浅谈悬臂施工桥梁0号块裂缝分析及施工控制

乔永礼

（中国交通建设集团第二公路工程局四公司，河南 洛阳 471013）

1 裂缝的种类及成因

1.1 荷载引起的裂缝

1.1.1 设计阶段有关应力状态未计算或漏算，特别是钢筋设置偏少，或应力集中部分钢筋遗漏，导致在这些部位产生裂缝，0号块件上这种类型的裂缝主要会产生在支座部位。

1.1.2 施工时对块件顶部随意增加或改变施工荷载，导致块件内部出现裂缝。

1.1.3 局部集中力的作用点，如竖向预应力筋开洞处，有的0号块在腹板部位还有横向预应力筋，并在腹板处留有张拉孔，拆模张拉后，容易沿着开洞的某一导角发生裂缝。

1.2 温度变化引起的裂缝

温度变化是产生0号块件表面裂缝的主要原因。在施工阶段引起0号块内外温度变化主要因素是混凝土凝固过程中产生的水化热、天气骤然降温及昼夜的较大温差，采用电热法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。

1.3 混凝土收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝也是常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。塑性收缩发生在施工过程中、混凝土浇筑后4h～5h左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。缩水收缩（干缩）发生在混凝土结硬以后，随着表层水分逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失很快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

1.4 支架模板变形引起的裂缝

1.4.1 支架竖向支撑及横向固定不牢固，在混凝土浇筑完成后，支架发生不均匀沉降及发生水平位移，则混凝土在强度形成过程中会出现裂缝。

1.4.2 模板支撑不牢固或对拉镙丝变形，在混凝土浇筑过程中出现胀模等现象，导致混凝土出现裂缝。

1.5 施工工艺质量引起的裂缝，在此不一一赘述。

1.5.1 混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

1.5.2 混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀成为荷载裂缝的起源点。

1.5.3 混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面上出现不规则的收缩裂缝。

1.5.4 混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

1.5.5 用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土面上出现不规则裂缝。

1.5.6 混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。

1.5.7 施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。

2 本项目中所采取的控制措施

2.1 荷载引起的裂缝控制措施

0号块支座上钢筋网片的层数及数量必须严格按设计要求进行布设，在混凝土浇筑过程中，因该处钢筋较密，振捣难度较大，可适当的加大混凝土的坍落度，提高混凝土的和易性，安排专人负责振捣及检查，确保该处混凝土密实。

竖向、横向预应力筋的张拉槽口，特别是腹板有横向精轧螺纹钢时的张拉槽口，是极易产生裂缝的地方，一方面在竖向精扎螺纹钢下严格按设计要求布设螺旋筋，另一方面在施工中尽量将槽口做成圆形，在腹板上的横向槽口处，可适当的增加螺旋筋，以防止混凝土在槽口某一明显导角处产生裂缝。

在混凝土强度形成过程中，严格控制块件顶部的施工荷载，不能在强度没有完全达到或预应力没有张拉压浆的情况下就安装挂篮等承重构件。

2.2 温度变化引起的裂缝控制措施

混凝土强度形成过程中产生的水化热，导致混凝土内部出现高温，若这时外部温度较底，内外温差达到20℃以上，则在混凝土表面就容易产生裂缝，一般来说，对于厚度≥2m的混凝土构件即认为是大体积混凝土，本0号块腹板厚2米，截面高7.5米，截面宽9米，因此，参照料有关文献，计算混凝土内部最高温度为65.6℃，表面最高温度为43.5℃，内外温差达22.1℃，因此采取了埋设冷却管的方法降低内外温差。

2.2.1 冷却管埋设时，进水口设在近混凝土中心处，出水口设在混凝土边缘处。进、出水口均引出混凝土面以上。每层水管的垂直进、出水口互相错开，间距1.5m，且出水口有调节流量的水阀和测流量设备。

2.2.2 冷却水管安装时，要牢靠的固定在钢筋骨架上，浇筑前做通水试验，检查冷却水管的密封性能，防止在混凝土浇筑时水管变形、脱落或发生堵管、漏水现象。

2.2.3 每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕，即可在该层水管内通水。

2.2.4 冷却水管使用完毕，需压注水泥浆封闭。

2.3 混凝土收缩引起的裂缝控制措施

混凝土的塑性收缩产生的裂缝控制措施主要是防止在腹板与顶板交界处出现裂缝，这是大于5米高的块件在施工时尤其需要注意的地方。一方面为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。另一方面可将混凝土分两次浇筑，浇筑至翼板根部，待其强度形成后，再浇筑顶板，也可在浇筑混凝土过程中，浇筑到顶板时先浇筑顶板外侧，最后浇筑与腹板的接触面，给腹板混凝土一个收缩的时间，同时加大翼腹板结合处的振捣。均可有效的防止该处出现裂缝，本工程采取的是后一种浇筑方法。

混凝土的缩水收缩产生的裂缝控制措施主要是拆模后混凝土表面的养护，若养护不当或不及时，表面失水，产生收缩裂缝，在养生期内必须要采取有效措施确保混凝土表面湿润，本工程采用的是安排专人采用喷雾器对混凝土进行养护，并做好外侧密封围护工作，可有效的防止了混凝土的干缩裂缝。

2.4 支架模板变形引起的裂缝控制措施

不管0号块采取什么样的支架形式，都必须要对支架变形进行详细的计算，计算支架各个方面的变形值是否符合规范要求，然后再采用设计荷载的120%的重量对其进行预压，以消除非弹性变形，测出弹性变形，由于支架基本上均为钢支架，因此，在预压重量上去后，要安排人员对所有支架构件的接触点进行检查补焊，以消除接触点不牢固所带来的变形。支架必须与墩身进行有效的固结，防止出现支架横向位移，确保支架安全。

因梁体腹板较高，施工前在方案中必须对模板支撑作详细计算，计算通过后，方可用于实际工程上，不能单靠经验进行施工，在施工时，浇筑底板混凝土时，可适当的降低底板混凝土的坍落度，这样在浇筑腹板时不至于从底板大面积的向上翻混凝土，若有必要时，可采用压仓板，但必须注意在底板混凝土已稳定腹板混凝土开始浇筑的情况下，不允许对底板导角处再进行振捣，以防止在底腹板处出现空洞及裂缝。

2.5 施工工艺质量引起的裂缝控制措施

施工工艺质量好坏，对块件的整体质量影响较大，必须要严格按施工规范及设计要求进行施工，在防止裂缝方面主要是钢筋保护层的厚度必须要符合设计要求，混凝土质量必须要满足浇筑条件，混凝土振捣必须要严格按施工规范的要求进行施工，混凝土表面收浆要及时，必要时要多次收浆，混凝土表面拉毛要均匀，养护必须及时到位。

结语

通过以上的分析及有针对性采取的控制措施，所施工的0号块没有出现裂缝，有效保证了0号块施工质量。但如何更有效的防止大体积混凝土表面不出现裂缝，因各结构不同，其影响因素也是多种多样，是一个较为复杂的问题。本文主要对本工程中所采取的一些措施进行了论述，以引起在桥梁施工中对混凝土裂缝问题的重视，提高桥梁工程的整体质量。

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