現(xiàn)澆連續(xù)梁混凝土裂縫的預防與控制

曹正杰 李 仲 陳耀華

(中鐵十七局四公司，重慶 400000)

1 工程概況

臨吉高速公路鄉(xiāng)寧互通立交工程橋梁總長121 m，凈高5.2 m，下部結構采用柱式墩、肋板橋臺、鉆孔灌注樁基礎，上部結構跨徑組合為:(19.95+25+25+25+19.95)m，采用預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，箱梁高1.7 m，箱室高1.15 m，底板厚 0.25 m，頂板厚0.3 m，腹板寬0.4 m;箱梁內沒有設計齒板，預應力施工時，各預應力束在梁端處張拉。工程于2010年8月份開始現(xiàn)澆，10月份整體施工完成。

2 裂縫的類別及成因

在支架現(xiàn)澆連續(xù)梁施工中，混凝土裂縫往往是一個難以完全克服的通病，主要表現(xiàn)在:底板腹板橫向裂縫，頂面橫向裂縫，接槎處水平裂縫，混凝土收縮裂縫，張拉錨固處和沿波紋管裂縫等。由于施工不當產生裂縫的主要原因有以下幾個方面:1)地基的不均勻沉降和支架的非彈性變形;2)上下層澆筑間隔時間過長，混凝土收縮徐變增長相差大;3)混凝土初凝后持續(xù)的支架變形和地基沉降;4)鋼筋保護層厚度過大或過小，不滿足設計要求;5)預應力張拉控制不合理，致使梁體受力不均勻或受力分布變化過快;6)支架整體卸落及卸落順序不合理，梁體受力狀態(tài)突變。

3 現(xiàn)澆連續(xù)梁裂縫的預防與控制

3.1 地基沉降的分析與控制

地基的沉降可分為絕對沉降和相對沉降，絕對沉降過大，連續(xù)箱梁支座負彎矩處會產生橫向裂縫，而跨內不同部位沉降量相差過大，將導致無規(guī)則裂縫的產生。鄉(xiāng)寧互通立交工程在實施地基處理時先對地表進行清理，清除垃圾、雜草等有機物，然后用壓路機進行了碾壓，部分地表土含水率較高的進行了翻曬晾干，因受力較為集中，承臺基坑周圍進行了分層回填壓實處理。在壓實的地表上，先鋪設了50 cm 5%灰土墊層，反復碾壓，確保壓實度達到95%以上，然后澆筑了15 cm的C25混凝土層，做好排水措施。良好的地基硬化處理可以有效減小地基沉降絕對量，增強整跨地基穩(wěn)定性，控制不同部位的相對沉降。

3.2 支架變形分析與控制

支架變形分為兩種:彈性變形和非彈性變形。一般情況下，彈性變形量很小，可以通過理論計算或現(xiàn)場測試得到，非彈性變形因其變化速度快，人為因素多，沒有緩沖余地，常常是導致梁體裂縫產生的主要原因之一。根據設計要求，鄉(xiāng)寧互通立交工程現(xiàn)澆連續(xù)梁采用滿堂式碗扣支架進行施工，為有效控制支架變形，施工前要通過計算確定搭設方案，并借鑒同類型條件下的變形數據優(yōu)化支架方案，確保支架變形得到有效的控制。

1)進行支架核算確定初步方案。支架計算的重點是立桿的壓桿失穩(wěn)檢算和接長部位的扣件傳力檢算及頂部縱向水平桿的受力核算，鄉(xiāng)寧互通立交綜合考慮該跨連續(xù)梁的結構形式，在中橫梁的位置最重，按箱梁底寬計算，該斷面面積為20.21×1.7=34.357 m2，該位置長度為2.5 m。對該位置進行支架檢算:

鋼筋混凝土自重以25 kN/m3計，則每延米重力為:34.357×1 ×25=858.925 kN，單位面積承重為:q1=858.925 kN/(20.21 ×1)=42.5 kN/m2，鋼筋荷載:取 4.33 kN/m2，人員荷載:取 q2=2 kN/m2，振搗混凝土產生荷載:取 q3=4.0 kN/m2，箱梁芯模:取q4=1.6 kN/m2，竹膠板:取 q5=0.1 kN/m2，方木:取 q6=7.5 kN/m3，經過計算支架布置以90 cm×60 cm布置考慮，水平連桿層距最大控制在1.5 m，剪刀撐于支架縱橫向@1 500 mm布置增加整體穩(wěn)定性能。支架立桿底部設置立桿墊板，墊板采用5 cm木板，立桿頂部縱向水平桿上擱置10 cm×10 cm方木，橫向按間距30 cm擱置10 cm×10 cm方木，再鋪設底模，立桿接長采用雙扣件，但兩扣件間距不小于75 cm。

2)支架預壓掌握變形數據。堆載預壓是消除沉降變形和支架非彈性變形的最好方法，設計要求澆筑混凝土前應對支架進行預壓，便于掌握施工狀態(tài)下地基的沉降和支架變形的數據。鄉(xiāng)寧互通立交堆載預壓材料使用的是混凝土預制塊，堆載范圍為箱梁底部，堆載重量為不小于箱梁總重量的1.2倍，經過計算堆載加載按2.0 t/m2考慮，堆載時間為7 d。在每跨的L/2，L/4及墩頂處布置觀測點，前24 h每2 h觀測一次，24 h后每12 h觀察一次。根據觀測數據繪制每個點位的變化圖和跨內地基沉降曲線圖及支架變形曲線圖。通過數據分析，掌握最大沉降量和變形量及集中變形的時間，依據跨內綜合變形圖對支架設置預拱度，以保證構筑物的竣工標高，7 d后沉降量趨于穩(wěn)定，進行卸載。

3)觀測施工狀態(tài)變形，優(yōu)化支架方案。通過支架堆載預壓得到了基礎數據后，可對支架方案進行初步優(yōu)化。為掌握更詳細實際的數據，對先澆筑的梁跨進行全過程觀測，增設結構物和箱梁底模觀測點。觀測的周期自澆筑前到張拉完成，每次澆筑時增加觀測頻率，一般為2 h～4 h一次，澆筑后每1 d～2 d觀測一次。根據實際觀測數據分析，沉降和變形在澆筑后結構的最大變形量可以控制在5 mm以內。

4)澆筑前進行支架安全、技術檢查驗收。澆筑混凝土時變形和沉降發(fā)生集中，容易發(fā)生問題，澆筑前的支架安全和技術性檢查驗收極其重要。檢查主要內容包括:桿件的連接方式、剪刀撐的數量位置、扣件的緊固程度、水平連桿的布設、受力傳接部的牢固程度等。鄉(xiāng)寧互通立交在實際檢查時發(fā)現(xiàn)，有部分扣件松動，個別立桿連接不合理等情況，及時進行了緊固和返工。

3.3 收縮徐變分析與控制

相同施工條件下，兩次澆筑的時間間隔越長，早期收縮量相差越大，隨著齡期的增長，收縮差逐漸縮小，最后基本同步。混凝土早期收縮徐變快，縮短兩次澆筑時間間隔，可降低收縮差，減小施工接縫處收縮裂縫的產生。為了避免出現(xiàn)這類裂縫，鄉(xiāng)寧互通立交采用一次性整體澆筑的施工方案，避免了施工縫處收縮裂縫的產生。

3.4 合理安排澆筑順序和時間

由于鄉(xiāng)寧互通立交是連續(xù)箱梁，采用了一次性整體澆筑，梁體施工從跨中正彎矩處開始澆筑，逐步對稱向支座負彎矩區(qū)延伸，全力避免由于跨中段下沉造成初凝狀態(tài)的支座處混凝土出現(xiàn)裂縫，適當分段分層，以消除支架不均勻沉降，避免混凝土開裂。由于現(xiàn)澆連續(xù)箱梁每次澆筑的混凝土量較大，往往要連續(xù)施工1 d～2 d，所以要盡量避開雨、風等不利天氣。鄉(xiāng)寧互通立交在澆筑時及時注意了天氣的變化，沒有由于天氣原因而導致裂紋的出現(xiàn)。

3.5 預應力張拉的施工控制

預應力張拉應嚴格按程序執(zhí)行，預應力張拉后，梁體向上起拱，實際觀測，最大起拱量可達15 mm以上，起拱量過大，梁面會產生橫向裂縫。控制應力應變數據符合設計要求的狀態(tài)，可避免梁面裂縫的產生。

預應力張拉實行兩個雙控，即應力應變雙控，強度齡期雙控。強度要求達到100%，齡期控制在9 d～14 d。由于鋼絞線實際彈性模量與標稱值存在一定的誤差，在施工過程中根據鋼絞線的進料批次分別抽樣進行實際彈性模量的測定，再取其平均值對設計伸長量按比例關系進行校正，校正的伸長量作為張拉時應變控制值，鄉(xiāng)寧互通立交嚴格按照兩個雙控數據值進行預應力張拉，張拉完后沒有發(fā)現(xiàn)箱梁頂面橫向裂紋的產生。

3.6 支架拆除控制

支架的拆除基于安全和結構受力變化考慮，應待管道壓漿的強度達到設計強度的80%以上時進行，遵循全孔多點、對稱、緩慢、均勻的原則，由跨中向支點、由上向下單根漸次拆除，先邊跨后主跨拆除。每次拆卸只允許在一孔內進行，避免突然變化帶來損傷及產生裂縫。

3.7 使用膨脹混凝土澆筑預留孔洞

為方便拆除梁內模板和支撐，箱梁頂板預留了600 mm×400 mm的上人孔洞。孔洞在內模拆除及預應力張拉完成后，使用摻加膨脹劑的同標號混凝土懸吊模板及時進行補澆，這樣可有效防止孔洞混凝土收縮裂縫。

3.8 其他施工控制措施

1)裂縫控制施工檢算。澆筑前根據配合比、水泥種類、養(yǎng)護環(huán)境等條件，計算混凝土的最大收縮應力，此應力應低于混凝土的抗拉強度，任意養(yǎng)護期的降溫收縮應力應低于最大抗拉強度，如果計算應力偏高，則可能產生裂縫，應采取調整配合比、加強養(yǎng)護、保溫等措施。澆筑后量測混凝土各階段溫度，根據實際溫度變化，計算各階段的溫度拉應力和抗裂安全度，并采取適當措施。

2)加強保護層厚度的控制。波紋管保護層厚度不小于5 cm;底板縱、橫向的鋼筋保護層墊塊間距限制在1 m左右，保證底板構造鋼筋的間距、保護層厚度;箱室模板的制作安裝嚴格按照設計要求的規(guī)格尺寸進行控制，同時加密腹板鋼筋保護層墊塊，保證腹板鋼筋保護層厚度，避免沿波紋管位置上下及箱梁底板、腹板由于保護層厚度不符合設計要求產生裂縫。

3)加強混凝土的振搗。分層分段澆筑時，分層厚度為30 cm，保證下層混凝土初凝前澆筑完成上層混凝土，振搗時一定要插入下層混凝土10 cm左右;端橫梁鋼筋直徑大且密集，腹板上波紋管多凈空小，這些部位容易漏振產生孔洞，結構受力后會產生裂縫，可采用小直徑振搗棒認真振搗，加強張拉端錨墊板位置混凝土的振搗，避免錨固處產生裂縫。

4)加強混凝土的收面和養(yǎng)護。為防止出現(xiàn)現(xiàn)澆箱梁頂面出現(xiàn)龜裂，混凝土澆筑時一定要進行二次收面，并掌握好收面的時間;同時現(xiàn)澆箱梁頂面混凝土澆筑硬化后，隨水分的逐步蒸發(fā)，混凝土體積縮小，由于混凝土表層水分損失快，內部水分損失慢，產生內外收縮不均勻現(xiàn)象，就會在表面出現(xiàn)收縮裂縫，為此混凝土初凝后應及時覆蓋草袋灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護的時間宜在7 d以上，降低降溫收縮應力控制收縮裂縫，由于我項目在施工中及時采取了有效的養(yǎng)護措施，沒有在表面出現(xiàn)大面積不規(guī)則裂縫。

4 結語

臨吉高速公路鄉(xiāng)寧互通立交現(xiàn)澆橋工程由于在施工中采取了以上預防和控制措施，現(xiàn)澆連續(xù)箱梁底板、腹板、翼板和頂面等部位均沒有產生任何裂縫，確保了工程質量。

［1］王鐵夢.工程結構裂縫控制［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004.

［2］吳原宏.泵送混凝土樓板裂縫的原因與防治措施［J］.山西建筑，2010，36(9):155-157.