浅析桥梁施工大体积混凝土裂缝控制

张 鑫

（江苏瑞沃建设集团有限公司，江苏扬州 225600）

公路桥梁的大体积混凝土在整体施工中应用的各类混合料在掺和过程中，水泥会产生水化热问题。在大体积混凝土与以混合构件的施工过程中，整体的混凝土综合体系相对较大，使得混凝土结构在构建中的表面积、综合系数相对较小导致水化热无法得到充分释放，使混凝土构件存在的内外温差进一步加大，形成各类裂缝。大体积混凝土在构建过程中容易出现深陷裂缝以及干缩裂缝等问题，还可能出现塑性裂缝等情况。

1 北城子河大桥的综合工程概况

北澄子河是江苏省规划干线航道网中通扬线航道的组成部分，规划为Ⅲ级航道，设计最高通航水位为2.82 m。根据《关于333省道高邮东段跨越通扬线航道（北澄子河）通航技术标准的复函》及《内河通航标准》（GB 50139—2004）的相关规定，限制性航道上应采取一孔跨越通航水域，桥梁考虑一跨跨过航道，跨越北澄子河的桥梁最小通航净空按不小于70 m（宽）×7 m（高）进行控制。

主桥采用92.8 m（计算跨径90 m）下承式钢管混凝土系杆拱，引桥采用30 m跨径的装配式部分预应力混凝土连续箱梁，桥跨为10×30 m+92.8 m+9×30 m，桥梁全长670.0 m，桥梁上部结构按两幅上、下行并列进行布置，主桥全宽为31 m，引桥全宽28.2 m，斜桥正做，主桥中横梁和拱肋采用预制吊装施工，系杆、端横梁和拱肋预埋段采用小支架现浇施工。

主桥拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，矢高18 m。横桥向布置两榀拱肋，拱肋中心距为13.9 m，桥面系总宽为12.5 m。拱肋采用哑铃型断面，拱肋间采用5道风撑连接。系杆采用箱形截面，高2 m、宽1.4 m、壁厚为0.3 m，系杆至拱脚段时渐变为高3.0 m的矩形断面，吊杆间距为5.4 m；系杆横向间由端横梁和中横梁相连，中横梁间距5.4 m，端横梁为带牛角的箱形断面，高1.65～1.9 m、宽2.67 m；中横梁为翼宽1.0 m、翼厚0.2 m、肋厚0.5 m、高1.15～1.4 m的T形断面，上浇筑0.3 m的现浇连续段，横桥向12片行车道板布置形式为10 m×1.25 m，板横向以铰缝相连，纵向以0.5 m宽现浇湿接头相连。

主桥系杆、端横梁及中横梁预应力束均采用Φ15.2钢绞线，两端对称张拉，管道成孔采用预埋镀锌金属波纹管。吊杆索体采用Φ5～91高强平行钢丝，单端张拉。

主桥桥墩采用三柱式墩，中柱为4 m×3 m矩形墩，边柱为2.5 m×3 m矩形墩，承台厚度为2.5 m。

中柱基础采用3排共9根Ф1.5 m钻孔灌注桩，边柱基础采用2排共4根Ф1.5 m钻孔灌注桩。引桥采用双柱式墩，肋式台，Ф1.2 m、Ф1.5 m钻孔灌注桩基础。

10#主墩东侧设一个防撞墩。

主桥桥梁型式为钢管砼系杆拱，采用浮吊整体吊装。引桥上部结构采用30 m双幅等截面预应力混凝土连续箱梁。其中第10跨跨越现333省道，主线与现333省道夹角为85.95°，桥下现333省道的净空大于5.5 m。

2 桥梁大体积混凝土常见的裂缝及影响

2.1 大体积混凝土的温度裂缝成因分析

桥梁在进行构建过程中，其自身的大体混凝土施工会因温度出现裂缝，且在整体大体积混凝土中，温度裂缝十分常见。大体混凝土自身所拥有的体积基数较大，混凝土的外部温度散失以及其自身内部温度的释放过程无法构成正相关，无法将混凝土土构其自身内外温度差控制在合理的范围内，致使结构内部的温度应力与混凝土结构自身的抗拉强度无法匹配，导致混凝土裂缝。因此对混凝土模板进行拆除的过程中，混凝土构件其自身表现温度会大幅度降低，是温度裂缝予以产生的重要原因之一。

2.2 大体积混凝土干缩裂缝原因

如果大体积混凝土整体外部环境的湿润程度相对较低，构建的过程中，混凝土表面的水分由于环境原因大量散失，结构应力发生改变，导致构件在应力的作用下产生形变。

大体积混凝土在构建过程中湿度的变化幅度与其内部结构的差异明显，混凝土在构建过程中会出现自外而向内的干缩变形情况，混凝土表面由于在干缩过程中受到内部约束限制，拉应力升高，使大体积混凝土的干缩裂缝及主要的状态为网状或呈现平行现状的细微裂缝。

2.3 大体积混凝土塑性裂缝原因

大体积混凝土凝结阶段，中和表面的水分会在环境因素的影响下快速散失，体积收缩，但混凝土具有塑性，混凝土结构在综合拉力的作用影响下，表面形成具有高度不规则状的收缩裂缝。掺和过程中，水灰比不匹配、水泥活性较高，混凝土出现裂缝速度大幅度提升。

在夏季干热条件及大风条件下，易出现塑性裂缝，形状具有不连贯性，裂缝的两端相对较长，中心的宽度较大。混凝土构建过程中的环境温度以及水灰比等因素，均会使混凝土在构建过程中出现塑性裂缝。

2.4 大体积混凝土沉降裂缝分析

公路桥梁的施工过程中，地基较为松软，回填工作难以有效开展，会导致混凝土的内部结构在应用过程中的均匀性相对较低，公路桥梁混凝土构件产生沉降现象。沉降致使混凝土构件在应用过程中产生裂缝，且通常为贯穿性的大型裂缝，纵深性相对较强，会对整体工程的安全性及稳定性产生直接影响。

3 公路桥梁大体积混凝土施工控制工艺分析

3.1 温度裂缝

（1）合理控制混凝土的配合比。

施工单位在具体的施工过程中，需要对混凝土自身所用的强度予以有效保证，使其自身的工作性能能够得以满足，对水泥的用料进行有效控制。在具体应用过程中，需要应用低水化热的水泥，掺入适量的煤粉或矿渣粉，降低水化热反应。此外，在混合料拌制过程中，可以加入高性能减水剂，使水泥的用量得到有效控制。

（2）严格控制混凝土的拌和温度。

对大体积混凝土进行有效施工的过程中，如果整体环境温差相对较高，施工单位可以通过搅动混凝土的方式对相应的原材料进行覆盖。在粗骨料堆场需要通过洒水降温的方式使温度得到有效降低，使用水浇洒搅拌车，防止混合料在拌和过程中受到太阳直射。如果整体施工条件较佳，在混凝土搅拌的过程中可以应用深井水，使混合料的温度能够获得充分控制。

（3）严格控制混凝土的浇筑工艺。

在具体的浇筑过程中，需要在阴天开展，并在施工过程中有效控制混凝土的温度。一般情况下，可在24 ℃时予以浇筑，可以充分对分层浇筑法进行综合应用，分层浇筑的层间厚度可以控制在40～50 cm，浇筑过时间间隔应控制在2.5 h内。在浇筑大型混凝土的过程中，混凝坍缩程度较大，表面钢筋下的部分会产生裂缝。表面钢筋上也会产生细小裂缝，混凝土初凝及除尘后，需要对混凝土的表面再次进行抹面，充分压实混凝土。

施工单位施工时需要应用冷却管循环水，对整体混凝土进行有效降温，可以通过水泵抽水，对冷却管进水口的压力进行合理控制，使水管温差保持在5～10 ℃，进行降温前，施工人员需要对口内的温度进行综合控制，每4 h便进行一次温度检测。

3.2 干缩裂缝

在具体的大体积混凝土的施工中，为了防止干缩裂缝产生，施工单位需要对水灰比进行严格控制，并对水泥用料及用水量进行综合控制，在构建过程中，需要在混凝土的混合料中加入一定比例的减水剂。对大型混凝土进行浇筑时，需要在整体浇筑工作开展前进行收缩缝的综合设置，对横向施工接缝处以水泥砂浆的方式进行提前铺设。

在构建过程中，混凝土所用的水灰比例需要高度一致，保证水灰比相对较小，在进行整体铺设工作过程中，水泥砂浆的厚度需要严格控制在15 cm内。铺设大型混凝土的过程中，需要充分捣实接缝，开展早期养护，根据建设的综合情况确定养护时间，必要时可延长养护时间。

针对大体积混凝土在构建过程中的塑性裂缝，施工单位可以应用硅酸盐类的水泥，其干速值相对较小，且早期强度较高，完成混凝土浇筑后，需要在混凝土构筑表面填盖草帘及棉被，形成相对封闭的环境，保证保温效果。此外，可以充分应用脚手架的安全网进行挡风，防止冷风直接击穿混凝土构件表面。

4 结语

公路桥梁大体积混凝土施工会受到诸多因素影响出现不同种类的裂缝，裂缝会对整体桥梁的承重、性能产生严重影响，使公路桥梁使用寿命大幅度缩短，直接影响公路桥梁的稳定性。施工单位需要充分应用科学的施工控制工艺，防止裂缝的产生，保证桥梁工程整体结构的质量安全，奠定良好的基础。