淺談懸臂施工橋梁0號塊裂縫分析及施工控制

喬永禮

（中國交通建設集團第二公路工程局四公司，河南 洛陽 471013）

1 裂縫的種類及成因

1.1 荷載引起的裂縫

1.1.1 設計階段有關應力狀態未計算或漏算，特別是鋼筋設置偏少，或應力集中部分鋼筋遺漏，導致在這些部位產生裂縫，0號塊件上這種類型的裂縫主要會產生在支座部位。

1.1.2 施工時對塊件頂部隨意增加或改變施工荷載，導致塊件內部出現裂縫。

1.1.3 局部集中力的作用點，如豎向預應力筋開洞處，有的0號塊在腹板部位還有橫向預應力筋，并在腹板處留有張拉孔，拆模張拉后，容易沿著開洞的某一導角發生裂縫。

1.2 溫度變化引起的裂縫

溫度變化是產生0號塊件表面裂縫的主要原因。在施工階段引起0號塊內外溫度變化主要因素是混凝土凝固過程中產生的水化熱、天氣驟然降溫及晝夜的較大溫差，采用電熱法張拉預應力構件時，預應力鋼材溫度可升高至350℃，混凝土構件也容易開裂。

1.3 混凝土收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫也是常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發生混凝土體積變形的主要原因。塑性收縮發生在施工過程中、混凝土澆筑后4h～5h左右，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大，可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。縮水收縮（干縮）發生在混凝土結硬以后，隨著表層水分逐漸蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失很快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。

1.4 支架模板變形引起的裂縫

1.4.1 支架豎向支撐及橫向固定不牢固，在混凝土澆筑完成后，支架發生不均勻沉降及發生水平位移，則混凝土在強度形成過程中會出現裂縫。

1.4.2 模板支撐不牢固或對拉鏍絲變形，在混凝土澆筑過程中出現脹模等現象，導致混凝土出現裂縫。

1.5 施工工藝質量引起的裂縫，在此不一一贅述。

1.5.1 混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

1.5.2 混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕成為荷載裂縫的起源點。

1.5.3 混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土表面上出現不規則的收縮裂縫。

1.5.4 混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。

1.5.5 用泵送混凝土施工時，為保證混凝土的流動性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土面上出現不規則裂縫。

1.5.6 混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。

1.5.7 施工質量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結果造成混凝土強度不足和其他性能（和易性、密實度）下降，導致結構開裂。

2 本項目中所采取的控制措施

2.1 荷載引起的裂縫控制措施

0號塊支座上鋼筋網片的層數及數量必須嚴格按設計要求進行布設，在混凝土澆筑過程中，因該處鋼筋較密，振搗難度較大，可適當的加大混凝土的坍落度，提高混凝土的和易性，安排專人負責振搗及檢查，確保該處混凝土密實。

豎向、橫向預應力筋的張拉槽口，特別是腹板有橫向精軋螺紋鋼時的張拉槽口，是極易產生裂縫的地方，一方面在豎向精扎螺紋鋼下嚴格按設計要求布設螺旋筋，另一方面在施工中盡量將槽口做成圓形，在腹板上的橫向槽口處，可適當的增加螺旋筋，以防止混凝土在槽口某一明顯導角處產生裂縫。

在混凝土強度形成過程中，嚴格控制塊件頂部的施工荷載，不能在強度沒有完全達到或預應力沒有張拉壓漿的情況下就安裝掛籃等承重構件。

2.2 溫度變化引起的裂縫控制措施

混凝土強度形成過程中產生的水化熱，導致混凝土內部出現高溫，若這時外部溫度較底，內外溫差達到20℃以上，則在混凝土表面就容易產生裂縫，一般來說，對于厚度≥2m的混凝土構件即認為是大體積混凝土，本0號塊腹板厚2米，截面高7.5米，截面寬9米，因此，參照料有關文獻，計算混凝土內部最高溫度為65.6℃，表面最高溫度為43.5℃，內外溫差達22.1℃，因此采取了埋設冷卻管的方法降低內外溫差。

2.2.1 冷卻管埋設時，進水口設在近混凝土中心處，出水口設在混凝土邊緣處。進、出水口均引出混凝土面以上。每層水管的垂直進、出水口互相錯開，間距1.5m，且出水口有調節流量的水閥和測流量設備。

2.2.2 冷卻水管安裝時，要牢靠的固定在鋼筋骨架上，澆筑前做通水試驗，檢查冷卻水管的密封性能，防止在混凝土澆筑時水管變形、脫落或發生堵管、漏水現象。

2.2.3 每層循環水管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即可在該層水管內通水。

2.2.4 冷卻水管使用完畢，需壓注水泥漿封閉。

2.3 混凝土收縮引起的裂縫控制措施

混凝土的塑性收縮產生的裂縫控制措施主要是防止在腹板與頂板交界處出現裂縫，這是大于5米高的塊件在施工時尤其需要注意的地方。一方面為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料不宜太快，振搗要密實，豎向變截面處宜分層澆筑。另一方面可將混凝土分兩次澆筑，澆筑至翼板根部，待其強度形成后，再澆筑頂板，也可在澆筑混凝土過程中，澆筑到頂板時先澆筑頂板外側，最后澆筑與腹板的接觸面，給腹板混凝土一個收縮的時間，同時加大翼腹板結合處的振搗。均可有效的防止該處出現裂縫，本工程采取的是后一種澆筑方法。

混凝土的縮水收縮產生的裂縫控制措施主要是拆模后混凝土表面的養護，若養護不當或不及時，表面失水，產生收縮裂縫，在養生期內必須要采取有效措施確保混凝土表面濕潤，本工程采用的是安排專人采用噴霧器對混凝土進行養護，并做好外側密封圍護工作，可有效的防止了混凝土的干縮裂縫。

2.4 支架模板變形引起的裂縫控制措施

不管0號塊采取什么樣的支架形式，都必須要對支架變形進行詳細的計算，計算支架各個方面的變形值是否符合規范要求，然后再采用設計荷載的120%的重量對其進行預壓，以消除非彈性變形，測出彈性變形，由于支架基本上均為鋼支架，因此，在預壓重量上去后，要安排人員對所有支架構件的接觸點進行檢查補焊，以消除接觸點不牢固所帶來的變形。支架必須與墩身進行有效的固結，防止出現支架橫向位移，確保支架安全。

因梁體腹板較高，施工前在方案中必須對模板支撐作詳細計算，計算通過后，方可用于實際工程上，不能單靠經驗進行施工，在施工時，澆筑底板混凝土時，可適當的降低底板混凝土的坍落度，這樣在澆筑腹板時不至于從底板大面積的向上翻混凝土，若有必要時，可采用壓倉板，但必須注意在底板混凝土已穩定腹板混凝土開始澆筑的情況下，不允許對底板導角處再進行振搗，以防止在底腹板處出現空洞及裂縫。

2.5 施工工藝質量引起的裂縫控制措施

施工工藝質量好壞，對塊件的整體質量影響較大，必須要嚴格按施工規范及設計要求進行施工，在防止裂縫方面主要是鋼筋保護層的厚度必須要符合設計要求，混凝土質量必須要滿足澆筑條件，混凝土振搗必須要嚴格按施工規范的要求進行施工，混凝土表面收漿要及時，必要時要多次收漿，混凝土表面拉毛要均勻，養護必須及時到位。

結語

通過以上的分析及有針對性采取的控制措施，所施工的0號塊沒有出現裂縫，有效保證了0號塊施工質量。但如何更有效的防止大體積混凝土表面不出現裂縫，因各結構不同，其影響因素也是多種多樣，是一個較為復雜的問題。本文主要對本工程中所采取的一些措施進行了論述，以引起在橋梁施工中對混凝土裂縫問題的重視，提高橋梁工程的整體質量。

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