淺談懸臂施工橋梁0號(hào)塊裂縫分析及施工控制

喬永禮

（中國交通建設(shè)集團(tuán)第二公路工程局四公司，河南 洛陽 471013）

1 裂縫的種類及成因

1.1 荷載引起的裂縫

1.1.1 設(shè)計(jì)階段有關(guān)應(yīng)力狀態(tài)未計(jì)算或漏算，特別是鋼筋設(shè)置偏少，或應(yīng)力集中部分鋼筋遺漏，導(dǎo)致在這些部位產(chǎn)生裂縫，0號(hào)塊件上這種類型的裂縫主要會(huì)產(chǎn)生在支座部位。

1.1.2 施工時(shí)對(duì)塊件頂部隨意增加或改變施工荷載，導(dǎo)致塊件內(nèi)部出現(xiàn)裂縫。

1.1.3 局部集中力的作用點(diǎn)，如豎向預(yù)應(yīng)力筋開洞處，有的0號(hào)塊在腹板部位還有橫向預(yù)應(yīng)力筋，并在腹板處留有張拉孔，拆模張拉后，容易沿著開洞的某一導(dǎo)角發(fā)生裂縫。

1.2 溫度變化引起的裂縫

溫度變化是產(chǎn)生0號(hào)塊件表面裂縫的主要原因。在施工階段引起0號(hào)塊內(nèi)外溫度變化主要因素是混凝土凝固過程中產(chǎn)生的水化熱、天氣驟然降溫及晝夜的較大溫差，采用電熱法張拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼材溫度可升高至350℃，混凝土構(gòu)件也容易開裂。

1.3 混凝土收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫也是常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發(fā)生在施工過程中、混凝土澆筑后4h～5h左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。縮水收縮（干縮）發(fā)生在混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水分逐漸蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失很快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。

1.4 支架模板變形引起的裂縫

1.4.1 支架豎向支撐及橫向固定不牢固，在混凝土澆筑完成后，支架發(fā)生不均勻沉降及發(fā)生水平位移，則混凝土在強(qiáng)度形成過程中會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.4.2 模板支撐不牢固或?qū)牻z變形，在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)脹模等現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

1.5 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫，在此不一一贅述。

1.5.1 混凝土保護(hù)層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

1.5.2 混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕成為荷載裂縫的起源點(diǎn)。

1.5.3 混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

1.5.4 混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

1.5.5 用泵送混凝土施工時(shí)，為保證混凝土的流動(dòng)性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土面上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

1.5.6 混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。

1.5.7 施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

2 本項(xiàng)目中所采取的控制措施

2.1 荷載引起的裂縫控制措施

0號(hào)塊支座上鋼筋網(wǎng)片的層數(shù)及數(shù)量必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布設(shè)，在混凝土澆筑過程中，因該處鋼筋較密，振搗難度較大，可適當(dāng)?shù)募哟蠡炷恋奶涠龋岣呋炷恋暮鸵仔裕才艑Ｈ素?fù)責(zé)振搗及檢查，確保該處混凝土密實(shí)。

豎向、橫向預(yù)應(yīng)力筋的張拉槽口，特別是腹板有橫向精軋螺紋鋼時(shí)的張拉槽口，是極易產(chǎn)生裂縫的地方，一方面在豎向精扎螺紋鋼下嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求布設(shè)螺旋筋，另一方面在施工中盡量將槽口做成圓形，在腹板上的橫向槽口處，可適當(dāng)?shù)脑黾勇菪睿苑乐够炷猎诓劭谀骋幻黠@導(dǎo)角處產(chǎn)生裂縫。

在混凝土強(qiáng)度形成過程中，嚴(yán)格控制塊件頂部的施工荷載，不能在強(qiáng)度沒有完全達(dá)到或預(yù)應(yīng)力沒有張拉壓漿的情況下就安裝掛籃等承重構(gòu)件。

2.2 溫度變化引起的裂縫控制措施

混凝土強(qiáng)度形成過程中產(chǎn)生的水化熱，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)高溫，若這時(shí)外部溫度較底，內(nèi)外溫差達(dá)到20℃以上，則在混凝土表面就容易產(chǎn)生裂縫，一般來說，對(duì)于厚度≥2m的混凝土構(gòu)件即認(rèn)為是大體積混凝土，本0號(hào)塊腹板厚2米，截面高7.5米，截面寬9米，因此，參照料有關(guān)文獻(xiàn)，計(jì)算混凝土內(nèi)部最高溫度為65.6℃，表面最高溫度為43.5℃，內(nèi)外溫差達(dá)22.1℃，因此采取了埋設(shè)冷卻管的方法降低內(nèi)外溫差。

2.2.1 冷卻管埋設(shè)時(shí)，進(jìn)水口設(shè)在近混凝土中心處，出水口設(shè)在混凝土邊緣處。進(jìn)、出水口均引出混凝土面以上。每層水管的垂直進(jìn)、出水口互相錯(cuò)開，間距1.5m，且出水口有調(diào)節(jié)流量的水閥和測流量設(shè)備。

2.2.2 冷卻水管安裝時(shí)，要牢靠的固定在鋼筋骨架上，澆筑前做通水試驗(yàn)，檢查冷卻水管的密封性能，防止在混凝土澆筑時(shí)水管變形、脫落或發(fā)生堵管、漏水現(xiàn)象。

2.2.3 每層循環(huán)水管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即可在該層水管內(nèi)通水。

2.2.4 冷卻水管使用完畢，需壓注水泥漿封閉。

2.3 混凝土收縮引起的裂縫控制措施

混凝土的塑性收縮產(chǎn)生的裂縫控制措施主要是防止在腹板與頂板交界處出現(xiàn)裂縫，這是大于5米高的塊件在施工時(shí)尤其需要注意的地方。一方面為減小混凝土塑性收縮，施工時(shí)應(yīng)控制水灰比，避免過長時(shí)間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。另一方面可將混凝土分兩次澆筑，澆筑至翼板根部，待其強(qiáng)度形成后，再澆筑頂板，也可在澆筑混凝土過程中，澆筑到頂板時(shí)先澆筑頂板外側(cè)，最后澆筑與腹板的接觸面，給腹板混凝土一個(gè)收縮的時(shí)間，同時(shí)加大翼腹板結(jié)合處的振搗。均可有效的防止該處出現(xiàn)裂縫，本工程采取的是后一種澆筑方法。

混凝土的縮水收縮產(chǎn)生的裂縫控制措施主要是拆模后混凝土表面的養(yǎng)護(hù)，若養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或不及時(shí)，表面失水，產(chǎn)生收縮裂縫，在養(yǎng)生期內(nèi)必須要采取有效措施確保混凝土表面濕潤，本工程采用的是安排專人采用噴霧器對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并做好外側(cè)密封圍護(hù)工作，可有效的防止了混凝土的干縮裂縫。

2.4 支架模板變形引起的裂縫控制措施

不管0號(hào)塊采取什么樣的支架形式，都必須要對(duì)支架變形進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，計(jì)算支架各個(gè)方面的變形值是否符合規(guī)范要求，然后再采用設(shè)計(jì)荷載的120%的重量對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形，測出彈性變形，由于支架基本上均為鋼支架，因此，在預(yù)壓重量上去后，要安排人員對(duì)所有支架構(gòu)件的接觸點(diǎn)進(jìn)行檢查補(bǔ)焊，以消除接觸點(diǎn)不牢固所帶來的變形。支架必須與墩身進(jìn)行有效的固結(jié)，防止出現(xiàn)支架橫向位移，確保支架安全。

因梁體腹板較高，施工前在方案中必須對(duì)模板支撐作詳細(xì)計(jì)算，計(jì)算通過后，方可用于實(shí)際工程上，不能單靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工，在施工時(shí)，澆筑底板混凝土?xí)r，可適當(dāng)?shù)慕档偷装寤炷恋奶涠龋@樣在澆筑腹板時(shí)不至于從底板大面積的向上翻混凝土，若有必要時(shí)，可采用壓倉板，但必須注意在底板混凝土已穩(wěn)定腹板混凝土開始澆筑的情況下，不允許對(duì)底板導(dǎo)角處再進(jìn)行振搗，以防止在底腹板處出現(xiàn)空洞及裂縫。

2.5 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫控制措施

施工工藝質(zhì)量好壞，對(duì)塊件的整體質(zhì)量影響較大，必須要嚴(yán)格按施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，在防止裂縫方面主要是鋼筋保護(hù)層的厚度必須要符合設(shè)計(jì)要求，混凝土質(zhì)量必須要滿足澆筑條件，混凝土振搗必須要嚴(yán)格按施工規(guī)范的要求進(jìn)行施工，混凝土表面收漿要及時(shí)，必要時(shí)要多次收漿，混凝土表面拉毛要均勻，養(yǎng)護(hù)必須及時(shí)到位。

結(jié)語

通過以上的分析及有針對(duì)性采取的控制措施，所施工的0號(hào)塊沒有出現(xiàn)裂縫，有效保證了0號(hào)塊施工質(zhì)量。但如何更有效的防止大體積混凝土表面不出現(xiàn)裂縫，因各結(jié)構(gòu)不同，其影響因素也是多種多樣，是一個(gè)較為復(fù)雜的問題。本文主要對(duì)本工程中所采取的一些措施進(jìn)行了論述，以引起在橋梁施工中對(duì)混凝土裂縫問題的重視，提高橋梁工程的整體質(zhì)量。

[1]孫艷鳳,王秋萍.預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁懸臂施工控制[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010(2).

[2]鄭尚敏,程海根.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)控分析[J].四川建筑，2010(1).

[3]徐永煌.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工控制研究[J].山西建筑，2007(29).

[4]劉華.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁撓度施工控制分析[J].山西建筑，2010(33).