提高大桥墩柱钢筋保护层厚度合格率的措施

李炳军

（河北省成安县交通局公路站 成安 056700）

邯大高速公路S7合同段起点桩号K52＋912，终点K55＋800，路线长度2.888 km，其中桥梁长度为2 458 m，占总长的86%。主要工程有漳河特大桥、K55＋501桥式通道，工程总造价2.84亿元。

漳河特大桥桥梁下部结构采用钢筋混凝土墩柱，全线共有墩柱470根，墩柱施工质量的好坏直接影响到工程整体形象，如何提高墩柱钢筋保护层厚度成为项目部一个重要的研究课题。在钢筋混凝土构件中混凝土既与钢筋共同参与受力，同时又保护钢筋免受锈蚀［1］。由于混凝土自身有逐渐风化的特性，其表层会随时间逐渐失去混凝土自身密实的水泥石结构，逐渐变得疏松，严重时会出现裂隙［2］。在钢筋混凝土结构中，如果钢筋的保护层不足就会影响构件的耐久性，甚至使构件早早丧失承重功能。项目部技术人员针对钢筋混凝土墩柱的特点，制定了墩柱钢筋保护层厚度控制的相关措施。

1 钢筋保护层厚度过大或过小的原因

钢筋保护层厚度对钢筋混凝土构件来说是很重要的，如保护层厚度过小，可能导致钢筋在使用寿命周期内严重锈蚀而失去功能［3］。而保护层厚度过大则分2种情况：一种是构件尺寸不变，缩小钢筋尺寸来达到目的，这样就导致了钢筋位置偏移，减弱了钢筋的承载作用，有可能诱发安全生产事故；另一种情况是钢筋尺寸不变，构件尺寸变大，这将造成资源的极大浪费，而且有些构件局限于周边介质而使尺寸无法变大。笔者在参加多条高速公路的施工与监理及竣工验收中发现，公路桥梁圆柱墩的钢筋保护层合格率存在偏低现象，一般只有40%左右，特别是8～15 m高度的墩柱中部保护层厚度合格率更低。对于这种情况，通过改进施工工艺，最终可将保护层合格率由40%左右提高到70%。

2 影响墩柱保护层厚度的因素分析

目前墩柱的施工工艺比较简单，多为先行加工安装钢筋，采用定型钢模板控制墩柱的几何尺寸，浇筑混凝土并振捣密实，根据环境采用合适的养生措施。影响墩柱保护层厚度的因素有很多，从工序上分有以下几方面原因：

（1）钢筋加工安装。保护层厚度是指在施工过程中钢筋与模板的距离，因此，墩柱钢筋的骨架几何尺寸直接影响成型后墩柱的保护层厚度。在模板几何尺寸一定的情况下，墩柱骨架钢筋尺寸越大，则相应的保护层厚度越小，反之亦然。其次，由于墩柱的平面位置要求比较严格，《公路工程质量验收评定标准》规定墩柱的轴线偏位为10 mm，墩柱保护层厚度为±5 mm，这就要求墩柱钢筋的安装位置必须控制在设计位置±5 mm内，否则墩柱的平面位置与保护层无法同时满足标准要求。出现这种情况时，一般以牺牲墩柱保护层厚度来保证平面位置的准确，这也是目前施工中的通病。另外墩柱钢筋的骨架刚度也是很重要的方面，钢筋的精确定位目前一般只控制顶与底，如果骨架自身刚度不足，势必导致钢筋中部位置无法控制，进而影响保护层厚度的控制。

（2）定型钢模板。定型模板的几何尺寸直接决定成型后墩柱的几何尺寸，墩柱的几何尺寸与钢筋骨架的几何尺寸及平面位置共同决定了保护层。在其他影响因素不变的情况下，模板几何尺寸愈大将导致保护层厚度愈大，反之亦然。在假设钢筋平面位置与几何尺寸严格与设计一致的情况下，模板的最大几何尺寸误差也不能超过5 mm，如果考虑到钢筋平面位置与几何尺寸的合理误差，模板加工要求的精度就更高。

（3）混凝土浇筑。混凝土浇筑工艺直接影响到已经调整并加固完毕的钢筋及模板，如下料方式不当容易造成钢筋与模板间垫块脱离位置，操作人员上下振捣方式不当容易引起钢筋整体晃动并导致位置偏移，振捣棒插入位置不当也容易导致钢筋移位。

3 控制保护层厚度的措施

控制保护层的总体工作思路是：在严格控制钢筋及模板平面位置、几何尺寸的基础上控制钢筋与模板的距离，并使钢筋、模板及相应的固定设施（垫块、模板固定支架及拉索）形成一个整体，在浇筑混凝土过程中避免破坏钢筋、模板的整体性，从而保证钢筋保护层厚度在控制范围内［4］。按照这一思路，结合前面的原因分析，提出以下针对性的措施。

3.1 墩柱钢筋加工安装

（1）墩柱钢筋一般设计为竖向受力主筋按照一定间距焊接固定在环向骨架钢筋上，在主筋外侧按照一定间距盘绕螺旋形箍筋。因此，控制墩柱钢筋笼的几何尺寸关键在于控制环向骨架钢筋的几何尺寸。笔者经多个工地观察发现现场加工人员很难准确把握环形骨架钢筋的半径，图纸一般只提供环形骨架钢筋中心轴线半径，无法直接用于生产控制。经多次数据测算调整，发现加工环形骨架筋的圆柱形构件半径＝环形骨架半径－环形骨架筋钢筋半径为4～6 mm时效果最好。环形骨架钢筋直径16～20 mm时取用4 mm，22～25 mm时取用5 mm，大于25 mm时取用6 mm。

（2）钢筋骨架整体刚度通过加强主筋与环形骨架筋焊接及主筋与外部螺旋形箍筋固定来实现。钢筋加工、安装现场发现，对于钢筋笼整体的刚度而言，主筋与螺旋形箍筋的固结尤为重要，建议在主筋与螺旋形箍筋交叉点采用点焊或铁丝梅花形固定，即间隔一个交叉点固定。另外螺旋形箍筋使用前先调直，在半径相近的圆形构件上弯曲成相近环形半径备用，保证螺旋形箍筋与主筋密贴。

（3）钢筋安装定位先确定中心点，按照图纸设计半径±5 mm在现场用墨线标出，钢筋安装时只有全部主筋都落在墨线形成的环内才可固定，进而完成钢筋的安装工作。

3.2 墩柱模板加工

（1）墩柱定型钢模板从模板设计、模板加工制作方面控制模板的几何尺寸。模板设计一方面保证构件的几何尺寸，同时考虑模板的周转次数，进行相应的刚度设计；定型钢模板在起吊、运输、使用时需要考虑模板的承载情况，使用过程中要确保模板不变形。

（2）模板加工需要设计相应的胎模，在胎模上进行预拼装，检查各项数据指标，合格后电焊固定。焊接过程中一定要考虑电焊温度变化在模板内部形成的内应力，防止模板从胎模上落架后由于自身内应力过大而逐步变形，根据模板刚度决定一次施焊长度，一般控制在2 cm左右，并且实施跳焊，分散模板内部的温度应力，避免应力集中。

3.3 墩柱混凝土浇筑

为减轻混凝土入模冲击力对钢筋与模板间垫块的影响，混凝土自由落体高度大于2 m时一定要使用串筒，必要时设置减速板［5］。另外人员上下通过专用软梯，不允许攀爬固定完毕的钢筋。振捣时严格控制振捣棒的落点位置在距离钢筋10～15 cm处，禁止振捣棒碰触钢筋。

4 实施效果

通过采取上述相关措施后，经试验室人员用保护层探测仪测定墩柱钢筋保护层厚度，基本上处于可控状态，其合格率达到70%以上，远远高于现行施工水平，且不合格的点偏差较小，一般在10 mm之内。考虑到仪器自身的精度误差在3 mm，实际的保护层情况应该更好些。

［1］ 刘书玲.钢筋混凝土中钢筋锈蚀问题的探讨［J］.河南建材，2011（5）：13－14.

［2］ 王宗昌.混凝土保护层在钢筋混凝土结构中的作用［J］.住宅科技，1993（3）：19－22.

［3］ 黄梓良.异形柱节点受力特点与设计［J］.建材与装饰，2008（6）：48－49.

［4］ 陈长兴.钢筋及其混凝土保护层厚度［J］.建筑工人，1999（2）：21－22.

［5］ 李惠玲.浅谈混凝土结构中的混凝土保护层厚度［J］.建筑节能，2006（4）：37－39.