現澆箱梁裂縫產生原因及施工對策

陳 勇 張 民

(1.中鐵十二局集團第一工程公司，山西臨汾 041000; 2.山東東泰交通建設監理咨詢有限公司，山東淄博 256412)

1 工程概況

京滬互通立交擔負著京滬高速公路與臨(沂)棗(莊)高速公路交通流快速轉換的功能，京滬互通立交為臨棗高速公路上跨京滬高速的苜蓿葉、半定向樞紐互通立交。A，B匝道為環形匝道，C，D匝道為半定向匝道，共設跨線橋1座，匝道橋4座，總工期36個月。全橋左右各9聯現澆箱梁，第4聯、第6聯采用鋼筋混凝土連續箱梁，其余均采用預應力混凝土連續箱梁;C，D匝道均為18跨各6聯現澆箱梁，A，B匝道均為3跨各1聯現澆箱梁。

2 裂縫產生機理及原因

現澆箱梁施工中經常在箱梁的頂板、腹板或箱室內的底板出現一些裂縫，長短不一，寬度不等。分析裂縫出現的原因主要包括以下幾個方面。

2.1 外加變形或約束變形引起裂縫

在箱梁施工過程中，由于混凝土配合比不合理、澆筑前后溫差過大、沒有進行有效養護等都會導致混凝土出現外加變形。同時，地基的不均勻沉降、支架的不穩定變形、支架頂撓度控制不嚴等又會導致在箱梁上出現約束變形，約束變形越大，箱梁的裂縫寬度就越大。

2.2 混凝土質量較差或保護層厚度不足等原因造成裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2倍～4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。同時，鋼筋在澆筑前沒有進行徹底的除銹也是導致箱梁出現裂縫的一個原因。

3 施工對策

3.1 混凝土質量較差或保護層厚度不足等原因造成裂縫

3.1.1 加強施工過程中的技術指導，認真按設計圖紙規范施工在實際施工中，有些施工隊伍貪圖方便，在施工過程中出現難以滿足設計要求的問題時，不經現場技術人員同意，擅自修改設計，引起結構整體受力發生變化，導致箱梁在養護期就因恒載作用出現荷載裂縫。因此，要對箱梁施工的各個環節加強技術指導，遇到問題要及時處理，不得隨意更改設計圖紙。

3.1.2 嚴格控制原材料的質量，加強源頭控制

混凝土強度的高低與原材料的質量息息相關，各類材料要嚴格按規范要求的檢驗頻率進行抽檢。一次澆筑中，一定要使用同一品種，同一批次的水泥;砂石料要保證清潔，粗集料必要時需進行水洗，石料的針片狀含量應控制在15%以內，含泥量應控制在1%以下。在進行混凝土配合比設計時一定要確定外加劑與水泥的匹配，并在施工中隨時抽檢外加劑與設計時的成分看是否一致，并確定氯化物的含量不得超標。

3.1.3 保護層的厚度要滿足設計要求

一般構件保護層厚度控制在3 cm～5 cm之間，制作或購買的保護層墊塊厚度和質量要滿足要求，但由于擺放間距不合理，往往會在混凝土澆筑過程中，受鋼筋混凝土壓力，使墊塊破壞，致使部分位置的鋼筋骨架下沉，保護層厚度達不到設計要求。因此，在實際施工中，首先要確保購買或制作的保護層墊塊的質量，其次要計算好墊塊的間距，防止墊塊因局部壓力過大而損壞，影響保護層厚度。

3.1.4 嚴格控制混凝土的配合比

混凝土配合比是否合理直接關系到結構物的實體質量，混凝土配合比的優化調整是一項動態工作，要滿足不同施工方式和施工條件下的要求。澆筑前，要認真分析，統計混凝土抗壓強度數據，在混凝土澆筑過程中根據施工情況進行科學調整，并保證在張拉時混凝土的強度達到90%設計強度。

3.1.5 振搗要到位，保證混凝土的密度

均勻密實的混凝土是保證混凝土結構設計強度的前提。振搗必須按施工規范分層、分段進行，實行定人定崗。混凝土振搗采用插入式振動器，振動至混凝土表面泛漿，不再冒出氣泡、混凝土不再下沉為止。根據不同機械的性能，一般振搗時間控制在5 s/次～15 s/次為宜。澆筑完畢后，表面應及時進行上光抹平，二次收漿并進行覆蓋灑水養護處理。

3.2 外加變形或約束變形引起的裂縫

3.2.1 加強地基處理，確保地基處理質量，減少不均勻沉降

在外加變形中，地基的不均勻沉降是主要原因之一。若天然狀態下地基的承載能力差，無法滿足現澆箱梁對地基承載能力及穩定性的要求，則施工前應進行地基處理。在地基處理前，應了解需處理地段的地質、地形情況，采用適當的地基處理方式。由于京滬互通立交橋所處臨沂地區整個地質情況較好，在整平地基后，進行碾壓，壓實度達到93%，再填筑一層風化料，厚度50 cm，分兩層碾壓，經檢測地基承載力達到250 MPa，然后再用10 cm厚C25混凝土硬化并形成1%的橫坡，在搭設支架的底托下鋪設4 m長10 cm×15 cm的方木，并用細砂找平，提高地基承載能力。

3.2.2 確保支架的穩定性

由于京滬互通立交主線斷面是變化的，在計算支架受力時考慮最大斷面的自重進行計算，確定支架的間距，其他斷面也采用該支架方案。支架體系不僅要根據支架形式和所承受的荷載進行強度、撓度驗算，還要對底腳的混凝土墊石進行受壓承載力驗算，防止支架失穩破壞，特別針對京滬高速邊坡處的支架應特別加強，重點強調縱橫向剪刀撐的加固作用，確保支架的穩定性。在對支架預壓時，預壓重量為現澆箱梁自身荷載、施工荷載、動荷載及其他荷載的1.2倍，并考慮雨季施工時覆蓋不到位的影響，保證預壓充分，支架預壓為超載預壓(為120%施工荷載)，預壓期一般為7 d左右，支架受壓測定以變形時程曲線為準。澆筑混凝土使用置換澆筑重量的方式，確保支架受壓穩定。

3.2.3 控制混凝土澆筑溫度

夏季澆筑應避開中午12點～15點的高溫期，一次澆筑的時間要控制在15 h左右，防止因溫差過大在混凝土表面產生收縮裂縫，混凝土方量較大時可采用兩臺混凝土泵車同時施工，以便縮短施工時間。

3.2.4 加強混凝土的早期養護，確保養護條件和時間

現澆箱梁混凝土在澆筑完畢收光后，應立即轉入養護狀態，全聯應覆蓋土工布，同時不間斷灑水濕養，盡量避免箱梁頂面出現大的溫縮和干縮變形，繼而產生收縮裂縫。

3.2.5 嚴格控制支架、模板的拆除時間

箱梁混凝土澆筑完成后，根據設計要求混凝土強度達到設計強度的75%以上，方可拆除模板和支架。現場施工時，非受力部分如翼板底模及側模在齡期達到7 d后拆除，底模在混凝土強度達到設計強度90%并且彈性模量達到設計要求時，在混凝土張拉完成后才拆除底模及支架。

3.3 鋼筋銹蝕裂縫

要防止鋼筋銹蝕，施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入，同時嚴格控制含氯鹽的外加劑用量，對混凝土中的用水也要慎重。出現這種裂縫的情況較少，且在短時期內不易發現，但危害卻較大，將影響結構的使用壽命。為防止出現這種裂縫，施工時應注意:

1)必須保證鋼筋的保護層厚度達到設計要求，加強振搗，保證混凝土的密實性;2)控制早凝劑、早強劑的摻入量，嚴格按設計要求進行，對使用的地下水要加強檢驗，嚴防氯離子含量超標;3)在鋼筋綁扎時對生銹鋼筋必須進行除銹處理，在鋼筋料場要用防雨布將所有材料進行覆蓋，防止雨水銹蝕鋼筋。

4 結語

通過山東臨(沂)至棗(莊)高速公路京滬互通立交現澆箱梁的施工，對現澆箱梁裂縫的產生機理及原因予以分析，提出了控制現澆箱梁裂縫的措施。首先要從思想上高度重視，使參與施工的人員牢固樹立質量意識，樹立“百年大計、質量第一”的思想;其次，要嚴把各類材料關，確保混凝土、模板、鋼筋、保護層墊塊等的質量;最后，要嚴格控制施工質量，優化施工工藝，強化質量管理。通過這些技術措施在工程實踐中具體應用，大大減少了現澆箱梁在施工中經常出現的裂縫，對于確保工程質量具有重要意義。

［1］袁和峰.淺談鋼筋混凝土現澆箱梁的裂縫分析與處理［J］.科技信息，2008(36):182-183.

［2］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］.

［3］汪 飛.現澆箱梁典型施工常見問題及解決方法［J］.山西建筑，2011，37(10):76-77.