橋梁圓形墩柱鋼筋保護層厚度的控制措施

徐建國，陳葉剛

（浙江交工路橋建設有限公司，浙江杭州 310051）

0 引言

橋梁下部結構大多采用圓形的鋼筋混凝土墩柱結構，鋼筋保護層是墩柱鋼筋與混凝土共同工作的基本前提，也是墩柱避免外界侵害的重要保障。過大的鋼筋保護層厚度，將導致有效截面減小，進而降低截面受彎承載力，導致橋梁存在嚴重的安全隱患，同時混凝土表面容易出現較大的收縮裂縫和溫度裂縫，影響墩柱的耐久性；過小的鋼筋保護層厚度，容易降低混凝土與受力縱筋共同作用產生的粘結力，削弱墩柱的承載力，可能會使鋼筋外圍混凝土產生徑向劈裂，造成鋼筋銹蝕，影響墩柱的耐久性。因此，保護層厚度對墩柱的內在質量及橋梁承載力、耐久性都有著明顯的影響，施工中鋼筋保護層厚度的控制非常重要。

根據質量管理的相關理論，影響鋼筋保護層厚度的因素很多，但歸納起來主要有六個方面，即“5M1E”，分別是:人員（man）、機械（machine）、材料（material）、方法（method）、環境（environment）、測量（measure）[1]。

1 人員素質

人是第一生產力，是鋼筋保護層厚度控制的操作者和決定者，施工參與人員的素質決定著工程質量。人員的素質包括決策者、管理者和操作者的素質，人員的素質可從以下方面提高：

1.1 思想教育

通過教育，可統一思想，提高認識，使施工參與人員充分認識到鋼筋保護層的重要性，真正、牢固樹立“百年大計，質量第一”的思想，切實提高員工的質量意識，最大限度地發揮其主觀能動性。

1.2 技術培訓

分工種進行技術交底，加強專業技能培訓，提高員工的操作水準，通過理論和操作技能考核，擇優選用高素質的操作人員進行重點、關鍵工序的施工；同時可以通過參加施工現場交流會、技術比武等形式，促進施工水平的不斷提高。

1.3 執行制度

通過制訂和實施相應的獎懲措施，激勵、敦促施工和管理水平的提高，消除人為因素；建立、健全質量保證體系，強化管理，明確分工，落實責任，嚴格執行質量責任追究制度。

2 機械設備

工欲善其事，必先利其器，施工人員要想控制好鋼筋保護層厚度，必須先準備好工具，即施工機械設備，主要是施工過程中使用的各類機具設備。

2.1 擇優選擇

盡可能選用性能穩定、良好，而且選用性較強的鋼筋加工機械。具備條件的，可采用數控彎曲機進行鋼筋籠加強箍筋的彎制、數控滾焊機進行鋼筋籠的成型。

2.2 保養維護

檢查、調試設備和機械使用、管理方面存在的問題，如機械設備是否處于完好狀態，保養、維護是否正常，部件和配件是否及時更換，以便進行分析和制定相應對策措施。特別須檢查箍筋彎曲機的固定樁頭是否松動、鋼套是否磨損而造成間隙過大。

2.3 技術革新

對操作工具進行技術革新，改進一些實用小工具，如在箍筋彎曲機上配制設計有鋼筋固定凹槽的標準模型圓盤，以提高工作效率和加工精度，確保鋼筋籠加工質量。

3 工程材料

工程材料分原材料、半成品、構配件和成品，以及模板和過程消耗材料等方面。施工前需把住材料的檢測關、抽檢關、驗收關，根據規定對原材料進行進場檢測，對模板和消耗材料定期進行抽檢，對成品和半成品材料要根據相關標準進行，必須將不合格材料和產品杜絕在施工現場以外。

3.1 鋼筋保護層墊塊

墩柱鋼筋的精確定位目前一般只能控制頂端與底端，如果骨架自身剛度不足，勢必導致鋼筋中部位置失去控制，從而影響到保護層的厚度[2]，因此，有必要采用保護層墊塊進行固定，每平方米不少于1處。

根據圓形墩柱的特點，為方便固定，墊塊應選用強度不小于C30等級的定制的特種砂漿或混凝土墊塊，宜為圓形，中間孔洞直徑大于螺旋筋直徑最多不超過2 mm，外圓直徑為保護層設計厚度的2倍，鋼筋籠加工時用穿在螺旋筋內，或單獨用螺旋筋等規格的圓鋼彎制成鋼筋籠相同的圓弧、長度大于主筋間距在6cm以上，采用焊接在主筋上，圓弧方向與螺旋筋相同。當采用其他形狀的墊塊時，墊塊內應在制作時預埋固定用的扎絲或預留穿扎絲的孔洞，墊塊須綁扎在主筋與螺旋筋相交處，防止墊塊位置移動。

3.2 模板

墩柱模板采用兩塊半墩柱形定型鋼護筒拼裝，其直徑直接影響到墩樁尺寸，偏差需與鋼筋籠直徑綜合考慮，不得同向累加，一般偏差允許為（-2 mm，0）。護筒加工前應經過嚴格設計，宜在專業廠家進行加工，單節制作長度不大于6 m，縱向設置有連接法蘭盤，可根據墩柱高度進行拼接。護筒剛度須根據墩柱直徑、混凝土單次澆筑高度和施工方式等實際情況核算，確保滿足相應的施工要求，面板厚度不小于6 mm，沿長度方向間隔0.4～0.6 m、環向間隔0.5～0.8 m分別設置一道不小于［12槽鋼的環形加強肋和豎向加強肋，電焊固定時采用跳焊，長度20 mm，以分散模板內部的溫度應力，避免應力集中而導致模板局部變形。拼裝后采用與設計墩柱直徑的圓盤板檢查圓順度，偏差不得大于2 mm。

模板在運輸、吊裝和使用過程需由專人負責維修和保養，變形處必須及時調整，嚴重者作報廢處理。拼裝完成的護筒未經檢查，不得投入使用。

4 工藝方法

目前墩柱的施工工藝比較簡單，多為先行加工安裝鋼筋籠，采用定型鋼護筒控制墩柱的幾何尺寸，再澆筑混凝土。影響墩柱保護層厚度的工序有很多，主要從以下方面控制。

4.1 加強筋加工

鋼筋籠由主筋和加強筋組成，加強筋是支撐鋼筋籠的骨架鋼筋，其加工質量決定了鋼筋籠的直徑，護筒直徑固定的情況下，也就決定了保護層厚度。根據長期的施工經驗和一般圖紙的設計特點，加強筋直徑必須根據保護層設計厚度經計算確定，而不可直接采用設計提供的數據。部分圖紙按照理論，將作為主筋的螺紋鋼兩側的肋條和月牙紋計算成主筋和加強筋之間的間隙，而一般設計按標注鋼筋保護層厚度為主筋外緣到混凝土面的距離（即凈保護層），因此，加強筋直徑應在設計圖紙標注的直徑基礎上，再酌情增大4～6 mm。其中加強筋母材直徑Φ16～20 mm時取用4 mm，Φ22～25 mm時取用5 mm，大于Φ25 mm時取用6 mm。彎制后的加強筋半成品，先檢查其直徑和圓順度，符合要求后再電焊固定，并及時焊接直徑與加強筋母材相同的鋼筋“十字”撐，確保不變形。

4.2 螺旋筋施工

由于《混凝土結構設計規范》（GB50010—2010）中鋼筋保護層厚度的定義為“鋼筋保護層厚度為最外層鋼筋外邊緣至混凝土表面的距離”，而螺旋筋就是鋼筋籠的最外層鋼筋，因此其加工和安裝質量直接影響到保護層厚度。

目前部分單位采用先進的數控鋼筋籠滾焊機安裝螺旋筋，由于作為螺旋筋的圓盤線材隨著鋼筋籠的滾動，強拉通過固定卡口調直而纏繞在主筋上，因此，對于鋼筋籠圓斷面來說，二根主筋間的螺旋筋為“弦”，而非“圓弧”，也就是說螺旋筋是與主筋根數對應的多邊形，而不是設計的圓形，則鋼筋籠外部“弦”和“弧”部分所測得的保護層厚度就有偏差，主筋間距越大，偏差也越大，因此，在使用滾焊機時，必須通過反復調整拉力，確保螺旋筋的安裝外形為直徑符合設計要求的圓形。

對于采用傳統工藝加工和安裝的螺旋筋，使用前必須先機械調直線材，再在與設計半徑相同的圓盤上彎制成環形筋，在主筋與螺旋形箍筋交叉點采用點焊或扎絲間隔一個交叉點梅花形固定，保證螺旋形箍筋與主筋密貼。

4.3 鋼筋籠吊裝

墩柱鋼筋籠的安裝采用吊車就位，使用定制的十字形、四個吊點的吊架，籠內穿入剛度足夠的四根鋼管與主筋等間距用鐵絲臨時絞緊固定。吊機大小鉤分上下端二點起吊，吊點處鋼筋籠加強筋和鋼管一起固定，以防止鋼筋籠變形。

鋼筋籠吊裝時，兩端緩慢起吊，頂端上升速度相對超過底端，待達到豎直后緩慢吊到墩柱鋼筋籠位置處。再由人工仔細調整對中，確保與樁基頂面事先放好的墩柱中心點豎直對齊，以保證墩柱底部的中心位置正確無誤。

4.4 鋼筋籠安裝

對于和樁基連接的墩柱，安裝前調直樁基預留鋼筋，在樁接柱漸變段上口設置一道墩柱加勁筋，并與每根主筋電焊固定，嚴格控制中心與樁基混凝土頂面測設的墩柱中心位置重合。墩柱鋼筋籠吊起后，要調整鋼筋籠的垂直度，可以采用線錘、鋼卷尺進行校核。垂直度合格后，再緩慢下放到樁接柱位置，并與樁基預留鋼筋一一對應，然后用兩個自制鋼筋扳手把墩柱鋼筋與樁基預留鋼筋搭接部分進行固定焊接。焊接時要采取對稱焊接（通過圓心互相垂直的四根對稱主筋）。所有主筋焊接完成后，鋼筋籠必須再次與樁基中心進行對中校核[3]。

對于承臺或基礎接樁基的墩柱，鋼筋籠須外加多根斜向支撐鋼筋固定，與承臺（基礎）骨架形成整體，防止澆筑承臺或基礎頂層時，混凝土下放和振搗的沖擊力導致鋼筋籠移位。

5 環境條件

環境條件是指對控制鋼筋保護層厚度起重要作用的環境因素，包括工程技術環境、工程施工環境和周邊環境等。

5.1 鋼筋籠存放環境

鋼筋籠存放場所必須平整，堆放層數視鋼筋籠剛度而定，一般不超過二層，防止鋼筋籠變形，

5.2 鋼筋籠運輸環境

鋼筋籠在劇烈振動下容易變形，因此運輸道路需平整，拖車長度需與鋼筋籠長度匹配，兩端懸空長度不大于3 m。

5.3 纜風繩地錨條件

護筒安裝調整后，須在四角設置纜風繩以固定。纜風繩下端的地錨須牢固，在松軟土場地，纜風繩容易拔松，因此宜采用重量和面積符合實際需要的定制配重塊。

5.4 施工平臺

施工人員的操作平臺應是獨立的體系，必須與護筒分離，防止平臺搖晃聯動護筒偏移，影響墩柱垂直度。

6 測試測量

檢測工具的適用性、測量方法和測量人員操作造成的誤差等因素，也會影響保護層厚度合格率。

6.1 加強筋直徑測量

普通鋼尺測量鋼筋籠加強筋加工直徑，存在著端面難以對齊、視覺誤差引起的偏差，因此宜采用與標準圓比對的方法間接檢查。

6.2 垂直度檢測

傳統的垂直度檢查采用線錘法，受風吹影響和錘球重量限制，精度難以保證，特別對于高墩柱，誤差會更大，因此宜采用電子垂準儀，避免外界影響。條件受限時，也可將垂球掛到護筒上口中心，對準底面的測設中心位置，既檢查垂直度，也可復核中心位置。

6.3 平面中心位置測放

目前平面位置的精確測量定位一般采用全站儀，全站儀經過國家法定計量部門檢定，從理論上講由儀器造成的誤差可以忽略不計，但是中心點的多次測（引）設或由不同人員、不同儀器、從不同的測站和基準點引設測放，均可能導致中心點偏離于首次測點，引起鋼筋籠和護筒前后安裝的中心位置不重合，造成保護層厚薄不均勻。因此，應固定在前后測設過程中的測量人員、儀器和測站、基準點。條件具備時，可在不妨礙施工的牢固處，四角引設中心點的保護樁（點），在后續需要時可予以恢復中心，既省時又準確。

7 結語

墩柱鋼筋保護層厚度對橋梁的使用安全和壽命具有極其重要的影響，施工單位可綜合質量管理的理論和施工實踐進行詳細分析，制訂相應對策，強化施工細節，墩柱鋼筋保護層厚度必能得到良好控制，同時工程管理水平也能顯著提高。

[1]中國建筑業協會工程建設質量管理分會.工程建設QC小組基礎教材[M].北京:中國建筑工業出版社,2010.

[2]劉文猛,黃鑫,李清燕.橋梁立柱鋼筋保護層控制方法[J].城市建設理論研究（電子版）,2011(27).

[3]李曉步.淺談墩柱鋼筋保護層厚度的施工控制[J].價值工程,2012(15):111.