提高大橋墩柱鋼筋保護(hù)層厚度合格率的措施

李炳軍

（河北省成安縣交通局公路站 成安 056700）

邯大高速公路S7合同段起點(diǎn)樁號(hào)K52＋912，終點(diǎn)K55＋800，路線長度2.888 km，其中橋梁長度為2 458 m，占總長的86%。主要工程有漳河特大橋、K55＋501橋式通道，工程總造價(jià)2.84億元。

漳河特大橋橋梁下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土墩柱，全線共有墩柱470根，墩柱施工質(zhì)量的好壞直接影響到工程整體形象，如何提高墩柱鋼筋保護(hù)層厚度成為項(xiàng)目部一個(gè)重要的研究課題。在鋼筋混凝土構(gòu)件中混凝土既與鋼筋共同參與受力，同時(shí)又保護(hù)鋼筋免受銹蝕［1］。由于混凝土自身有逐漸風(fēng)化的特性，其表層會(huì)隨時(shí)間逐漸失去混凝土自身密實(shí)的水泥石結(jié)構(gòu)，逐漸變得疏松，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂隙［2］。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，如果鋼筋的保護(hù)層不足就會(huì)影響構(gòu)件的耐久性，甚至使構(gòu)件早早喪失承重功能。項(xiàng)目部技術(shù)人員針對(duì)鋼筋混凝土墩柱的特點(diǎn)，制定了墩柱鋼筋保護(hù)層厚度控制的相關(guān)措施。

1 鋼筋保護(hù)層厚度過大或過小的原因

鋼筋保護(hù)層厚度對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件來說是很重要的，如保護(hù)層厚度過小，可能導(dǎo)致鋼筋在使用壽命周期內(nèi)嚴(yán)重銹蝕而失去功能［3］。而保護(hù)層厚度過大則分2種情況：一種是構(gòu)件尺寸不變，縮小鋼筋尺寸來達(dá)到目的，這樣就導(dǎo)致了鋼筋位置偏移，減弱了鋼筋的承載作用，有可能誘發(fā)安全生產(chǎn)事故；另一種情況是鋼筋尺寸不變，構(gòu)件尺寸變大，這將造成資源的極大浪費(fèi)，而且有些構(gòu)件局限于周邊介質(zhì)而使尺寸無法變大。筆者在參加多條高速公路的施工與監(jiān)理及竣工驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)，公路橋梁圓柱墩的鋼筋保護(hù)層合格率存在偏低現(xiàn)象，一般只有40%左右，特別是8～15 m高度的墩柱中部保護(hù)層厚度合格率更低。對(duì)于這種情況，通過改進(jìn)施工工藝，最終可將保護(hù)層合格率由40%左右提高到70%。

2 影響墩柱保護(hù)層厚度的因素分析

目前墩柱的施工工藝比較簡單，多為先行加工安裝鋼筋，采用定型鋼模板控制墩柱的幾何尺寸，澆筑混凝土并振搗密實(shí)，根據(jù)環(huán)境采用合適的養(yǎng)生措施。影響墩柱保護(hù)層厚度的因素有很多，從工序上分有以下幾方面原因：

（1）鋼筋加工安裝。保護(hù)層厚度是指在施工過程中鋼筋與模板的距離，因此，墩柱鋼筋的骨架幾何尺寸直接影響成型后墩柱的保護(hù)層厚度。在模板幾何尺寸一定的情況下，墩柱骨架鋼筋尺寸越大，則相應(yīng)的保護(hù)層厚度越小，反之亦然。其次，由于墩柱的平面位置要求比較嚴(yán)格，《公路工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定墩柱的軸線偏位為10 mm，墩柱保護(hù)層厚度為±5 mm，這就要求墩柱鋼筋的安裝位置必須控制在設(shè)計(jì)位置±5 mm內(nèi)，否則墩柱的平面位置與保護(hù)層無法同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。出現(xiàn)這種情況時(shí)，一般以犧牲墩柱保護(hù)層厚度來保證平面位置的準(zhǔn)確，這也是目前施工中的通病。另外墩柱鋼筋的骨架剛度也是很重要的方面，鋼筋的精確定位目前一般只控制頂與底，如果骨架自身剛度不足，勢必導(dǎo)致鋼筋中部位置無法控制，進(jìn)而影響保護(hù)層厚度的控制。

（2）定型鋼模板。定型模板的幾何尺寸直接決定成型后墩柱的幾何尺寸，墩柱的幾何尺寸與鋼筋骨架的幾何尺寸及平面位置共同決定了保護(hù)層。在其他影響因素不變的情況下，模板幾何尺寸愈大將導(dǎo)致保護(hù)層厚度愈大，反之亦然。在假設(shè)鋼筋平面位置與幾何尺寸嚴(yán)格與設(shè)計(jì)一致的情況下，模板的最大幾何尺寸誤差也不能超過5 mm，如果考慮到鋼筋平面位置與幾何尺寸的合理誤差，模板加工要求的精度就更高。

（3）混凝土澆筑。混凝土澆筑工藝直接影響到已經(jīng)調(diào)整并加固完畢的鋼筋及模板，如下料方式不當(dāng)容易造成鋼筋與模板間墊塊脫離位置，操作人員上下振搗方式不當(dāng)容易引起鋼筋整體晃動(dòng)并導(dǎo)致位置偏移，振搗棒插入位置不當(dāng)也容易導(dǎo)致鋼筋移位。

3 控制保護(hù)層厚度的措施

控制保護(hù)層的總體工作思路是：在嚴(yán)格控制鋼筋及模板平面位置、幾何尺寸的基礎(chǔ)上控制鋼筋與模板的距離，并使鋼筋、模板及相應(yīng)的固定設(shè)施（墊塊、模板固定支架及拉索）形成一個(gè)整體，在澆筑混凝土過程中避免破壞鋼筋、模板的整體性，從而保證鋼筋保護(hù)層厚度在控制范圍內(nèi)［4］。按照這一思路，結(jié)合前面的原因分析，提出以下針對(duì)性的措施。

3.1 墩柱鋼筋加工安裝

（1）墩柱鋼筋一般設(shè)計(jì)為豎向受力主筋按照一定間距焊接固定在環(huán)向骨架鋼筋上，在主筋外側(cè)按照一定間距盤繞螺旋形箍筋。因此，控制墩柱鋼筋籠的幾何尺寸關(guān)鍵在于控制環(huán)向骨架鋼筋的幾何尺寸。筆者經(jīng)多個(gè)工地觀察發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場加工人員很難準(zhǔn)確把握環(huán)形骨架鋼筋的半徑，圖紙一般只提供環(huán)形骨架鋼筋中心軸線半徑，無法直接用于生產(chǎn)控制。經(jīng)多次數(shù)據(jù)測算調(diào)整，發(fā)現(xiàn)加工環(huán)形骨架筋的圓柱形構(gòu)件半徑＝環(huán)形骨架半徑－環(huán)形骨架筋鋼筋半徑為4～6 mm時(shí)效果最好。環(huán)形骨架鋼筋直徑16～20 mm時(shí)取用4 mm，22～25 mm時(shí)取用5 mm，大于25 mm時(shí)取用6 mm。

（2）鋼筋骨架整體剛度通過加強(qiáng)主筋與環(huán)形骨架筋焊接及主筋與外部螺旋形箍筋固定來實(shí)現(xiàn)。鋼筋加工、安裝現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，對(duì)于鋼筋籠整體的剛度而言，主筋與螺旋形箍筋的固結(jié)尤為重要，建議在主筋與螺旋形箍筋交叉點(diǎn)采用點(diǎn)焊或鐵絲梅花形固定，即間隔一個(gè)交叉點(diǎn)固定。另外螺旋形箍筋使用前先調(diào)直，在半徑相近的圓形構(gòu)件上彎曲成相近環(huán)形半徑備用，保證螺旋形箍筋與主筋密貼。

（3）鋼筋安裝定位先確定中心點(diǎn)，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)半徑±5 mm在現(xiàn)場用墨線標(biāo)出，鋼筋安裝時(shí)只有全部主筋都落在墨線形成的環(huán)內(nèi)才可固定，進(jìn)而完成鋼筋的安裝工作。

3.2 墩柱模板加工

（1）墩柱定型鋼模板從模板設(shè)計(jì)、模板加工制作方面控制模板的幾何尺寸。模板設(shè)計(jì)一方面保證構(gòu)件的幾何尺寸，同時(shí)考慮模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的剛度設(shè)計(jì)；定型鋼模板在起吊、運(yùn)輸、使用時(shí)需要考慮模板的承載情況，使用過程中要確保模板不變形。

（2）模板加工需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的胎模，在胎模上進(jìn)行預(yù)拼裝，檢查各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，合格后電焊固定。焊接過程中一定要考慮電焊溫度變化在模板內(nèi)部形成的內(nèi)應(yīng)力，防止模板從胎模上落架后由于自身內(nèi)應(yīng)力過大而逐步變形，根據(jù)模板剛度決定一次施焊長度，一般控制在2 cm左右，并且實(shí)施跳焊，分散模板內(nèi)部的溫度應(yīng)力，避免應(yīng)力集中。

3.3 墩柱混凝土澆筑

為減輕混凝土入模沖擊力對(duì)鋼筋與模板間墊塊的影響，混凝土自由落體高度大于2 m時(shí)一定要使用串筒，必要時(shí)設(shè)置減速板［5］。另外人員上下通過專用軟梯，不允許攀爬固定完畢的鋼筋。振搗時(shí)嚴(yán)格控制振搗棒的落點(diǎn)位置在距離鋼筋10～15 cm處，禁止振搗棒碰觸鋼筋。

4 實(shí)施效果

通過采取上述相關(guān)措施后，經(jīng)試驗(yàn)室人員用保護(hù)層探測儀測定墩柱鋼筋保護(hù)層厚度，基本上處于可控狀態(tài)，其合格率達(dá)到70%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)行施工水平，且不合格的點(diǎn)偏差較小，一般在10 mm之內(nèi)。考慮到儀器自身的精度誤差在3 mm，實(shí)際的保護(hù)層情況應(yīng)該更好些。

［1］ 劉書玲.鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕問題的探討［J］.河南建材，2011（5）：13－14.

［2］ 王宗昌.混凝土保護(hù)層在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的作用［J］.住宅科技，1993（3）：19－22.

［3］ 黃梓良.異形柱節(jié)點(diǎn)受力特點(diǎn)與設(shè)計(jì)［J］.建材與裝飾，2008（6）：48－49.

［4］ 陳長興.鋼筋及其混凝土保護(hù)層厚度［J］.建筑工人，1999（2）：21－22.

［5］ 李惠玲.淺談混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土保護(hù)層厚度［J］.建筑節(jié)能，2006（4）：37－39.