度升高時(shí)凍土融化，地基出現(xiàn)沉降。北方地區(qū)此類情況比較嚴(yán)重。

2.3.2 地質(zhì)資料不準(zhǔn)確或天然擴(kuò)大基礎(chǔ)作用在差異很大的土層內(nèi)，由于地基土不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。

2.3.3 在原橋梁較近處重新修建新橋，新建橋梁基礎(chǔ)處理時(shí)引起地基土重新固結(jié)而使原有橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生較大沉降致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

2.3.4 地質(zhì)勘查及試驗(yàn)資料不準(zhǔn)確，在這種情況下進(jìn)行的設(shè)計(jì)、施工已不符合真實(shí)的地質(zhì)狀況，從而引起基礎(chǔ)不均勻沉降使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

2.4 凍脹引起的裂縫

吸水達(dá)到飽和狀態(tài)的混凝土，當(dāng)外界大氣溫度低于0℃時(shí)，混凝土內(nèi)呈游離狀態(tài)的水凍結(jié)為冰，由于水變?yōu)楸鶗r(shí)體積膨脹，混凝土產(chǎn)生應(yīng)力使混凝土的強(qiáng)度降低而出現(xiàn)裂縫。特別是當(dāng)混凝土中含雜質(zhì)過多，空隙較大時(shí)更容易產(chǎn)生裂縫。

2.5 其他原因

①混凝土配合比不合理，混凝土水泥含量、含泥量較大，使混凝土水化時(shí)產(chǎn)生大量水化熱，與外界形成較大溫差而產(chǎn)生溫度裂縫，或由于自身收縮過大產(chǎn)生干縮裂縫；②混凝土和易性差，或澆筑振搗工藝不當(dāng)，造成混凝土（離析），使混凝土局部浮漿較厚，混凝土水化時(shí)產(chǎn)生干縮裂縫；③由于施工組織不當(dāng)，混凝土澆筑不能連續(xù)進(jìn)行，澆筑時(shí)間間隔超過混凝土初凝時(shí)間，導(dǎo)致先澆與后澆混凝土間形成冷施工縫，甚至?xí)B水。尤其在高溫天氣澆筑混凝土?xí)r干硬速度塊，極易形成冷施工縫；④模板拆除過早，拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度很低，在自重作用下或受到撞擊、踩踏等荷載，由于混凝土承載力不足而產(chǎn)生應(yīng)力裂縫；⑤箱梁局部產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致混凝土開裂，如張拉后箱梁跨中起拱，箱梁自重完全由支座兩端承受，使非連續(xù)端底部混凝土受集中應(yīng)力過大而開裂。

三、預(yù)防裂縫產(chǎn)生的措施

3.1 設(shè)計(jì)施工支架在平坦地段進(jìn)行施工時(shí)，采用滿堂支架對(duì)連續(xù)箱梁進(jìn)行處理，支架底部進(jìn)行整體硬化處理，立柱之間設(shè)置剪刀撐。當(dāng)采用跨越式支架對(duì)跨越河溝或需要留有行車通道的部位進(jìn)行處理，同時(shí)，支架中的橫梁剛度要足夠大。

3.2 支架的地基在施工過程中需要認(rèn)真處理，防止支架地基出現(xiàn)不均勻沉降。如果在承載力較差的軟土地基上設(shè)置支架，通常情況下需清除淤泥，并分層碾壓回填，回填土層當(dāng)嚴(yán)格控制好密實(shí)度及新填土層密實(shí)度的均勻性；當(dāng)橋梁跨徑不大，并且采用跨越式支架時(shí)，在這種情況下，支架的基礎(chǔ)可用橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)上的承臺(tái)。

3.3 支架預(yù)壓，為消除支架及基礎(chǔ)產(chǎn)生變形，利用與箱梁相等重量的靜載對(duì)支架進(jìn)行等荷預(yù)壓。為了避免磨損模板，通常情況下，不宜直接在箱梁底模上放置荷載，需用界質(zhì)進(jìn)行隔離。在加載前后及卸載后，需要對(duì)支架的沉降量情況進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)測(cè)量，采用雙控的方式對(duì)支架預(yù)壓進(jìn)行處理。

3.4 正確的拆架時(shí)間與方法采用，高度重視施工支架的拆架程序。在施工過程中，如果工期允許，盡量延長(zhǎng)支架的拆除時(shí)間。對(duì)連續(xù)箱梁支架拆除時(shí)間的控制需要給予高度重視，一方面需要考慮施工模板周轉(zhuǎn)時(shí)間，另一方面需要考慮溫差不能太大。

3.5 改進(jìn)混凝土的施工工藝

3.5.1 控制溫度。在連續(xù)箱梁施工過程中，當(dāng)采用高強(qiáng)混凝土?xí)r，混凝土的水化熱問題應(yīng)重點(diǎn)考慮。通過降低水化熱最高溫度，在一定程度上可以降低混凝土內(nèi)部與表面之間的溫差。因此，在原材料選擇方面，盡量選擇水化熱較低的硅酸鹽水泥。

3.5.2 選擇合適的添加劑。在混凝土中，通過摻入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，一定程度上可避免混凝土出現(xiàn)早期收縮裂縫和徐變，同時(shí)可以避免產(chǎn)生過多的氣孔。

再者，采用高效緩凝劑后可延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，可有效地避免混凝土的初凝開裂。

3.5.3 合理安排混凝土的澆筑時(shí)間。對(duì)混凝土的施工工序進(jìn)行合理的安排，在施工過程中，盡量使底板、腹板的混凝土一次澆筑完成，安裝完成內(nèi)模及頂板鋼筋后，盡快澆筑頂板混凝土。

3.5.4 振搗。為了進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度，強(qiáng)化其抗裂性能，需要對(duì)混凝土加強(qiáng)振搗。對(duì)于腹板與底板交界處，以及內(nèi)橫梁、端橫梁等部位的混凝土尤其要加強(qiáng)振搗。在振搗過程中，采用兩次振搗技術(shù)對(duì)混凝土進(jìn)行處理，進(jìn)而在一定程度上增加混凝土的密實(shí)度，同時(shí)減少內(nèi)部微裂，并且可以提高混凝土的強(qiáng)度。

結(jié)語

質(zhì)量是各類建筑最重要的關(guān)鍵。要徹底解決現(xiàn)澆箱梁砼裂縫問題，首先要從思想上高度重視，牢固樹立質(zhì)量意識(shí)，樹立以人為本的思想；其次，要嚴(yán)把各類材料關(guān)，確保圖紙，鋼筋，保護(hù)層墊塊等的質(zhì)量；最后，要組織相應(yīng)技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)化施工工藝，強(qiáng)化質(zhì)量管理，就能夠在橋梁建筑中獲得更多的收獲。

[1]劉國榮，趙永鵬.預(yù)應(yīng)力箱梁施工的幾點(diǎn)體會(huì)[J].山西建筑；2010，05:93.

[2]高洪麗.96m預(yù)應(yīng)力箱梁后張拉技術(shù)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)；2010，03:143.

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