桥涵施工中钢筋间距和保护层的控制措施

2021-05-07孙保华

北方建筑 2021年2期

孙保华

（中铁十六局集团第四工程有限公司，北京 101400）

1 概述

在组成桥梁的材料中，钢筋和混凝土占据较大比重。钢筋裸露至外界后，由于潮湿空气等环境的作用易发生锈蚀，很大程度影响钢筋的工程性能。因此，设置钢筋保护层（常指的是混凝土保护层），可形成有效的防护结构，达到维持钢筋功能、提高其耐久性的效果。

保护层厚度控制视钢筋类型而动态化调整，主要需考虑到主筋、箍筋及构造筋。在工程实践中，施工单位要根据实际情况在满足设计要求的最小保护层厚度情况下，合理地调整厚度，充分发挥钢筋保护层对钢筋所起到的防护作用，但与此同时，也需避免保护层厚度过大的问题，否则易额外增加材料成本投入。关于钢筋保护层结构，见图1。

图1 钢筋保护层

2 钢筋保护层在桥梁工程中的主要作用

2.1 避免钢筋锈蚀

钢筋材料中，铁是重要的组成元素，遇酸性物质后易发生化学反应而出现腐蚀现象，由于混凝土性质稳定，所以在与钢筋粘结后能够提供良好的碱性环境，以减小外界对钢筋的破坏。但是，混凝土直接与空气接触，会在CO2的作用下伴有碳化现象，导致表层脱落和裂缝的产生，因此需确保钢筋保护层厚度的合理性，有效防护钢筋，以免其发生锈蚀。

2.2 延缓钢筋升温

环境温度异常提高后，钢筋的热膨胀系数若超出合理范围，就会发生受损现象，这会导致钢筋的握裹力大幅衰减。遇火灾时，温度上升速度较快，在700 ℃以上时，钢筋的屈服强度明显不足，会对结构产生破坏性影响。由于混凝土具有热的不良导体的特性，可以将其作为钢筋保护层的施工材料，从而缓解高温的快速蔓延与延长钢筋的升温时间，给降温处理争取更充足的时间。在理论上，混凝土保护层越大，防护效果越佳。

2.3 维持钢筋受力位置的合理性

钢筋混凝土构件的截面尺寸是重点控制指标。其在合理的截面控制标准下，可有效承受荷载：根据钢筋的受力特点，若越向中间靠拢，则越会缩减构件的受力截面尺寸，导致构件不具备足够的承载力。由于钢筋在构件中的位置与保护层具有紧密关联，因此施工单位在设置钢筋保护层时，应遵循不可过厚或过薄的适中原则。

2.4 增强钢筋与混凝土的粘接稳定性

钢筋与混凝土在共同作用后，可形成较高的粘接锚固强度，受到荷载作用而出现劈裂应力，不利于构件的稳定性（承载力大幅下降）。此时，保护层厚度与钢筋直径的比值成为重点控制指标，若该值超过某临界值，则可以有效规避该问题。因此，施工单位需确定保护层的最小厚度控制标准，以避免实际厚度低于该值的情况，否则钢筋将大量集中于受拉区的一侧，造成露筋现象。

2.5 保证构件承载力

钢筋混凝土构件作为完整的体系，其混凝土自身抗拉强度偏低，因此在计算与分析时仅考虑其承受压应力的情况，而钢筋则作为承担拉应力的关键材料。基于此，施工单位需在该受力分配机制下展开受力构件的截面设计，同时严格控制受拉钢筋与受压区的位置关系，以保持相对较大的间距。此时，钢筋可承受大量的外部弯矩，其性能优势得以发挥。通常施工单位可将受拉钢筋靠近一侧混凝土构件，但考虑到其在保护层厚度异常偏大的情况下，反而会影响构件的承载力，故而需合理控制厚度[1]。

3 钢筋保护层及钢筋间距的控制要点

3.1 做好技术交底

以工程规范、设计图纸等内容为参考依据，从而制定出适用于钢筋保护层的施工方案。另外，施工单位要做好技术交底，使全体施工人员均能明确施工目标并掌握施工技术要点。

3.2 合理布设垫块

根据保护层的厚度选择相配套的垫块。由于二者在材料方面应具有一致性，因此采取梅花型布置方式，可形成科学的布局，以保证垫块可正常使用。

3.3 防止垫块位移

垫块应采取可靠固定措施以防止发生垫块位移，垫块上预留绑扎固定铅丝，对于塑料垫块需满足强度要求并用铅丝固定，不可以采用碎石片和大理石代替垫块使用。

3.4 钢筋制作安装

以设计图纸的要求为准，由专业人员加工钢筋，严格控制其尺寸，避免随意加大或减小的情况。在安装钢筋的过程中，施工单位要注意以下几点。

1）准确定位钢筋，保证其位置的合理性。

2）采取焊接或绑扎等固定方法，但均要以维持钢筋稳定性为前提，若焊接则需采取防护措施，以免周边钢筋受损。

3）钢筋安装期间若存在侵占保护层厚度的情况，需在许可范围内调整位置和尺寸。

4）安装人员加强自检，从源头上发现问题并快速处理，缩小不良影响范围。

3.5 各关键结构的安装控制

桥涵工程中，各结构的钢筋保护层安装特点各异，应采取针对性的方法。各结构施工期间，在拆模后均要安排专员对保护层进行检查，采集数据并完整记录，生成资料后上报管理人员，以便对实际施工情况作出判断，若存在问题则采取处理措施。通过该质量控制机制的应用，可有效保证施工质量，避免质量问题处理不及时而影响桥梁后续施工的情况。

3.5.1 板式墩

1）根据要求加工，保证内箍尺寸的合理性。

2）承台施工期间，要求立柱钢筋笼维持稳定，以免对保护层厚度造成影响。

3）通过焊接的工艺适当连接部分箍筋与主筋，增强骨架的稳定性。

4）根据保护层厚度要求按特定的间距合理布设垫块，常采取梅花型布置方式，经绑扎处理后垫块应维持稳定，与模板保持紧密结合的关系。

5）绑扎后所产生的绑丝尾部需要统一朝向骨架内，否则易破坏保护层的完整性。

3.5.2 盖梁

1）根据要求下料，充分考虑保护层的厚度要求，在许可范围内适当调整钢筋的位置，直至保护层可正常安装及使用为止。

2）立侧模前做全面的检查，确保保护层厚度具有合理性，在侧模稳定后需全面检查保护层，若发生垫块脱落现象，则需及时采取处理措施。

3.5.3 空心板梁控制

在板厚较小的条件下，明显加大垫块发生移位或破坏的概率，会导致垫块难以正常发挥作用，后续可见钢筋下沉、保护层有效厚度不足的问题。对此，施工单位可以采取的措施如下。

1）选择更为科学的梅花型点触式垫块。

2）安装钢筋时应做好对腹板钢筋撑点的焊接作业，需将其焊至外侧主筋与纵向水平筋所产生的交汇区域，于该处适当加密钢筋，确保主筋的稳定性。

3）外模安装到位后，再次检查垫块，若脱落则正确处理。

3.5.4 箱梁保护层质量控制

1）以图纸和现行行业规范为参考，按顺序绑扎钢筋，确保钢筋骨架的尺寸具有合理性，主筋的位置应当满足要求，从源头上避免钢筋保护层偏差过大的问题[2]。

2）预制箱梁施工中，根据各钢筋保护层的厚度情况采用合适的垫块，根据工程经验，可按照腹板处为圆饼型垫块、底板处为梅花形垫块的方式进行选择，必要时可增加垫块的数量。

3）预制箱梁由定型钢模组成，支模前全面检查保护层垫块，若发生脱落或是存在其它问题，则需及时调整，支模作业落实到位后再次检查垫块，直至满足要求为止。

3.6 混凝土浇筑全流程的质量控制

3.6.1 混凝土浇筑前

经钢筋加工、安装等环节后，易出现杂物附着、变形等问题，为确保混凝土的浇筑施工质量，在正式浇筑前需做全面的检查，发现异常之处并及时处理，避免钢筋锈蚀、附着油污等质量问题。此外，还需检查垫块的布设情况，例如垫块布设间距等。关于钢筋保护层施工，见图2。

图2 钢筋保护层施工

3.6.2 混凝土浇筑中

组织专业施工人员，根据规范将混凝土浇筑作业落实到位，以免在混凝土浇筑过程中发生钢筋偏位现象。具体而言，由于钢筋偏位的出现主要与施工人员的踩踏、机具的压力作用等因素有关，因此施工期间人员不可在钢筋上任意行走，同时需加强对上层钢筋的固定处理，使其维持稳定[3]。

振捣是提高混凝土密实度的重要途径，但振捣设备的扰动性较强，施工人员需严格控制振捣装置的位置，不可碰触钢筋骨架；在负弯矩筋处预留检查点，随机选择几处，分别绑扎厚度一致的木块；合理放置马凳，目的在于精准控制负筋保护层的厚度，同时需采用焊接工艺，将马凳与负筋稳定连接于一体，以免在混凝土浇筑施工期间出现位移或负筋下沉现象。

3.6.3 混凝土浇筑后

将预先设置的小木块取出，测量以便确定其具体尺寸，再局部剥开，检查保护层的厚度情况，确保无误后，用高标号水泥砂浆修复检查点，使其恢复完整。

3.6.4 混凝土养护阶段

养护是提高混凝土施工质量的关键途径，需在浇筑后的12 h 内组织此项工作，可采取覆盖和保温养护相结合的方式，根据混凝土的类型调整养护时间。通常而言，普通硅酸盐水泥为7 d 或更长，掺入缓凝型外加剂的水泥应达到14 d 或更长。根据混凝土质量情况及现场气温合理调整洒水方式（频率和单次洒水量），使混凝土在养护阶段均可维持湿润的状态。覆盖材料选择的是塑料布，将其紧密盖住混凝土的露出部分。