大跨徑連續剛構橋箱梁施工裂縫控制措施

范一娜，杜 程

（山東省交通規劃設計院集團有限公司，山東 濟南 250101）

引言

連續剛構橋跨徑大，墩柱固結，主墩無需支座，無需體系轉換，伸縮縫少，抗彎剛度和抗扭剛度大，受力性能好，兼具T 形剛構橋和連續梁橋的優點，在現代橋梁建設領域得到廣泛應用[1-2]。研究表明：大跨連續剛構橋在施工和運營過程中會產生大量的裂縫，嚴重影響橋梁的安全和使用性能，開展連續剛構箱梁裂縫產生機理的研究，采取合理有效的裂縫控制措施，對于連續剛構橋的長期安全和使用性能具有重要意義[3-5]。

1 工程概況

某大跨徑連續剛構橋全長649.28 m，橋跨徑組成為（6×40）mT 梁+73 m+135 m+73 m 連續剛構+（3×40）mT 梁。主墩基礎位于平坦河谷，最大墩高為103 m。主橋采用上下行分離的單箱雙室直腹板箱形斷面。支點處梁高8.2 m，跨中處梁高3.2 m，箱梁高度按1.8 次拋物線變化。箱梁頂板寬度為20.25 m，底板寬度為13.0 m。0#頂板厚度為50 cm，底板厚度為 150 cm，腹板厚度為 80 cm；其它塊件頂板厚度為28 cm，底板厚度從根部的110 cm按1.8 次拋物線變化至跨中的 32 cm，1 ～11#塊腹板厚為70 cm，14 ～17 #塊腹板厚為50 cm，12#塊、13#塊為腹板厚度變化段。主橋在梁端及0#梁段設置橫隔板（梁），其中0#梁段橫隔板厚70 cm，端橫梁厚150 cm。主橋邊跨現澆段長4.26 m，采用托架現澆法施工；邊、中跨合攏段長度均為2 m，均采用吊籃現澆施工；其他梁段采用掛籃對稱懸臂澆注施工。見圖1。

圖1 箱梁斷面/cm

2 總體施工方案

大橋主橋箱梁施工流程見圖2。大橋墩頂0#、1#塊現澆箱梁，采用在墩旁設托架立模澆筑施工，箱內頂板采用鋼管支架支撐；懸臂施工箱梁節段采用菱形掛籃施工；邊跨現澆段箱梁采用在墩旁設托架立模澆筑施工；邊、中跨合龍段采用吊籃現澆施工，吊籃底模及側模采用掛籃的相應部件；先邊跨合龍，再中跨合龍，整個施工過程相鄰澆筑節段對稱進行。

圖2 主橋箱梁施工流程

鋼筋在主橋鋼筋加工場集中加工制作，由塔吊提升、現場安裝成型；混凝土由拌合站集中拌制供應，采用混凝土運輸車運輸，由混凝土輸送泵先水平泵送到主墩底部，然后從主墩底部沿墩身垂直泵送至工作面后再水平泵送到接料斗，再沿串筒到箱梁澆筑面，采用插入式振搗器搗固進行箱梁施工；混凝土采用覆蓋塑料薄膜和土工布保濕灑水養護。

3 施工裂縫統計

在主橋箱梁施工過程中，0 ～5#塊箱梁腹板部位出現大量呈45°斜向分布的裂縫，裂縫寬度集中在0.01 ～0.2 mm，裂縫長度集中在0.5 ～3 m，部分裂縫還出現閉合現象，經現場統計，主梁腹板裂縫總計224 條，腹板外側部位裂縫共計26 條。經成橋狀態和施工狀態的應力分析可知，大橋箱梁設計滿足相關要求，在成橋和施工狀態下均不會產生裂縫問題，因此，推斷裂縫出現的主要原因是由施工因素引起，有必要針對箱梁施工階段的裂縫控制展開研究。

4 裂縫產生原因及控制措施

4.1 裂縫產生原因

4.1.1 溫度變化

箱梁混凝土澆筑過后，在硬化期間會產生大量的水化熱，箱梁內外溫度出現較大的溫差，從而在混凝土表面會產生拉應力，導致裂縫出現。大橋主橋箱梁采用C55 混凝土，每cm3混凝土將產生23 500 kJ 的水化熱，腹板內部在澆筑后第三天會達到最高溫度，現場實測最高內部溫度達到67 ℃，而外部環境（混凝土表面）溫度僅為27 ℃，內外部溫差達到40 ℃（超過規范要求的25 ℃），雖然在施工過程中采取了在混凝土表面覆蓋塑料薄膜和土工布灑水養護方式，且澆筑時間盡量選擇在晚上溫度較低時進行，但仍會造成溫度裂縫的形成。

4.1.2 混凝土收縮

主橋箱梁采用C55 混凝土，在澆筑過程中全部使用兩臺地泵對稱澆筑，這就要求混凝土的配比水泥用量大，坍落度大，表面水分蒸發快，而內部水分蒸發慢，混凝土的內外部水分極不均勻，從而導致不均勻收縮變形，產生龜裂。

4.1.3 施工質量

（1）箱梁施工時，模板溫度徐變和拆除不當導致裂縫產生。（2）預應力張拉施工順序不合理，預應力張拉齡期不夠、預應力管道出現偏差，導致混凝土出現裂縫。（3）澆筑過程中持續時間太長、振搗時間太短，導致骨料分層，混凝土表層發生收縮裂縫。（4）養護不及時，導致混凝土表面水分蒸發后產生干縮裂縫。

4.2 裂縫控制措施

4.2.1 混凝土澆筑控制措施

為了預防混凝土在澆筑后體內發生的水化熱與外表面溫差較大而造成混凝土發生開裂現象，在腹板和底板中部按間距0.7 m 布設直徑48 mm 的普通鋼管作冷卻循環水管通水降溫，為確保降溫效果，將腹板與底板循環水管分別串連，進、出水口均引出混凝土端面0.3 m，進水口安裝調節流量的閥門。在腹板和底板混凝土外表面、中間、內表面埋設測溫導線進行測溫，并且專人值班做好記錄，控制溫度使混凝土內部最高溫度≯75 ℃、內表溫差≯25 ℃，通水時間≮14 d；混凝土澆筑完成后，在過人洞處采用兩臺鼓風機對箱內降溫。降溫水管布置見圖3。

圖3 腹板和底板降溫水管布置/cm

降溫水管壓漿：降溫水管使用完后，采用壓漿機進行壓漿，壓漿前用空壓機吹盡管道內雜物及積水，管道壓漿采用梁體預應力管道專用壓漿料，強度等級≮55 MPa，管道出漿口出漿濃度與進漿濃度一致后，先關閉出漿口，進漿口在0.5 ～0.6 MPa 壓力下保持2 min 穩壓，以確保壓入管道的漿體飽滿密實。

4.2.2 預應力張拉控制措施

（1）嚴格控制張拉時間，混凝土強度達到設計強度的90 %且混凝土齡期≮7 d 后進行。（2）張拉壓漿必須使用真空壓漿，保證孔道壓漿密實。（3）嚴控預應力束張拉順序：先頂板束、再腹板束，然后底板束，先長束后短束，先中間后兩邊對稱張拉，預應力鋼束應先張拉縱向鋼束，再張拉豎向鋼束，最后張拉橫向鋼束。

4.2.3 混凝土養護控制措施

混凝土澆筑完成終凝后在混凝土表面覆蓋塑料薄膜和土工布灑水養護，保證混凝土內外溫差不超過25 ℃，養護時間≮14 d。養護采取在鋼模外定時噴水，以降低鋼模表面溫度，拆模后對混凝土表面進行澆水養護。

4.2.4 設計方面控制措施

（1）優化設計配比，選取低熱硅酸鹽水泥，水泥進場后溫度需降至60 ℃以下才可使用。（2）增加腹板箍筋數量，箍筋間距由原來的15 cm 降至10 cm。（3）在混凝土可適當摻入鋼纖維，增加混凝土的抗拉強度。

4.3 控制效果

采取裂縫控制措施后，對后續6 ～17#箱梁施工后的裂縫情況進行統計，結果見圖4。

圖4 采取措施前后混凝土表面裂縫情況對比

從圖4 可以看出：6 ～17#箱梁在采取上述裂縫控制措施后，裂縫明顯減少，主梁腹板裂縫總計78 條，腹板外側部位裂縫7 條，裂縫的長度集中在0.3 ～1 m，裂縫寬度大部分均小于0.01 mm。由此可見，通過加強混凝土澆筑質量控制、預應力張拉質量控制以及混凝土養護質量控制，同時增加腹板箍筋，并摻入適量的鋼纖維，可以有效抑制連續剛構箱梁施工裂縫的形成。

5 結語

針對某大跨徑連續剛構橋0 ～5#箱梁腹板在施工過程中出現大量裂縫的問題，提出從混凝土澆筑、預應力張拉、混凝土養護以及設計四方面對裂縫進行控制。采取裂縫控制措施后，6 ～17#箱梁的施工裂縫數量大大降低，并且裂縫長度和寬度均較0 ～5#箱梁減小，表明提出的裂縫控制措施合理有效。