孫保華

（中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司，北京 101400）

1 概述

在組成橋梁的材料中，鋼筋和混凝土占據(jù)較大比重。鋼筋裸露至外界后，由于潮濕空氣等環(huán)境的作用易發(fā)生銹蝕，很大程度影響鋼筋的工程性能。因此，設(shè)置鋼筋保護(hù)層（常指的是混凝土保護(hù)層），可形成有效的防護(hù)結(jié)構(gòu)，達(dá)到維持鋼筋功能、提高其耐久性的效果。

保護(hù)層厚度控制視鋼筋類型而動(dòng)態(tài)化調(diào)整，主要需考慮到主筋、箍筋及構(gòu)造筋。在工程實(shí)踐中，施工單位要根據(jù)實(shí)際情況在滿足設(shè)計(jì)要求的最小保護(hù)層厚度情況下，合理地調(diào)整厚度，充分發(fā)揮鋼筋保護(hù)層對(duì)鋼筋所起到的防護(hù)作用，但與此同時(shí)，也需避免保護(hù)層厚度過大的問題，否則易額外增加材料成本投入。關(guān)于鋼筋保護(hù)層結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 鋼筋保護(hù)層

2 鋼筋保護(hù)層在橋梁工程中的主要作用

2.1 避免鋼筋銹蝕

鋼筋材料中，鐵是重要的組成元素，遇酸性物質(zhì)后易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，由于混凝土性質(zhì)穩(wěn)定，所以在與鋼筋粘結(jié)后能夠提供良好的堿性環(huán)境，以減小外界對(duì)鋼筋的破壞。但是，混凝土直接與空氣接觸，會(huì)在CO2的作用下伴有碳化現(xiàn)象，導(dǎo)致表層脫落和裂縫的產(chǎn)生，因此需確保鋼筋保護(hù)層厚度的合理性，有效防護(hù)鋼筋，以免其發(fā)生銹蝕。

2.2 延緩鋼筋升溫

環(huán)境溫度異常提高后，鋼筋的熱膨脹系數(shù)若超出合理范圍，就會(huì)發(fā)生受損現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致鋼筋的握裹力大幅衰減。遇火災(zāi)時(shí)，溫度上升速度較快，在700 ℃以上時(shí)，鋼筋的屈服強(qiáng)度明顯不足，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。由于混凝土具有熱的不良導(dǎo)體的特性，可以將其作為鋼筋保護(hù)層的施工材料，從而緩解高溫的快速蔓延與延長鋼筋的升溫時(shí)間，給降溫處理爭(zhēng)取更充足的時(shí)間。在理論上，混凝土保護(hù)層越大，防護(hù)效果越佳。

2.3 維持鋼筋受力位置的合理性

鋼筋混凝土構(gòu)件的截面尺寸是重點(diǎn)控制指標(biāo)。其在合理的截面控制標(biāo)準(zhǔn)下，可有效承受荷載：根據(jù)鋼筋的受力特點(diǎn)，若越向中間靠攏，則越會(huì)縮減構(gòu)件的受力截面尺寸，導(dǎo)致構(gòu)件不具備足夠的承載力。由于鋼筋在構(gòu)件中的位置與保護(hù)層具有緊密關(guān)聯(lián)，因此施工單位在設(shè)置鋼筋保護(hù)層時(shí)，應(yīng)遵循不可過厚或過薄的適中原則。

2.4 增強(qiáng)鋼筋與混凝土的粘接穩(wěn)定性

鋼筋與混凝土在共同作用后，可形成較高的粘接錨固強(qiáng)度，受到荷載作用而出現(xiàn)劈裂應(yīng)力，不利于構(gòu)件的穩(wěn)定性（承載力大幅下降）。此時(shí)，保護(hù)層厚度與鋼筋直徑的比值成為重點(diǎn)控制指標(biāo)，若該值超過某臨界值，則可以有效規(guī)避該問題。因此，施工單位需確定保護(hù)層的最小厚度控制標(biāo)準(zhǔn)，以避免實(shí)際厚度低于該值的情況，否則鋼筋將大量集中于受拉區(qū)的一側(cè)，造成露筋現(xiàn)象。

2.5 保證構(gòu)件承載力

鋼筋混凝土構(gòu)件作為完整的體系，其混凝土自身抗拉強(qiáng)度偏低，因此在計(jì)算與分析時(shí)僅考慮其承受壓應(yīng)力的情況，而鋼筋則作為承擔(dān)拉應(yīng)力的關(guān)鍵材料?；诖?，施工單位需在該受力分配機(jī)制下展開受力構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)，同時(shí)嚴(yán)格控制受拉鋼筋與受壓區(qū)的位置關(guān)系，以保持相對(duì)較大的間距。此時(shí)，鋼筋可承受大量的外部彎矩，其性能優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮。通常施工單位可將受拉鋼筋靠近一側(cè)混凝土構(gòu)件，但考慮到其在保護(hù)層厚度異常偏大的情況下，反而會(huì)影響構(gòu)件的承載力，故而需合理控制厚度[1]。

3 鋼筋保護(hù)層及鋼筋間距的控制要點(diǎn)

3.1 做好技術(shù)交底

以工程規(guī)范、設(shè)計(jì)圖紙等內(nèi)容為參考依據(jù)，從而制定出適用于鋼筋保護(hù)層的施工方案。另外，施工單位要做好技術(shù)交底，使全體施工人員均能明確施工目標(biāo)并掌握施工技術(shù)要點(diǎn)。

3.2 合理布設(shè)墊塊

根據(jù)保護(hù)層的厚度選擇相配套的墊塊。由于二者在材料方面應(yīng)具有一致性，因此采取梅花型布置方式，可形成科學(xué)的布局，以保證墊塊可正常使用。

3.3 防止墊塊位移

墊塊應(yīng)采取可靠固定措施以防止發(fā)生墊塊位移，墊塊上預(yù)留綁扎固定鉛絲，對(duì)于塑料墊塊需滿足強(qiáng)度要求并用鉛絲固定，不可以采用碎石片和大理石代替墊塊使用。

3.4 鋼筋制作安裝

以設(shè)計(jì)圖紙的要求為準(zhǔn)，由專業(yè)人員加工鋼筋，嚴(yán)格控制其尺寸，避免隨意加大或減小的情況。在安裝鋼筋的過程中，施工單位要注意以下幾點(diǎn)。

1）準(zhǔn)確定位鋼筋，保證其位置的合理性。

2）采取焊接或綁扎等固定方法，但均要以維持鋼筋穩(wěn)定性為前提，若焊接則需采取防護(hù)措施，以免周邊鋼筋受損。

3）鋼筋安裝期間若存在侵占保護(hù)層厚度的情況，需在許可范圍內(nèi)調(diào)整位置和尺寸。

4）安裝人員加強(qiáng)自檢，從源頭上發(fā)現(xiàn)問題并快速處理，縮小不良影響范圍。

3.5 各關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的安裝控制

橋涵工程中，各結(jié)構(gòu)的鋼筋保護(hù)層安裝特點(diǎn)各異，應(yīng)采取針對(duì)性的方法。各結(jié)構(gòu)施工期間，在拆模后均要安排專員對(duì)保護(hù)層進(jìn)行檢查，采集數(shù)據(jù)并完整記錄，生成資料后上報(bào)管理人員，以便對(duì)實(shí)際施工情況作出判斷，若存在問題則采取處理措施。通過該質(zhì)量控制機(jī)制的應(yīng)用，可有效保證施工質(zhì)量，避免質(zhì)量問題處理不及時(shí)而影響橋梁后續(xù)施工的情況。

3.5.1 板式墩

1）根據(jù)要求加工，保證內(nèi)箍尺寸的合理性。

2）承臺(tái)施工期間，要求立柱鋼筋籠維持穩(wěn)定，以免對(duì)保護(hù)層厚度造成影響。

3）通過焊接的工藝適當(dāng)連接部分箍筋與主筋，增強(qiáng)骨架的穩(wěn)定性。

4）根據(jù)保護(hù)層厚度要求按特定的間距合理布設(shè)墊塊，常采取梅花型布置方式，經(jīng)綁扎處理后墊塊應(yīng)維持穩(wěn)定，與模板保持緊密結(jié)合的關(guān)系。

5）綁扎后所產(chǎn)生的綁絲尾部需要統(tǒng)一朝向骨架內(nèi)，否則易破壞保護(hù)層的完整性。

3.5.2 蓋梁

1）根據(jù)要求下料，充分考慮保護(hù)層的厚度要求，在許可范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整鋼筋的位置，直至保護(hù)層可正常安裝及使用為止。

2）立側(cè)模前做全面的檢查，確保保護(hù)層厚度具有合理性，在側(cè)模穩(wěn)定后需全面檢查保護(hù)層，若發(fā)生墊塊脫落現(xiàn)象，則需及時(shí)采取處理措施。

3.5.3 空心板梁控制

在板厚較小的條件下，明顯加大墊塊發(fā)生移位或破壞的概率，會(huì)導(dǎo)致墊塊難以正常發(fā)揮作用，后續(xù)可見鋼筋下沉、保護(hù)層有效厚度不足的問題。對(duì)此，施工單位可以采取的措施如下。

1）選擇更為科學(xué)的梅花型點(diǎn)觸式墊塊。

2）安裝鋼筋時(shí)應(yīng)做好對(duì)腹板鋼筋撐點(diǎn)的焊接作業(yè)，需將其焊至外側(cè)主筋與縱向水平筋所產(chǎn)生的交匯區(qū)域，于該處適當(dāng)加密鋼筋，確保主筋的穩(wěn)定性。

3）外模安裝到位后，再次檢查墊塊，若脫落則正確處理。

3.5.4 箱梁保護(hù)層質(zhì)量控制

1）以圖紙和現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范為參考，按順序綁扎鋼筋，確保鋼筋骨架的尺寸具有合理性，主筋的位置應(yīng)當(dāng)滿足要求，從源頭上避免鋼筋保護(hù)層偏差過大的問題[2]。

2）預(yù)制箱梁施工中，根據(jù)各鋼筋保護(hù)層的厚度情況采用合適的墊塊，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，可按照腹板處為圓餅型墊塊、底板處為梅花形墊塊的方式進(jìn)行選擇，必要時(shí)可增加墊塊的數(shù)量。

3）預(yù)制箱梁由定型鋼模組成，支模前全面檢查保護(hù)層墊塊，若發(fā)生脫落或是存在其它問題，則需及時(shí)調(diào)整，支模作業(yè)落實(shí)到位后再次檢查墊塊，直至滿足要求為止。

3.6 混凝土澆筑全流程的質(zhì)量控制

3.6.1 混凝土澆筑前

經(jīng)鋼筋加工、安裝等環(huán)節(jié)后，易出現(xiàn)雜物附著、變形等問題，為確?；炷恋臐仓┕べ|(zhì)量，在正式澆筑前需做全面的檢查，發(fā)現(xiàn)異常之處并及時(shí)處理，避免鋼筋銹蝕、附著油污等質(zhì)量問題。此外，還需檢查墊塊的布設(shè)情況，例如墊塊布設(shè)間距等。關(guān)于鋼筋保護(hù)層施工，見圖2。

圖2 鋼筋保護(hù)層施工

3.6.2 混凝土澆筑中

組織專業(yè)施工人員，根據(jù)規(guī)范將混凝土澆筑作業(yè)落實(shí)到位，以免在混凝土澆筑過程中發(fā)生鋼筋偏位現(xiàn)象。具體而言，由于鋼筋偏位的出現(xiàn)主要與施工人員的踩踏、機(jī)具的壓力作用等因素有關(guān)，因此施工期間人員不可在鋼筋上任意行走，同時(shí)需加強(qiáng)對(duì)上層鋼筋的固定處理，使其維持穩(wěn)定[3]。

振搗是提高混凝土密實(shí)度的重要途徑，但振搗設(shè)備的擾動(dòng)性較強(qiáng)，施工人員需嚴(yán)格控制振搗裝置的位置，不可碰觸鋼筋骨架；在負(fù)彎矩筋處預(yù)留檢查點(diǎn)，隨機(jī)選擇幾處，分別綁扎厚度一致的木塊；合理放置馬凳，目的在于精準(zhǔn)控制負(fù)筋保護(hù)層的厚度，同時(shí)需采用焊接工藝，將馬凳與負(fù)筋穩(wěn)定連接于一體，以免在混凝土澆筑施工期間出現(xiàn)位移或負(fù)筋下沉現(xiàn)象。

3.6.3 混凝土澆筑后

將預(yù)先設(shè)置的小木塊取出，測(cè)量以便確定其具體尺寸，再局部剝開，檢查保護(hù)層的厚度情況，確保無誤后，用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿修復(fù)檢查點(diǎn)，使其恢復(fù)完整。

3.6.4 混凝土養(yǎng)護(hù)階段

養(yǎng)護(hù)是提高混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵途徑，需在澆筑后的12 h 內(nèi)組織此項(xiàng)工作，可采取覆蓋和保溫養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的方式，根據(jù)混凝土的類型調(diào)整養(yǎng)護(hù)時(shí)間。通常而言，普通硅酸鹽水泥為7 d 或更長，摻入緩凝型外加劑的水泥應(yīng)達(dá)到14 d 或更長。根據(jù)混凝土質(zhì)量情況及現(xiàn)場(chǎng)氣溫合理調(diào)整灑水方式（頻率和單次灑水量），使混凝土在養(yǎng)護(hù)階段均可維持濕潤的狀態(tài)。覆蓋材料選擇的是塑料布，將其緊密蓋住混凝土的露出部分。

4 結(jié)語

綜上所述，鋼筋間距及其保護(hù)層厚度控制均是橋涵工程中的重點(diǎn)控制內(nèi)容，若某方面缺乏合理性，易抑制鋼筋的性能優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致橋梁存在通行能力偏弱、耐久性不足等問題。鑒于此，施工單位必須根據(jù)其相關(guān)特點(diǎn)來針對(duì)性地采取相應(yīng)控制措施，以更好地保證工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全與各項(xiàng)效益。