淺析橋梁施工大體積混凝土裂縫控制

張 鑫

（江蘇瑞沃建設集團有限公司，江蘇揚州 225600）

公路橋梁的大體積混凝土在整體施工中應用的各類混合料在摻和過程中，水泥會產(chǎn)生水化熱問題。在大體積混凝土與以混合構(gòu)件的施工過程中，整體的混凝土綜合體系相對較大，使得混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)建中的表面積、綜合系數(shù)相對較小導致水化熱無法得到充分釋放，使混凝土構(gòu)件存在的內(nèi)外溫差進一步加大，形成各類裂縫。大體積混凝土在構(gòu)建過程中容易出現(xiàn)深陷裂縫以及干縮裂縫等問題，還可能出現(xiàn)塑性裂縫等情況。

1 北城子河大橋的綜合工程概況

北澄子河是江蘇省規(guī)劃干線航道網(wǎng)中通揚線航道的組成部分，規(guī)劃為Ⅲ級航道，設計最高通航水位為2.82 m。根據(jù)《關于333省道高郵東段跨越通揚線航道（北澄子河）通航技術標準的復函》及《內(nèi)河通航標準》（GB 50139—2004）的相關規(guī)定，限制性航道上應采取一孔跨越通航水域，橋梁考慮一跨跨過航道，跨越北澄子河的橋梁最小通航凈空按不小于70 m（寬）×7 m（高）進行控制。

主橋采用92.8 m（計算跨徑90 m）下承式鋼管混凝土系桿拱，引橋采用30 m跨徑的裝配式部分預應力混凝土連續(xù)箱梁，橋跨為10×30 m+92.8 m+9×30 m，橋梁全長670.0 m，橋梁上部結(jié)構(gòu)按兩幅上、下行并列進行布置，主橋全寬為31 m，引橋全寬28.2 m，斜橋正做，主橋中橫梁和拱肋采用預制吊裝施工，系桿、端橫梁和拱肋預埋段采用小支架現(xiàn)澆施工。

主橋拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/5，矢高18 m。橫橋向布置兩榀拱肋，拱肋中心距為13.9 m，橋面系總寬為12.5 m。拱肋采用啞鈴型斷面，拱肋間采用5道風撐連接。系桿采用箱形截面，高2 m、寬1.4 m、壁厚為0.3 m，系桿至拱腳段時漸變?yōu)楦?.0 m的矩形斷面，吊桿間距為5.4 m；系桿橫向間由端橫梁和中橫梁相連，中橫梁間距5.4 m，端橫梁為帶牛角的箱形斷面，高1.65～1.9 m、寬2.67 m；中橫梁為翼寬1.0 m、翼厚0.2 m、肋厚0.5 m、高1.15～1.4 m的T形斷面，上澆筑0.3 m的現(xiàn)澆連續(xù)段，橫橋向12片行車道板布置形式為10 m×1.25 m，板橫向以鉸縫相連，縱向以0.5 m寬現(xiàn)澆濕接頭相連。

主橋系桿、端橫梁及中橫梁預應力束均采用Φ15.2鋼絞線，兩端對稱張拉，管道成孔采用預埋鍍鋅金屬波紋管。吊桿索體采用Φ5～91高強平行鋼絲，單端張拉。

主橋橋墩采用三柱式墩，中柱為4 m×3 m矩形墩，邊柱為2.5 m×3 m矩形墩，承臺厚度為2.5 m。

中柱基礎采用3排共9根Ф1.5 m鉆孔灌注樁，邊柱基礎采用2排共4根Ф1.5 m鉆孔灌注樁。引橋采用雙柱式墩，肋式臺，Ф1.2 m、Ф1.5 m鉆孔灌注樁基礎。

10#主墩東側(cè)設一個防撞墩。

主橋橋梁型式為鋼管砼系桿拱，采用浮吊整體吊裝。引橋上部結(jié)構(gòu)采用30 m雙幅等截面預應力混凝土連續(xù)箱梁。其中第10跨跨越現(xiàn)333省道，主線與現(xiàn)333省道夾角為85.95°，橋下現(xiàn)333省道的凈空大于5.5 m。

2 橋梁大體積混凝土常見的裂縫及影響

2.1 大體積混凝土的溫度裂縫成因分析

橋梁在進行構(gòu)建過程中，其自身的大體混凝土施工會因溫度出現(xiàn)裂縫，且在整體大體積混凝土中，溫度裂縫十分常見。大體混凝土自身所擁有的體積基數(shù)較大，混凝土的外部溫度散失以及其自身內(nèi)部溫度的釋放過程無法構(gòu)成正相關，無法將混凝土土構(gòu)其自身內(nèi)外溫度差控制在合理的范圍內(nèi)，致使結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度應力與混凝土結(jié)構(gòu)自身的抗拉強度無法匹配，導致混凝土裂縫。因此對混凝土模板進行拆除的過程中，混凝土構(gòu)件其自身表現(xiàn)溫度會大幅度降低，是溫度裂縫予以產(chǎn)生的重要原因之一。

2.2 大體積混凝土干縮裂縫原因

如果大體積混凝土整體外部環(huán)境的濕潤程度相對較低，構(gòu)建的過程中，混凝土表面的水分由于環(huán)境原因大量散失，結(jié)構(gòu)應力發(fā)生改變，導致構(gòu)件在應力的作用下產(chǎn)生形變。

大體積混凝土在構(gòu)建過程中濕度的變化幅度與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異明顯，混凝土在構(gòu)建過程中會出現(xiàn)自外而向內(nèi)的干縮變形情況，混凝土表面由于在干縮過程中受到內(nèi)部約束限制，拉應力升高，使大體積混凝土的干縮裂縫及主要的狀態(tài)為網(wǎng)狀或呈現(xiàn)平行現(xiàn)狀的細微裂縫。

2.3 大體積混凝土塑性裂縫原因

大體積混凝土凝結(jié)階段，中和表面的水分會在環(huán)境因素的影響下快速散失，體積收縮，但混凝土具有塑性，混凝土結(jié)構(gòu)在綜合拉力的作用影響下，表面形成具有高度不規(guī)則狀的收縮裂縫。摻和過程中，水灰比不匹配、水泥活性較高，混凝土出現(xiàn)裂縫速度大幅度提升。

在夏季干熱條件及大風條件下，易出現(xiàn)塑性裂縫，形狀具有不連貫性，裂縫的兩端相對較長，中心的寬度較大?；炷翗?gòu)建過程中的環(huán)境溫度以及水灰比等因素，均會使混凝土在構(gòu)建過程中出現(xiàn)塑性裂縫。

2.4 大體積混凝土沉降裂縫分析

公路橋梁的施工過程中，地基較為松軟，回填工作難以有效開展，會導致混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在應用過程中的均勻性相對較低，公路橋梁混凝土構(gòu)件產(chǎn)生沉降現(xiàn)象。沉降致使混凝土構(gòu)件在應用過程中產(chǎn)生裂縫，且通常為貫穿性的大型裂縫，縱深性相對較強，會對整體工程的安全性及穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。

3 公路橋梁大體積混凝土施工控制工藝分析

3.1 溫度裂縫

（1）合理控制混凝土的配合比。

施工單位在具體的施工過程中，需要對混凝土自身所用的強度予以有效保證，使其自身的工作性能能夠得以滿足，對水泥的用料進行有效控制。在具體應用過程中，需要應用低水化熱的水泥，摻入適量的煤粉或礦渣粉，降低水化熱反應。此外，在混合料拌制過程中，可以加入高性能減水劑，使水泥的用量得到有效控制。

（2）嚴格控制混凝土的拌和溫度。

對大體積混凝土進行有效施工的過程中，如果整體環(huán)境溫差相對較高，施工單位可以通過攪動混凝土的方式對相應的原材料進行覆蓋。在粗骨料堆場需要通過灑水降溫的方式使溫度得到有效降低，使用水澆灑攪拌車，防止混合料在拌和過程中受到太陽直射。如果整體施工條件較佳，在混凝土攪拌的過程中可以應用深井水，使混合料的溫度能夠獲得充分控制。

（3）嚴格控制混凝土的澆筑工藝。

在具體的澆筑過程中，需要在陰天開展，并在施工過程中有效控制混凝土的溫度。一般情況下，可在24 ℃時予以澆筑，可以充分對分層澆筑法進行綜合應用，分層澆筑的層間厚度可以控制在40～50 cm，澆筑過時間間隔應控制在2.5 h內(nèi)。在澆筑大型混凝土的過程中，混凝坍縮程度較大，表面鋼筋下的部分會產(chǎn)生裂縫。表面鋼筋上也會產(chǎn)生細小裂縫，混凝土初凝及除塵后，需要對混凝土的表面再次進行抹面，充分壓實混凝土。

施工單位施工時需要應用冷卻管循環(huán)水，對整體混凝土進行有效降溫，可以通過水泵抽水，對冷卻管進水口的壓力進行合理控制，使水管溫差保持在5～10 ℃，進行降溫前，施工人員需要對口內(nèi)的溫度進行綜合控制，每4 h便進行一次溫度檢測。

3.2 干縮裂縫

在具體的大體積混凝土的施工中，為了防止干縮裂縫產(chǎn)生，施工單位需要對水灰比進行嚴格控制，并對水泥用料及用水量進行綜合控制，在構(gòu)建過程中，需要在混凝土的混合料中加入一定比例的減水劑。對大型混凝土進行澆筑時，需要在整體澆筑工作開展前進行收縮縫的綜合設置，對橫向施工接縫處以水泥砂漿的方式進行提前鋪設。

在構(gòu)建過程中，混凝土所用的水灰比例需要高度一致，保證水灰比相對較小，在進行整體鋪設工作過程中，水泥砂漿的厚度需要嚴格控制在15 cm內(nèi)。鋪設大型混凝土的過程中，需要充分搗實接縫，開展早期養(yǎng)護，根據(jù)建設的綜合情況確定養(yǎng)護時間，必要時可延長養(yǎng)護時間。

針對大體積混凝土在構(gòu)建過程中的塑性裂縫，施工單位可以應用硅酸鹽類的水泥，其干速值相對較小，且早期強度較高，完成混凝土澆筑后，需要在混凝土構(gòu)筑表面填蓋草簾及棉被，形成相對封閉的環(huán)境，保證保溫效果。此外，可以充分應用腳手架的安全網(wǎng)進行擋風，防止冷風直接擊穿混凝土構(gòu)件表面。

4 結(jié)語

公路橋梁大體積混凝土施工會受到諸多因素影響出現(xiàn)不同種類的裂縫，裂縫會對整體橋梁的承重、性能產(chǎn)生嚴重影響，使公路橋梁使用壽命大幅度縮短，直接影響公路橋梁的穩(wěn)定性。施工單位需要充分應用科學的施工控制工藝，防止裂縫的產(chǎn)生，保證橋梁工程整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全，奠定良好的基礎。