浅谈现浇箱梁裂缝控制

2014-08-15葛虹

城市地理 2014年22期

葛虹

(南通市顺通公路交通工程检测有限公司，江苏南通 226371)

通州湾至通洋高速公路快速通道起于已建成的平海公路一期，止于通洋高速公路骑岸互通，全长7.444公里，采用一级公路标准，设计速度100km/h。TK－LJ2标段跨平海公路大桥分离式立交桥全长655m，跨径为:7*30组合箱梁+(4*30+3*30)现浇箱梁+(21+2*30)组合箱梁+5*30组合箱梁。到2013年9月，跨平海公路分离式立交桥下部结构基本结束，已进入上部结构的施工。跨平海公路部位是全线最大的连续箱梁桥结构，采用现浇方法施工。该工程的主要特点:一是工程量大，工期紧，二是现场涉及桥下辅道交叉作业，施工管理困难，三是要确保创精品工程。

预应力混凝土现浇箱梁以其结构刚度大、整体性能好、跨度大、变形小、抗震性能好、行车舒适和外形美观等优点，加上桥型的设计和施工均较成熟，成桥后养护工作量小等特点，在公路、城市和铁路桥梁工程中得到比较广泛的应用。然而，这种桥型也存在着明显缺陷，即裂缝问题。

在跨平海公路分离式立交桥现浇箱梁施工过程中，各参建单位通过对现浇箱梁常见裂缝分析，从支架作业、混凝土选材、配合比设计及施工工艺方面落实各项措施，对现浇箱梁混凝土的裂缝进行了有效控制。

一、现浇箱梁施工常见裂缝产生及分析

现浇钢筋砼箱梁经常会出现一些裂缝，其中大部分裂缝与箱梁本身的结构类型有关，裂缝细小，属正常裂缝。但实际施工过程中由于施工工艺不规范等原因，会导致部分箱梁出现一些非正常裂缝，直接影响现浇箱梁的正常使用和美观。钢筋混凝土箱梁的非正常裂缝产生原因主要包括以下几类:

(1)支架作业造成的裂缝

支架搭设和拆除作业与现浇钢筋混凝土连续箱梁的成败有直接的关系。若地基和支架的承重力不足，在箱梁混凝土浇注和养生期间会由于支架不均匀沉降导致箱梁混凝土结构产生裂缝甚至垮塌。在箱梁自身混凝土强度不足和预应力体系构建不完善的情况下，支架拆除后会因为混凝土的徐变使箱梁梁底和支承处桥面产生裂缝。

(2)混凝土自身原因

混凝土在硬化过程中，当收缩产生的拉应力超过其本身的抗拉强度时混凝土就会开裂。混凝土的收缩主要是温缩和干缩。

温缩:混凝土在强度增长期间，混凝土里水泥等胶凝材料的水化反应是一个放热的反应，这种反应将使混凝土内部温度升高，产生体积膨胀，导致混凝土表面出现拉应力。待水化反应减慢以后，温度的下降使混凝土体积收缩，从而在混凝土内部出现拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗拉强度时，即会出现裂缝。

干缩:混凝土在凝结和养生期间，由于环境改变和水分蒸发，引起混凝土胶凝材料失水紧缩。混凝土干缩的主要因素在于骨料的吸水率、水泥成分、混凝土拌合物用水量对混凝土收缩徐变的影响以及周围介质的温度、湿度和养护条件对混凝土收缩徐变的影响。

(3)混凝土施工工艺造成的裂缝

混凝土配料不准确、拌合不均匀，会造成构件混凝土强度不均匀，在荷载作用下易在薄弱部位形成裂缝;混凝土振捣时间过长会造成粗细骨料离析，浆体上浮后在箱梁上表面发生收缩裂缝。混凝土浇筑成型后降温过快和养护方式不当，会造成现浇箱梁局部裂缝。

二、现浇箱梁混凝土裂缝的控制措施

(1)支架作业控制

对支架地基进行计真处理以避免支架的不均匀沉降，先清除淤泥及部分底层上，并分层回填碾压。

为了检查支架的整理稳定性及支架基础的实际承载能力和支架的弹性变形，客服混凝土浇筑过程中支架的不均匀沉降，避免箱梁混凝土因不均匀沉降出现裂缝，满堂支架在浇筑混凝土前用与需承受全部荷载的1.2倍重量的沙袋进行预压。在预压过程中顺桥向每五米布置一个支架沉降观测断面，每个断面在底板布置3点，左右翼板各1点。施工单位专门落实测量人员，在加载过程中按不同荷载等级逐级观测，在加载完成后每12小时观测，绘制时间－沉降曲线。在持续预压7天以上及达到稳定状态3天以后，经过监理验收后方卸载预压土。

在现浇箱梁建立预应力体系后拆除支架。在工期允许的情况下，拆除时间应尽量延长。拆架时先翼板、后底板，并从跨中对称地向两边依次拆除。支架拆卸空出一定空间后，方拆除底模板。

(2)混凝土的选材和配合比设计

为了降低混凝土的水化热，减少混凝土的收缩，针对跨平海公路分离式立交桥现箱梁施工特点，试验室在混凝土原材料选择和配合比设计上提出了明确的要求。

1、水泥:

选用水化热低、标号高的P.O52.5普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，从而减少混凝土单位水泥用量、提高早期抗拉强度、降低水化热。

2、骨料

采用级配良好的集料，并限制集料中的含泥量。一是考虑到混凝土中粗集料含量大和骨料品种对混凝土收缩的影像，在粗骨料方面选用石灰岩质5－25mm连续级配碎石。二是在细骨料方面选用长江中粗砂，粗细骨料级配良好时，空隙小，可减少混凝土浆体含量。三是严格按《公路桥涵施工技术规程》控制集料含泥量，保证混凝土抗拉强度和耐久性，减少混凝土的收缩。

3、外加剂

在保证混凝土强度和工作性的前提下，为尽可能地降低单位水泥用量，减少混凝土水化热，试验室在跨平海公路分离式立交桥现浇箱梁混凝土中掺加了高效缓凝减水剂。通过减水剂的使用也延缓了混凝土升温时间和提高了混凝土经济性。

4、配合比设计与确定

混凝土拌合物坍落度过大，在浇筑和振捣过程中骨实的沉降就越剧烈，造成硬化后混凝土内外应力的不均匀而产生裂缝。混凝土配合比中砂率也不宜过大，过大直接影响强度，过小又容易出现蜂窝现象，可根据粗集料空隙率和细集料细度模数选出理论用量。结合以上分析，本工程选用混凝土坍落度140～160mm，混凝土砂率选用0.39。

南通市通州湾至通洋高速公路快速通道现场办中心试验室与监理组、施工单位试验室共同合作，经过一次又一次的反复试验，经过几种配合比的比较，得出最佳试验室配合比:

水泥:砂:碎石:水:外加剂 =430:727:1137:159:5.16

(3)混凝土的施工工艺控制

1、浇筑混凝土前，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，对模板内的杂物、积水等进行清理。同时检查现场施工设备的完好状态，以保障砼梁连续浇筑。

2、箱梁混凝土采用泵送，纵向分段、横向分层浇筑，混凝土下坡端往上坡端浇筑。第一次浇筑底板和腹下梗肋，底板混凝土达到一定强度后，立芯模绑扎顶板钢筋。第二次浇筑剩余部分，浇筑前凿除第一层混凝土表面浮浆，用水冲洗干净且铺设一层高强砂浆。

3、在混凝土浇筑过程中经常检查混凝土的工作性，对拌合不均匀和坍落度不符合要求的混凝土坚决退还。混凝土振捣以50型棒为主，30型棒为辅，由专人统一指挥振捣。在施工时配10名振捣工人保证混凝土捣实的质量，坚决避免漏振。用插入式振捣器振捣混凝土时，振捣器与侧模保持5～10cm的距离，避免碰撞模板、波纹管和其他预埋件，每棒振捣时间25－30秒。

4、混凝土浇注完毕，接近初凝后，采用木模子每间隔约半小时左右搓压一次表面，搓压后的表面为粗面，不直接压光然后用塑料刷作拉毛处理，终凝后用土工布覆盖并洒水养护。

5、在养护过程中采取了保温和缓慢降温的办法，控制本工程混凝土温度收缩裂缝。养护时控制升温速度不大于15℃/小时，降温速度不大于 10℃/小时，并缓慢暴露砼，避免急热。