桥梁墩柱混凝土保护层厚度控制

唐小军，袁仕贵

(云南省铁路总公司，云南 昆明 650118)

钢筋混凝土结构的耐久性很大程度上体现在保护层的质量与厚度上[1][2]。混凝土保护层（简称保护层）是指钢筋混凝土构件中最外层受力钢筋的外缘到混凝土表面之间的混凝土层，保护钢筋在一个封闭的环境内，保持钢筋的强度和整体的结构稳定，混凝土保护层厚度是影响构件性能的重要因素之一。保护层过大会降低钢筋混凝土构件的承载能力，过小则易造成表层混凝土剥落而使钢筋外露，引起钢筋锈蚀，随着时间推移混凝土表层混凝土逐渐碳化，影响钢筋混凝土构件的使用性能与寿命。而桥梁墩柱是桥梁的主要支撑构件，对桥梁的整体稳定性起着关键作用，因而要特别注重钢筋保护层的厚度控制，钢筋保护层厚度过大或过小都会对混凝土结构产生不利影响，所以在施工现场如何有效控制结构的钢筋保护层厚度是工程施工中的重要问题，对钢筋混凝土保护层厚度控制的施工工艺研究是必要的。本文以九龙立交特大桥墩柱为例探讨保护层厚度控制方法，为后续混凝土保护层厚度施工控制提供依据。

1 工程实例

九龙立交特大桥桥全长3 342m，下部构造桥墩采用1.5m×1.5m 等截面方形柱式墩（图1）。采用整体钢模板施工，每节施工高度要求不小于2m，墩柱主筋为B32 钢筋，箍筋为B12 的钢筋，混凝土净保护层厚度为4.8cm，根据规范要求允许偏差为±5mm。

图1 方形桥墩

为满足墩柱保护层厚度要求及高效完成施工项目，必须在钢筋骨架制作安装、模板安装、垫块制作定位、混凝土浇筑过程中进行严格控制。根据此项目的实际情况开发一套能有效控制方形墩柱保护层厚度的控制卡夹。

2 保护层厚度的影响因素

保护层作用是保护钢筋不腐蚀，确保结构受力性能。在桥墩施工过程中常见影响保护层厚度的因素如下。

1）钢筋笼误差 钢筋骨架、定位筋的制作不规范，钢筋的绑扎、焊接不到位导致钢筋的稳固性差；在钢筋笼运输、安装过程中钢筋骨架变形；墩柱钢筋骨架定位不准确，导致混凝土保护层厚度产生偏差。

2）模板误差 模板强度及刚度不满足要求；模板安装定位不准确；模板固定与限位措施不到位，在浇筑混凝土过程中出现胀模、移位等现象，导致墩柱保护层厚度出现偏差。

3）垫块误差 保护层垫块强度不足，垫块厚度与保护层设计值不一致，垫块设置密度和数量不足，导致垫块出现变形、移位和脱落等现象，对混凝土保护层厚度的影响较大。

4）施工误差 在墩柱混凝土浇筑过程中，不注意对垫块的保护，导致模板和垫块发生移位和变形。

针对以上经常出的问题，在墩柱钢筋笼制作、加工、运输、安装，模板制作、安装、定位，垫块制作、定位，混凝土浇筑过程等方面需依据规范要求进行操作。只要模板制作与定位准确，最难控制的仍是钢筋笼变形引起保护层厚度差异问题，是保护层厚度控制的难点问题，就此问题设计保护层厚度的控制卡夹。

3 卡夹设计

3.1 卡夹制作

混凝土保护层厚度控制的卡夹自身要一定的强度、刚度和稳定性，因而选用性价比较好的钢板进行制作。一组卡夹由四根钢板加工而成，根据墩柱几何尺寸并考虑钢筋保护层厚度，在钢板上标出钢筋的准确位置，在钢筋位置处把钢板加工成半圆形缺口，相邻两边安装时用螺栓连接成需要的形状与尺寸，如图2。

图2 卡夹示意图

3.2 卡夹作用

在准确定出墩柱位置后，可利用定位钢筋对卡夹进行定位，使其不发生偏离与移位，再按卡夹对钢筋定位与间距的控制绑扎钢筋，可确保钢筋不发生变形与位移从而可确保钢筋混凝土保护层的设计厚度。在墩柱上控制混凝土保护层厚度施工时需用两组卡夹进行定位，如图3。使用卡夹对墩柱混凝土保护层厚度进行控制，可避免在施工过程中施工人员的拉拽、振捣、倾倒混凝土等人为扰动及风力作用使墩柱钢筋发生移位的现象；使墩柱钢筋始终处于既定位置，从而确保混凝土的设计厚度。

图3 承台浇筑前卡夹定位墩柱钢筋

4 施工控制

4.1 浇筑承台混凝土时的墩柱钢筋控制

在承台钢筋安装时，根据墩柱的设计尺寸及位置对墩柱进行准确放样，标出墩柱纵横轴线，并对墩柱钢筋进行定位。利用卡夹对承台以上的墩柱钢筋进行定位（图4），其位置应准确无误、无偏差。在浇筑承台混凝土时按卡夹位置准确安插墩柱钢筋。卡夹可控制钢筋的变形与移位问题，以防钢筋出现变形与移位而影响保护层厚度的准确性。

图4 墩柱钢筋定位

4.2 墩柱钢筋控制

在承台混凝土振捣结束后，应再次校核卡夹及墩柱钢筋位置的准确性。墩柱钢筋绑扎前应重新标出墩柱位置纵横轴线，然后再准确安装卡夹，如图5，绑扎钢筋，设置与墩柱强度相同的混凝土垫块，立墩柱模板，浇筑墩柱混凝土。

图5 承台浇筑后卡夹定位墩柱钢筋

4.3 保护层垫块的布置

混凝土垫块的放置、绑扎、固定亦是钢筋保护层控制的一个重要环节。该桥墩的混凝土垫块采用高强度水泥制作成与墩柱混凝土强度一致，并按墩柱主筋直径制成半圆形，用细铁丝将垫块绑扎在钢筋上，按梅花形布置，以便更好地控制保护层厚度。

4.4 墩柱钢模板施工控制

在墩柱模板入场后要进行验收，并且在正式使用之前要进行试拼，检查钢模的尺寸大小是否符合要求。将合格的钢模按照墩柱的放样位置进行安装并采取一定的加固措施，在钢模安装完成后要对其内侧进行模板垂直度校核，确保不产生偏移现象。

4.5 墩柱混凝土浇筑控制

为减轻混凝土进入墩柱钢模时的冲击力对钢筋、模板及混凝土垫块的影响，当混凝土自由落体高度超过2m 时需采用串筒，或加长混凝土输送泵车的软管，必要时甚至可考虑设置减速板。施工人员禁止通过攀爬已固定完毕的钢筋上下墩柱，需要设置专用梯子供上下通行。振捣时严格控制振捣棒的落点位置在距离钢筋，禁止振捣棒碰触钢筋。

5 保护层厚度检测

钢筋保护层厚度测试采用无损检测，检测仪器为智博联zbl-r620 混凝土钢筋检测仪，仪器使用前进行严格标定，保证测试精度及结果的可靠性。检测方法依据JGJ/T152-2008《混凝土中钢筋检测技术规程》。通过混凝土保护层控制卡夹及以上控制措施，该桥桥墩保护层厚度检测合格率达95%以上，符合相关要求。

6 结语

在钢筋混凝土施工过程中对保护层厚度控制是比较困难的，本文利用卡夹对桥梁墩柱钢筋进行加固与定位控制，经过实测钢筋保护层厚度，符合规范要求，说明卡夹可有效地解决钢筋混凝土保护层厚度问题。但使用卡夹对墩柱钢筋定位时，在施工过程中要注意模板的安装与定位、混凝土垫块的绑扎定位、混凝土浇筑过程控制等问题则效果更佳。在今后的施工过程中逐步完善与改进，可向自动及自能化方向发展。