桥梁墩柱钢筋混凝土保护层厚度质量控制

2023-03-20李栋臣

科技创新与应用 2023年7期

李栋臣

（山东华邦建设集团有限公司，山东潍坊 262500）

桥梁墩柱多为钢筋混凝土结构，钢筋材料有着良好的延展性，但是其容易发生锈蚀、腐蚀等问题，混凝土也存在碳化问题，为充分保证墩柱施工质量，需要合理设置保护层，提高结构稳定性。检测人员应严格按照设备使用说明操作检测设备，合理进行施工，确保精确地检测保护层厚度，并且将各项数据准确地记录清楚。

1 桥梁墩柱工程特点

1.1 施工周期长

桥墩施工技术在公路桥梁施工中虽然存在十分明显的优势，但是钢筋混凝土结构施工过程复杂性较高，主要特点体现在施工流程复杂、建设规模大和难度系数高等方面。桥梁墩柱施工往往需要较长的施工时间，有的桥墩高度高达40 m，这种大型桥墩需要耗费更多的时间，对施工技术要求也有所增加。周围环境会影响桥梁墩柱施工技术，在复杂环境中很多设备难以高效运行，此时会增加施工难度并导致施工周期延长。此外，混凝土浇筑环节是桥梁墩柱施工技术重要的过程，受到环境限制可能需要多次施工才能完成，这就导致施工时间进一步增加，最终延长了整个工程建设周期。可见，施工周期控制是桥梁墩柱施工技术应用中需要重点注意的事项，要合理安排施工过程[1]。

1.2 施工成本高

桥梁墩柱是近些年备受关注的结构形式，对施工人员技术能力、设备方面都提出较高的要求，所以在具体施工中往往需要投入大量资金。为了提高施工效率、节约施工时间和成本，很多企业会选择平行施工的方式。为了提高资金利用率，充分发挥有限资金的利用价值，企业还要提前确定施工方案，对影响施工成本的各类因素进行细致分析，做好施工过程造价的严格管控。

1.3 质量要求高

一直以来国家和国民都十分关注公路桥梁建设质量，国家对桥梁施工质量制定了较为严格的标准规范，这对于提高工程建设效果、保证工程质量安全起到很大的促进作用。在公路桥梁工程中，桥梁墩柱结构的支撑效果直接决定了工程的安全性和可靠性，如果桥梁墩柱质量不合格，那么很可能引发严重的质量安全问题，为此，对桥梁墩柱施工质量要求较高，要全方位控制桥墩施工技术，确保施工效果[2]。

2 钢筋混凝土保护层的重要性

2.1 保护层设置注意事项

第一，粘结锚固性优化。通过综合发挥钢筋和混凝土结构的优势，合理设置保护层，可以充分发挥两者的优势。在进行钢筋混凝土保护层施工中，应有效连接钢筋材料和混凝土材料，按照规定的厚度浇筑混凝土，通常保护层中锚固长度和设计粘合强度都大于受力钢筋直径。

第二，耐久性优化。在交通工程施工中，合理设置钢筋混凝土保护层可以提高整体组件的耐久性。相关研究显示，构件碳阻力会随着保护层厚度的减少而降低，所以保护层厚度应当根据桥梁墩柱使用寿命进行设计，确保其后期能够安全使用。

第三，提高桥墩安全性。在桥梁墩柱施工中，钢筋混凝土保护层主要是指钢筋外部的保护层厚度，合理设置保护层可以达到保护钢筋材料的效果。通常保护层厚度增加会提高结构锚固和耐久能力，但是从保护应力方面来看存在相反的效果，为此，在保护层设置时应当按照标准限度进行合理设置，发挥保护层的保护作用，提高整体结构的稳定性[3-4]。

2.2 钢筋混凝土施工常见不足

第一，保护层过薄。混凝土保护层如果过薄会导致其和纵向钢筋粘结力不足，结构承载力不足，结构缺乏足够的稳定性。此外，过薄的保护层还会容易在发生碳化后外部水体、气体等进入到内部，腐蚀钢筋材料，对钢筋混凝土结构的耐久性产生影响。

第二，保护层过厚。桥墩结构有着固定的截面尺寸，如果设置过厚的保护层会减小钢筋间距，降低混凝土抗拉性能，导致混凝土结构缺乏足够的稳定性和承载力。同时，过厚的混凝土还会增加施工中温度裂缝出现的概率，导致钢筋材料发生锈蚀，威胁结构整体安全性。

第三，碳化问题。混凝土结构和空气中的二氧化碳之间会发生化学反应，如果混凝土内部渗入二氧化碳，那么不但会发生混凝土碳化，还可能在水体等影响下发生钢筋锈蚀的问题，同时可能伴随着收缩现象，导致钢筋混凝土结构出现裂缝病害[1]。

3 保护层厚度的影响因素

保护层主要作用是隔离钢筋和外界环境，保护内部结构，提高钢筋混凝土结构整体性能。当前桥墩施工中容易受到如下因素的影响而导致保护层厚度设置和施工不合理。

第一，钢筋笼误差。在制作钢筋骨架、定位筋过程中没有严格遵守规范标准，没有牢固地绑扎钢筋，焊接质量不达标，都会导致钢筋笼稳定性不足。运输、安装钢筋笼过程中可能出现钢筋骨架变形的情况，施工中没有精准地定位墩柱钢筋骨架等诸多因素都可能引发混凝土保护层厚度不合格[5]。

第二，模板误差。模板刚度、强度和标准要求存在一定的偏差，没有精准地定位安装模板、没有按照要求固定和做好限位措施，浇筑混凝土中模板出现位移等情况也会造成墩柱保护层精确度不够。

第三，垫块误差。在施工阶段没有选择符合强度的保护层垫块或者垫块厚度和设计值存在差别，没有按照规定密度和数量设置垫块，施工中垫块发生脱落、位移和变形等情况，严重影响混凝土保护层厚度控制效果。

第四，施工误差。浇筑混凝土过程中没有充分保护好垫块，冲击力造成模板、垫块位置发生变化引发保护层厚度误差。

为避免出现上述问题，可以从钢筋笼制作、加工、运输和混凝土浇筑等多个环节进行严格控制，精确地定位模板、垫块等安装，加大保护层厚度控制力度，做好厚度控制卡夹的设置，提高保护层设置精确性。

4 钢筋混凝土保护层厚度质量控制方法

某桥梁工程共包括圆形墩柱1 300 多根和方形墩柱130 多根，为保证墩柱使用期间安全性和稳定性，该工程通过合理规划设计和施工进行保护层设置[6]。

4.1 卡夹设计

桥梁墩柱保护层施工中所用卡夹对强度、刚度和稳定性方面都提出一定的要求，所以在制作时可以选择钢板材料。通常4 根钢板加工成1 组卡架，根据钢筋保护层厚度要求、墩柱几何尺寸在钢板上将钢筋的位置准确地标注出来，按照半圆形缺口加工处理钢筋位置的钢板，用螺栓连接相邻两边。

在墩柱位置确定后可以利用定位钢筋定位卡夹，并且牢固地将其固定避免出现偏移，之后根据卡架的定位和间距进行钢筋的绑扎，根据钢筋混凝土保护层设计厚度加固固定钢筋，避免发生位移、变形。可以用2 组卡架定位墩柱上的钢筋混凝土保护层厚度。使用卡夹控制墩柱钢筋混凝土保护层厚度，可以减少后期施工中人为因素产生的影响，比如施工人员振捣、拉拽和混凝土浇筑等，避免出现墩柱钢筋位移的情况。利用卡夹还可以固定墩柱钢筋，确保浇筑混凝土时满足设计厚度规定。

4.2 钢筋工程

钢筋工程是桥梁墩柱重要的组成内容，在整个桥梁墩柱工程中，钢筋工程主要发挥支撑作用。在使用桥梁墩柱技术中钢筋结构可以强化桥梁墩柱结构质量，提高其延展性。工作人员在进行钢筋施工前首先要精确地计算工程量，详细地核算桥梁工程中所需要的钢筋数量。当前，焊接和绑扎、截取等都是常见的钢筋处理法，通过这些操作可以提高钢筋利用率，降低浪费问题。为了将桥梁墩身稳定效果提高，工作人员可以通过焊接方式加固处理墩身位置，同时根据技术标准规范对钢筋弯钩长度进行严格控制，按照设计规范完成钢筋尺寸、形状控制。该工程按照3～5 m 距离控制钢筋长度，这种方式不但可以提高绑扎效果还可以节约成本[7]。

4.3 布置保护层垫块

钢筋混凝土保护层控制的1 个非常重要的环节就是如何合理地放置、绑扎和固定混凝土垫块。通常采用和墩柱混凝土强度一致的高强度水泥制作垫块，并且根据墩柱主筋直径按照半圆形制作，在钢筋上用铁丝牢固地绑扎，布置成梅花形，便于钢筋保护层厚度的合理控制。

4.4 墩柱钢模板施工

现场管理人员要及时验收墩柱模板质量，正式安装之前通过试拼接确定模板尺寸是否和规定要求相符合，在确认无误后按照放样位置安装墩柱钢模板，并且充分做好加固处理。在安装完钢模板后还要校准核实其垂直度，处理拼接部位、底部缝隙，避免出现漏浆、位移和变形等问题。

4.5 墩柱混凝土浇筑

对于高度2 m 以上的墩柱在浇筑混凝土时应设置串筒，达到控制混凝土坍落度的效果，还可以采用加长泵送软管的方式避免混凝土在自由下落时冲击钢模板、混凝土垫块和钢筋笼，如果有必要还可以设置减速板。在具体施工中，技术人员严禁在固定后的钢筋墩柱上攀爬，施工现场设置专门的上下通行所用的梯子。振捣过程中注意严禁碰触钢筋、垫块和模板。