市政道橋施工中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫的防治

王銘

歙縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)招商中心 安徽 黃山 245200

引言

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)之所以在市政道橋施工中得到廣泛化的應(yīng)用，主要是因為其具有優(yōu)良的抗裂能力、穩(wěn)定性以及剛度，在市政道橋交通中的重要價值不容忽視。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁優(yōu)點眾多，但也存在一定的缺點，其中裂縫問題尤為突出，主要是因為受到生產(chǎn)以及使用多種環(huán)節(jié)的影響而出現(xiàn)梁體裂縫，這一問題的發(fā)生不僅會嚴重降低箱梁自身的強度，還會因為水分和空氣進入而引發(fā)鋼筋銹蝕問題，最終導致箱梁自身強度的嚴重下降[1]。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁自身結(jié)構(gòu)因素，箱梁裂縫的發(fā)生位置并不固定，可能分布在梁體的不同部位，因此，有必要深入研究預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫成因及相關(guān)的防治措施。

1 市政道橋施工中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁主要優(yōu)點及不足

市政道橋建設(shè)在現(xiàn)代交通行業(yè)中的扮演著重要角色，受到交通運輸量持續(xù)增大的影響，道橋建設(shè)規(guī)模也持續(xù)擴大，橋梁結(jié)構(gòu)形式也變得更加多元化，其中最為典型的橋梁類型便是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。得益于市政道橋建設(shè)數(shù)量以及規(guī)模的不斷增大，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工工藝以及施工技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展，越來越成熟和完善。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁屬于道橋結(jié)構(gòu)體的重要組成部分，在荷載承受以及傳遞方面都發(fā)揮著重要作用，可以將其主要的優(yōu)點歸納為整體抗裂性優(yōu)良、剛度大、可進行大跨度布置等[2]。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁實際施工過程對于施工質(zhì)量具有較高的要求，之所以得到大范圍的應(yīng)用，還有一部分原因為其經(jīng)濟造價實惠，與其他市政道橋施工技術(shù)相比，其施工工藝相對來說比較簡單。現(xiàn)階段，我國市政道橋工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁發(fā)展勢態(tài)良好，極大地促進了我國交通工程的穩(wěn)定發(fā)展以及后期技術(shù)的改良。混凝土屬于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的主要構(gòu)成材料，混凝土性能的持續(xù)提升以及大噸位錨固構(gòu)件的應(yīng)用，都促進了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁技術(shù)的良好發(fā)展。隨著預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)的不斷完善，其優(yōu)勢更加凸顯，可以將其優(yōu)點總結(jié)為結(jié)構(gòu)重量小、強度大、材料應(yīng)用少、工藝簡單以及性價比高等[3]。但是，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)實際應(yīng)用過程尚存在不足之處。工程施工技術(shù)后期維護以及理論體系方面的不完善以及不規(guī)范，引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫等問題。另外，材料與之以及澆筑作業(yè)等方面的不足，再加上工程養(yǎng)護和施工中溫度控制所存在的問題，都加劇了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫等問題。

2 市政道橋施工中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫主要成因

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫問題較為常見，主要是由于設(shè)計施工以及后期等方面存在不可抗力因素，可以從裂縫發(fā)生位置的角度將其裂縫主要成因歸納為以下幾點：

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂板裂縫原因。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁不同部位均可能產(chǎn)生裂縫，但是不同部位產(chǎn)生裂縫問題的原因不盡相同，并且裂縫情況也具有明顯差異。在箱梁頂板位置，頂板與腹板交界處以及其他接縫位置都屬于箱梁裂縫高發(fā)區(qū)域。頂板裂縫的發(fā)生主要與接縫部位和連接處承受的荷載和箱梁其他部位所承受的荷載表現(xiàn)出不均勻的狀態(tài)，長期作用下逐漸產(chǎn)生裂縫[4]。另外，箱梁頂板和腹板連接部位的邊角處更易發(fā)生混凝土表面水分流失的問題，其流失速度相對來說也更快，箱梁內(nèi)部則處于相反的情況，進而逐漸導致干縮裂縫的形成。在預(yù)應(yīng)力的施加作用下，也會引起箱梁頂板產(chǎn)生橫向裂縫。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁頂板裂縫的發(fā)生，與多種因素都具有緊密聯(lián)系，在進行裂縫防治工作時，應(yīng)當從箱梁制作的各環(huán)節(jié)入手進行嚴格質(zhì)量把控。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁腹板裂縫原因。箱梁腹板裂縫屬于預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁中最為常見的裂縫類型，主要是因為箱梁腹板長期處于受力狀態(tài)，橋梁上部的荷載是加到箱梁腹板，會引起箱梁腹板發(fā)生形變，當其形變至一定程度時將會形成裂縫。箱梁腹板裂縫的發(fā)生具有明顯的規(guī)律性，大部分裂縫都集中在支座等承重部位的附近區(qū)域。橋梁上部的荷載一般處于長期存在的狀態(tài)，因此箱梁腹板裂縫呈現(xiàn)出逐漸發(fā)展的狀態(tài)，一般表現(xiàn)為從箱梁腹板的底部逐漸向上擴展，逐漸向受壓區(qū)域靠攏，在對此類裂縫進行防治時，主要是在施工時要注意正確的方法和后期養(yǎng)護中要得當。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁底板裂縫原因。箱梁底板裂縫的發(fā)生主要是因為底板預(yù)應(yīng)力的施加，為了增強預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的承載能力，需要在箱梁底板施加預(yù)應(yīng)力。但是，箱梁底板預(yù)應(yīng)力的施加過程，會因為操作不當或者預(yù)應(yīng)力筋位置產(chǎn)生移動等問題，引發(fā)箱梁底板出現(xiàn)裂縫[5]。另外，箱梁底板預(yù)應(yīng)力的施加還會引發(fā)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁底板逐漸發(fā)生形變，形變的逐漸加劇會進一步引發(fā)混凝土崩碎以及加劇裂縫的發(fā)展等問題。當箱梁底板逐漸出現(xiàn)彎曲等形變，再存在底板混凝土保護層厚度不足的問題時，空氣中的二氧化碳將會腐蝕外層混凝土保護層，導致箱梁底板結(jié)構(gòu)表層逐漸出現(xiàn)碳化，混凝土本身的堿性也會逐漸降低。另外，空氣中的氯化物同樣會與箱梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋表層發(fā)生反應(yīng)，逐漸破壞鋼筋表面的氧化膜，進而引發(fā)混凝土脹裂甚至裂縫。

3 市政道橋施工中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫防治措施

3.1 注重混凝土保護層厚度的合理設(shè)置

對混凝土保護層厚度進行合理設(shè)置主要是為了向鋼筋與混凝土之間的協(xié)同作用提供保障。在進行預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，應(yīng)當以相關(guān)規(guī)范要求以及混凝土結(jié)構(gòu)物實際要求作為依據(jù)，為其設(shè)置足夠厚度的混凝土保護層，以此來為箱梁底板提供保護，避免底板受拉時由于保護層過薄，引發(fā)箱梁底板發(fā)生脹裂等問題，同時也可以為內(nèi)部鋼筋提供保護，極大地降低內(nèi)部鋼筋出現(xiàn)銹蝕的概率。在設(shè)置預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁混凝土保護層厚度時，應(yīng)當嚴格遵守JTG 3362—2018《公路混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)要求。在對箱梁梁外側(cè)混凝土厚度進行設(shè)置時，可以參考表1。

表1 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁混凝土保護層最小厚度（mm）

3.2 注重預(yù)應(yīng)力鋼絞線的安裝和張拉

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁眾多構(gòu)件當中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線發(fā)揮著重要作用，在設(shè)置預(yù)應(yīng)力管道時，應(yīng)當對預(yù)應(yīng)力管道的曲率半徑的設(shè)計值進行嚴格控制，在對預(yù)應(yīng)力鋼筋的彎曲曲率以及線形進行控制時，應(yīng)當嚴格參照相關(guān)的設(shè)計以及計算要求。另外，還需要在一定位置對底板厚度進行適當增加，也可以對其截面尺寸進行適當加大，這樣可以達到有效預(yù)防箱梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縱向裂縫。預(yù)應(yīng)力張拉工程至關(guān)重要，應(yīng)當嚴格遵照張拉工藝進行張拉，確保伸長率與箱梁結(jié)構(gòu)實際要求相符，在這一過程應(yīng)當避免過度張拉問題的發(fā)生。如果箱梁同一截面的預(yù)應(yīng)力管道比較多，應(yīng)當進行分批次進行預(yù)應(yīng)力張拉。在完成預(yù)應(yīng)力張拉工作之后，還應(yīng)當對整個張拉效果進行嚴格檢查，確保預(yù)應(yīng)力張拉合格之后再對管道進行注漿，避免過早注漿問題的發(fā)生，否則將會對鋼絞線的彈性模量產(chǎn)生明顯的負面影響，逐漸會影響到后期箱梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形以及混凝土出現(xiàn)開裂問題。

3.3 注重基礎(chǔ)及支架模板施工質(zhì)量的把控

在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工過程，應(yīng)當對基礎(chǔ)施工質(zhì)量進行嚴格把控，引起其屬于主要的承力結(jié)構(gòu)，可以利用多元化的方式加固處理預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁基礎(chǔ)。另外，在實際的施工過程，還應(yīng)當嚴格檢測地基以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層，確保這部分施工與設(shè)計保持一致，確保地基以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力優(yōu)良，可以有效避免地基不均勻沉降問題的發(fā)生。如果沒有對其進行嚴格的質(zhì)量把控，引發(fā)地基不均勻沉降問題，將會導致預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁出現(xiàn)大量的裂縫，在嚴重情況下甚至會導致箱梁斷裂問題的發(fā)生。現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)屬于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的主要結(jié)構(gòu)類型，這也是其需要進行大規(guī)模支架搭設(shè)的主要原因。支架屬于混凝土澆筑不可或缺的結(jié)構(gòu)物，支架質(zhì)量與混凝土澆筑質(zhì)量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，其會對橋梁裂縫的發(fā)生產(chǎn)生側(cè)面的促進作用。因此在搭設(shè)支架的過程，不僅要對支架質(zhì)量進行嚴格檢查，還應(yīng)當嚴格檢測支架的強度以及承載能力，避免支架使用過程出現(xiàn)變形、另外，搭設(shè)完支架之后，還應(yīng)當進行必要的預(yù)壓以此來對地基和支架之間的非彈性變形問題進行有效消除，為結(jié)構(gòu)的安全性以及穩(wěn)定性提供保障。

3.4 注重施工材料質(zhì)量的嚴格把控

混凝土性能與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫的產(chǎn)生具有緊密聯(lián)系，并且混凝土質(zhì)量還會受到骨料、水泥以及外加劑等原料的明顯影響，這些材料的質(zhì)量與原材料產(chǎn)地也具有明顯的關(guān)聯(lián)性。在不同的施工地區(qū)往往環(huán)境具有較大差異，進而導致材料性能以及酸堿等方面的差異。在進行混凝土拌和時，材料堿活性高低會腐蝕到箱梁的鋼筋骨架，當鋼筋出現(xiàn)損傷之后，會對箱梁整體承載能力產(chǎn)生減弱作用，進而導致箱梁逐漸出現(xiàn)變形問題，逐漸加重將會引發(fā)裂縫。因此，在對原材料進行選擇時，應(yīng)當對其成分進行嚴格控制，對堿活性較小的材料應(yīng)當進行減量。另外，材料集配同樣與混凝土品質(zhì)具有密切關(guān)聯(lián)性。在生產(chǎn)高品質(zhì)混凝土的過程，應(yīng)當避免天然砂的使用，主要是因為難以有效把控天然砂質(zhì)量，應(yīng)當優(yōu)先選擇與要求相符的機制砂。利用合理級配可以為混凝土質(zhì)量提供保證，進而對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫進行有效防治。混凝土外加劑同樣會對混凝土性能產(chǎn)生明顯的影響，為了確保混凝土性能可以得到合理優(yōu)化，應(yīng)當對外加劑進行科學使用，確保可以達到降低箱梁裂縫的效果。在完成混凝土澆筑之后，還應(yīng)當依據(jù)混凝土養(yǎng)護規(guī)范，并結(jié)合施工現(xiàn)場環(huán)境以及氣候等因素制定科學合理的養(yǎng)護方案，確保混凝土養(yǎng)護期以及強度達標之后在投入使用[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁主要具有結(jié)構(gòu)重量小、強度大、材料應(yīng)用少、工藝簡單、施工技術(shù)成熟以及性價比高等突出優(yōu)點，因此其在市政道橋工程中特別是大中橋施工中得到廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫問題的存在，嚴重影響到其承載力以及使用年限，其裂縫主要發(fā)生在頂板、腹板、底板以及支座等位置。在對箱梁裂縫進行防治時，應(yīng)當注重混凝土保護層厚度的合理設(shè)置、預(yù)應(yīng)力鋼絞線的安裝和張拉、基礎(chǔ)及支架模板施工質(zhì)量的把控、施工材料質(zhì)量的嚴格把控。