李育林 梁清麗

摘要：為解決支架現(xiàn)澆混凝土箱梁出現(xiàn)施工裂縫的常見問題，文章通過對一些公路項目的橋梁施工進行調(diào)查，分析了箱梁施工產(chǎn)生裂縫的原因，并提出了相應(yīng)的控制措施。

關(guān)鍵詞：支架;混凝土;箱梁;裂縫;措施

0 引言

早些年，在我國公路橋梁中，采用箱型的截面形式作為上部結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，特別是在支架現(xiàn)澆梁中尤為普遍，由于混凝土相對其他材料有取材便利、造價更低等優(yōu)勢，故一般為混凝土箱梁。近幾年，由于支架現(xiàn)澆混凝土箱梁應(yīng)用過程中，在施工和運營階段產(chǎn)生裂縫的通病一直未能得到很好的解決，且部分結(jié)構(gòu)裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)承載力和耐久性影響較大，使鋼箱梁的應(yīng)用數(shù)量和比例不斷增加，但其經(jīng)濟性遠不如混凝土箱梁。在降低造價的同時又要提高橋梁使用周期，則對于混凝土箱梁裂縫產(chǎn)生的末端原因分析和采取措施避免或減少裂縫具有較大意義。

1 裂縫成因分析

經(jīng)過對廣西六景至欽州港公路、廣西沿海改擴建高速公路、廣西六寨至河池高速公路、廣西河池至百色高速公路等公路沿線的二十多座支架現(xiàn)澆混凝土箱梁橋施工圖、方案設(shè)計、施工跟蹤及后期檢查進行調(diào)研和分析，發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)澆混凝土箱梁橋支架的主要形式為滿堂支架（包括扣件式小鋼管支架、碗扣式小鋼管支架、盤扣式小鋼管支架等）和柱梁式支架（螺旋管立柱+工字鋼橫梁+貝雷梁或大工字鋼縱梁+工字鋼分配梁等）兩種。通過調(diào)研分析，得出支架現(xiàn)澆混凝土箱梁產(chǎn)生施工裂縫的主要因素有以下幾點：

1.1 預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計不合理

一般箱梁截面高度隨跨徑增大而變高，對于跨度較大的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，由于箱梁截面高度增加，縱向預(yù)應(yīng)力筋彎起角度變大和張拉力增大。而且縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，在箱梁腹板沿波紋管位置會對混凝土產(chǎn)生較大并集中的豎向拉應(yīng)力，如果設(shè)計考慮不周全，就會造成箱梁腹板混凝土沿波紋管彎起方向產(chǎn)生斜向裂縫。這種現(xiàn)象在掛籃懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工中也比較常見。

1.2 支架不均勻沉降

支架不均勻沉降是對現(xiàn)澆混凝土箱梁質(zhì)量影響較大的因素之一，根據(jù)其位置不同主要分為以下3種情況：

（1）由于支架基礎(chǔ)承載力不滿足要求或差異較大造成的。①原地基承載力達不到要求，未進行換填或加固處理;②樁基、樁系梁等施工時，對其周邊地基開挖后，回填的土或片石等地基承載力達不到要求或與其他支架地基承載力存在較大差異;③未對支架基礎(chǔ)表面采取有效的防排水措施，水滲入地基后，軟化地基，造成地基承載力不足。

（2）支架結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理造成的。這種情況主要是發(fā)生在柱梁式支架，由于部分支架結(jié)構(gòu)或桿件跨徑太大（大跨徑門洞等），設(shè)計的貝雷梁或型鋼梁雖然強度滿足要求，但剛度不夠，造成跨中與立柱支點位置支架沉降量相差較大。

（3）整體支架與墩柱或蓋梁頂支撐的沉降量不一致造成的?，F(xiàn)澆箱梁模板支撐直接作用在墩柱或蓋梁混凝土上，其相對支架來說幾乎沒有沉降，如果支架與墩柱或蓋梁之間沒有聯(lián)系或連接桿件剛度不夠，在支架與墩柱或蓋梁便形成了一個沉降量的突變截面，從而在這個截面產(chǎn)生腹板甚至底板的豎向裂縫。

1.3 分階段澆筑混凝土時間間隔太長

大部分支架現(xiàn)澆箱梁都是分兩次進行混凝土澆筑的，第一次澆筑底板和腹板混凝土，再安裝箱內(nèi)支架、頂板模板、鋼筋及預(yù)應(yīng)力等，第二次澆筑頂板和翼板混凝土。由于一些原因，第一次和第二次混凝土澆筑時間間隔太長，澆筑頂板和翼板混凝土時，底板和腹板混凝土已經(jīng)基本完成了早期的混凝土收縮和徐變，在頂板和翼板混凝土發(fā)生收縮和徐變的時候，腹板會對頂板產(chǎn)生較大的約束力，但此時頂板和翼板混凝土強度較低，當此約束力超過混凝土抗拉強度時，就會導致箱梁頂板和翼板下緣產(chǎn)生橫向裂縫。

1.4 混凝土澆筑時間過長，澆筑順序不合理

由于混凝土澆筑準備灌注不充分，澆筑過程出現(xiàn)了各種問題，導致了混凝土澆筑時間超過了混凝土初凝時間，混凝土在不斷加載的過程中，對已初凝的混凝土產(chǎn)生應(yīng)力，剛初凝的混凝土強度非常低，稍有拉應(yīng)力產(chǎn)生就會產(chǎn)生裂縫。

1.5 混凝土坍落度過大

混凝土澆筑方式主要為泵送，要求混凝土坍落度值較大，水泥用量也會因此增加?；炷磷杂墒湛s試驗表明，水泥用量越多，水灰比越大，骨料的彈性模量越低，則收縮也越大。當混凝土收縮變形受到支架、模板等的約束作用時，混凝土會產(chǎn)生拉應(yīng)力。坍落度過大，還會加速水化熱反應(yīng)，釋放出大量的水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度不斷上升，加大混凝土內(nèi)外溫差，其表現(xiàn)是使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。當混凝土收縮和水化熱一起作用產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了允許拉應(yīng)力時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。

2 控制措施

支架現(xiàn)澆混凝土箱梁產(chǎn)生的大部分施工裂縫都是可以通過采取有效措施避免的。避免這些裂縫的產(chǎn)生，首先要有正確、合理的施工圖紙，施工單位設(shè)計合理、滿足規(guī)范和設(shè)計要求的支架結(jié)構(gòu)和專項施工方案，按要求通過專家評審并報批，施工人員嚴格按照方案執(zhí)行等過程是保證箱梁不產(chǎn)生施工裂縫的關(guān)鍵因素。對于施工過程中的細節(jié)應(yīng)采取以下措施：

2.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)合理

設(shè)計單位應(yīng)認真、仔細進行橋梁實地勘察，收集地質(zhì)、水文資料，根據(jù)這些資料、交通流量、車輛荷載以及業(yè)主的其他要求進行箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計過程中應(yīng)更加重視縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力波紋管與鋼筋的空間位置，注意是否有交叉影響?？刹捎肂IM技術(shù)手段進行碰撞檢查，減少施工過程中因經(jīng)常糾偏、改變鋼筋位置而對整個箱梁結(jié)構(gòu)造成影響。整個箱梁混凝土應(yīng)盡量避免出現(xiàn)拉應(yīng)力，如果混凝土的抗拉強度較小，很容易被拉裂。

2.2 設(shè)計合理的支架結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式

（1）施工單位應(yīng)認真勘察橋梁支架位置的地質(zhì)、水文資料，采取換填、加大加厚立柱基礎(chǔ)的方式處理和加固地基，保證地基承載力滿足要求，一般其安全系數(shù)≥1.5，且應(yīng)盡量縮小支架所在位置基礎(chǔ)的地基承載力差異。

（2）除模板外，最好是整個支架受力結(jié)構(gòu)材料都采用鋼材，包括木模板后附肋和調(diào)節(jié)標高的材料。

（3）支架和支架以外3m范圍內(nèi)應(yīng)做好防排水措施，保證不積水且不滲水。

（4）支架與墩柱或蓋梁相鄰位置，應(yīng)采用可靠的鋼結(jié)構(gòu)將支架與墩柱或蓋梁連成整體，減少相互之間支架的不均勻沉降，且有一個過渡區(qū)間，避免在此處對箱梁產(chǎn)生較大的豎向拉應(yīng)力。

2.3 嚴格控制混凝土材料、配合比及其性能

箱梁混凝土的各類原材料性能都應(yīng)較穩(wěn)定，散裝水泥進入拌和站后，應(yīng)存放7d以上才能使用，起到降低水泥的溫度和活性作用;碎石和砂材料最好是同一廠家生產(chǎn)，強度、級配、針片狀等指標符合規(guī)范和配合比要求，且每批次材料的各項指標差異較小，材料存放地和拌和站料倉都應(yīng)設(shè)置雨棚，避免材料含水率經(jīng)常性變化;一次澆筑箱梁采用的減水劑盡可能是同一批次的，應(yīng)保證使用的減水劑均勻、穩(wěn)定。澆筑箱梁混凝土前，應(yīng)進行混凝土適配，經(jīng)檢測坍落度、和易性等各項指標合格后（混凝土坍落度一般≤180），方能正式拌和混凝土并運至施工現(xiàn)場。施工過程中出現(xiàn)有不符合要求的混凝土必須及時廢棄。

2.4 做好澆筑混凝土前的各項準備工作

澆筑箱梁混凝土一般有混凝土方量大、澆筑時間長、不確定因素多等不利問題，因此在施工前，應(yīng)充分做好各項準備工作。除做好其他必要準備工作外，還應(yīng)確保各類原材料應(yīng)不小于本次澆筑混凝土需要量的1.3倍。根據(jù)施工要求配備好足夠的施工設(shè)備外，每種設(shè)備都應(yīng)有備用設(shè)備或應(yīng)急方案，如拌和站、混凝土運輸車、泵車或地泵、吊車、振動棒等。

2.5 采用正確方法澆筑箱梁混凝土

澆筑箱梁混凝土的方法應(yīng)遵循以下幾個原則：

（1）如果一次澆筑成型，則由每跨按底板→腹板→頂板的順序澆筑混凝土，固定好支撐頂板的支架，間隔2m左右開一個天窗澆筑底板混凝土。

（2）如果是分兩次裝模澆筑成型，則第一次澆筑底板和腹板混凝土，第二次澆筑頂板混凝土，兩次澆筑混凝土時間間隔應(yīng)盡量縮小，一般≤7d，降低齡期差，從而保證上下層混凝土強度、彈性模量相差不大，減小上下層混凝土因收縮徐變產(chǎn)生較大拉應(yīng)力。

（3）根據(jù)澆筑的速度、天氣情況、混凝土初凝時間、混凝土方量等因素決定每次分段澆筑的長度，保證澆筑腹板混凝土時，箱內(nèi)倒角不冒漿即可，避免澆筑冷縫的出現(xiàn)。

（4）澆筑混凝土順序應(yīng)遵循由低往高的原則，減少混凝土流動距離，避免其產(chǎn)生離析。

（5）對于鋼筋和波紋管密集部位，應(yīng)提前采取措施確保振動棒位置。如安裝鋼筋和波紋管時，采用一根比振動棒稍大的管固定好振動棒的位置，待完成鋼筋綁扎和波紋管固定后或澆筑混凝土前拔出。

（6）箱梁底板倒角位置可封一塊水平板，使倒角位置不容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，底板和腹板混凝土銜接更緊密。

3 結(jié)語

通過以上對支架現(xiàn)澆箱梁裂縫產(chǎn)生的主要原因和控制措施分析，對后續(xù)的廣西梧州至柳州高速公路、廣西都安至巴馬高速公路、松旺至鐵山港高速公路等項目的支架現(xiàn)澆箱梁橋施工起到了很好的指導作用。采用了以上施工措施后，目前未發(fā)現(xiàn)支架現(xiàn)澆箱梁橋出現(xiàn)裂縫，效果明顯，有較好的借鑒意義。

本文只針對廣西路建集團承建的一部分高速公路項目支架現(xiàn)澆橋梁施工進行調(diào)研和分析，得出支架現(xiàn)澆箱梁裂縫產(chǎn)生的主要原因和控制措施，或許這對于其他單位或地區(qū)的現(xiàn)澆箱梁施工指導還不夠全面，下一步我們將繼續(xù)加大調(diào)研和分析范圍，總結(jié)更多施工經(jīng)驗和措施。

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