淺析高架橋箱梁砼施工技術及裂縫預防措施

摘要：南京火車站站前廣場建設工程是集道路橋梁、隧道、地下建筑、地面景觀為一體的大型、復雜、全面的綜合性工程項目。本文就該項目中箱梁砼的施工技術及裂縫防治從一些理論和實踐上展開初步探討。

關鍵詞：南京火車站；高架橋；施工；砼結構開裂；措施

南京火車站站前廣場建設工程是2003年南京市重大城市基礎建設項目，是鐵路南京站改建的重要配套工程，是集道路橋梁、隧道、地下建筑、地面景觀為一體的大型、復雜、全面的綜合性工程項目。其中高架橋項目由站房前的環形高架平臺、連接環形高架平臺到地面的兩座高架橋及連接地下車庫的一座定向匝道組成。該項目于2005年9月正式竣工以來先后獲得了“2006年度江蘇省優市政示范工程”、“2006年度國家市政金杯示范工程”。

高架橋總長1286米，上部結構均設計為混凝土連續箱梁，共計11聯58孔，最大跨徑30米，最小跨徑13.33米，橋面寬分別為7.0m、9.0m、17.0m，有多種跨徑組合，箱梁截面高1.55米。采用50號混凝土，有單箱三室、單箱四室和單箱六室。

箱梁砼施工步驟：

(1).澆注混凝土前，對支架、模板、鋼筋和預埋件進行檢查，模板內的雜物、積水和鋼筋上的污垢清理干凈。

(2).混凝土澆注堅持按“對稱、平衡、同步進行”的原則，從箱梁一端向另一端順序進行，沿橋梁縱向一次澆筑完畢。在梁高斷面上，分兩次澆注，第一次澆注至腹板頂口以上3cm位置處，混凝土達到設計強度20％后，安裝頂板模型，最后將剩余部分一次澆筑完成。

(3).混凝土澆注應連續不間斷進行，如必須間歇作業，其間歇時間應盡量縮短，并要在前層混凝土凝結前，將次層混凝土澆注完畢。鑒于混凝土澆注數量大、澆注時間長等特點，澆注砼時由專人現場指揮，統一協調、加強管理。勞動組織上安排三班倒，施工機械有備用，且澆注前要徹底檢修機械設備，經試運轉一切正常才準許開盤澆注。

(4).混凝土澆注方式采用逐步推進法，層厚控制在30cm左右，混凝土從底層開始澆注，進行一定距離(通常為4～6m)后回來澆注第二層。澆注混凝土時，派專人經常觀察模板、支架、鋼筋、預埋件和預留孔洞的情況，如發現異常情況，立即停止澆注，并采取相應處理措施。

混凝土由肋板入倉，振搗后逐步進入底板，人工進入箱室，用插入式振搗棒振實，再分層澆注肋板混凝土，為避免箱室下八字腳處出現蜂窩現象，應控制肋板水泥漿液流失，因此應采取以下技術措施：一是底板混凝土先行成型；二是加長混凝土澆注作業段長度，肋板根部混凝土澆注高度加大，并延遲30min振搗，以降低混凝土流動度；三是肋板混凝土澆注并振實后，禁止再次對此部位底板混凝土實施振搗作業；四是肋板混凝土振搗時，應嚴格控制振搗時間及振搗強度。

(5).混凝土振搗以插入式振動器為主，箱梁頂面砼用振動梁輔助搗固粗平。插入式振動器與側模保持10cm距離，每一處振動完畢后邊振動邊徐徐提出振動棒，避免振動棒碰撞模板、鋼筋或其它預埋件，箱梁頂面砼要刮平，橫向拉毛，使其粗糙。

混凝土入模時不得直沖波紋管，尤其在接頭部位。混凝土應分層澆筑，機械振搗，務使振搗密實，在鋼筋密集處和端部錨墊板后尤須注意，但振動棒不能振擊波紋管，防止其移位或振破而造成漏漿。為防止有水泥漿漏入孔道內，可在混凝土澆筑時，用導鏈將鋼絞線在兩端來回抽動，使其拉散。澆筑時除正常留置標養試塊，每100m³留置1組，尚需留置施工試塊3組，并于構件同條件養護，以確定張拉時間。

(6).保證箱梁頂板標高、平整度的措施

混凝土澆注前，安裝縱向導軌鋼筋，將橋面全寬分為3～4幅，每幅4～5m，鋼筋頂面標高即為砼面標高。混凝土振搗采用插入式振搗和振動梁相結合，每位置插入振搗時間為20～30秒，間距20～30cm，平板振動器振平，振動梁拖平。

振動導粱由兩人拖拉，順著振動器方向拖動，邊拉邊振，并用刮尺將多余的混凝土清走，不足的地方補齊，用木抹子沿鋼筋頂面拉線抹平，初平。混凝土初凝后，人工用刮尺刮平，緊隨其后收漿，鐵抹子收光。隨即人工拉毛，混凝土初凝后立即進行覆蓋養護。

箱梁砼裂縫防治：

現澆連續箱梁整體現澆屬于大體積砼澆注，如若措施不當，極易出現裂縫。根據開裂的原因及形態可以分為塑性裂縫。失水干縮裂、溫度裂縫以及收縮裂縫、應力破壞裂縫等，砼結構開裂會嚴重影響結構的耐久性。根據工程實踐經驗，擬采用以下技術措施：

(1).改善砼材料物理力學性能：

首先應控制砼水灰比，配合比設計時充分考慮好水灰比。當水灰比大干0.45時，砼水化膠凝后，砼內部會留存有自由水分，其蒸發后形成連通式孔洞，一方面會降低砼的抗碳化能力，造成鋼筋銹蝕砼開裂，另一方面會嚴重劣化砼微觀結構完整性，產生更多的接觸裂縫。

其次應摻用部分礦物活性料，一方面減少砼水化熱總量。過高的砼水化熱會在砼內外形成大的溫度梯度，產生溫度應力，一旦溫度應大干硬化初期砼的抗拉強度應會產生溫度裂縫；另一方面降低砼的溫度敏感性，即降低砼的線膨脹系數，使砼結構在環境溫度變化時產生的變形低于極限拉伸變形，從而避免砼開裂。

再次應使用高效復合外加劑，例如使用微膨脹劑，可以補償砼的水化干縮，避免產生干縮裂縫；使用緩凝劑通過延長砼水化熱產生時段，可以削弱砼水化熱峰值，從而降低砼結構內外溫差，避免溫度裂縫的產生。最后應采取可靠的澆注及振搗工藝，保證砼的密實性。

(2).改善環境條件：

首先控制砼的入模溫度在35℃，當環境氣溫過高時，應通過調整拌合水、骨料溫度，調整砼拌合物溫度，并在砼運輸過程中采取罐體外澆水降溫措施，從而控制砼入模溫度在合理的范圍內。

其次控制環境溫度，例如在高溫季節可以通過噴水降低模板溫度，澆注砼時盡量避免砼在太陽下直接暴曬。

再次控制環境其它條件，例如風速大時，會使初凝砼表面加速失水，從而容易形成砼表面干縮龜裂或開裂，因此大風天氣，砼暴露面應采用土工布灑水覆蓋等方法；對砼表面進行保護。

(3).注重工藝改進：

砼的塑性裂縫、表面龜裂以及鋼筋位置的沉陷裂縫在預應力箱梁現澆中較為常見，原因主要是工藝粗糙造成的。

克服砼的塑性裂縫，表面龜裂縫的主要措施是除控制砼水灰比，在砼初凝時還要用鋼抹刀反復仔細用力鏝壓。

避免鋼筋的沉陷裂縫的主要措施是在抹面鏝壓基礎上，一是在砼振搗時避免振搗鋼筋，以避免在鋼筋周圍聚集自由水及水泥漿，過量的水泥將會降低Ec，從而造成大的砼干縮；二是在施工作業時避免反復擾動鋼筋(例如人工踩踏)，施工人員應使用木道板。實踐證明砼的早期開裂除與砼材料物理力學性能有關外，還主要與砼的早期養護不當有關，因此為預防砼開裂，必須加強砼養生，用土工布覆蓋并灑水，養護時間一般為7天。

(4).其它砼的開裂原因還有砼的變形約束開裂、砼的斜截面抗剪強度破壞開裂，砼的局部應力集中強度破壞開裂等，以及由于施工工藝錯誤，例如失當的施加預應力順序、錯誤的模板支架拆除程序，都可能造成砼梁開裂。對此應在結構分析的基礎上有針對性的采取必要的構造技術措施。

以上是筆者對箱梁砼施工技術及裂縫防治的一些理論和實踐上的初步探討，實踐證明，我們只要優化配合比設計、改善施工工藝、提高施工質量、做好溫度控制及加強養護等有效措施，堅持嚴謹的施工組織管理，箱梁砼的裂縫是完全可以控制在允許的范圍之內，也不至于對施工造成重大的經濟損失。