淺談現澆箱梁裂縫控制

葛 虹

(南通市順通公路交通工程檢測有限公司，江蘇 南通 226371)

通州灣至通洋高速公路快速通道起于已建成的平海公路一期，止于通洋高速公路騎岸互通，全長7.444公里，采用一級公路標準，設計速度100km/h。TK－LJ2標段跨平海公路大橋分離式立交橋全長655m，跨徑為:7*30組合箱梁+(4*30+3*30)現澆箱梁+(21+2*30)組合箱梁+5*30組合箱梁。到2013年9月，跨平海公路分離式立交橋下部結構基本結束，已進入上部結構的施工。跨平海公路部位是全線最大的連續箱梁橋結構，采用現澆方法施工。該工程的主要特點:一是工程量大，工期緊，二是現場涉及橋下輔道交叉作業，施工管理困難，三是要確保創精品工程。

預應力混凝土現澆箱梁以其結構剛度大、整體性能好、跨度大、變形小、抗震性能好、行車舒適和外形美觀等優點，加上橋型的設計和施工均較成熟，成橋后養護工作量小等特點，在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到比較廣泛的應用。然而，這種橋型也存在著明顯缺陷，即裂縫問題。

在跨平海公路分離式立交橋現澆箱梁施工過程中，各參建單位通過對現澆箱梁常見裂縫分析，從支架作業、混凝土選材、配合比設計及施工工藝方面落實各項措施，對現澆箱梁混凝土的裂縫進行了有效控制。

一、現澆箱梁施工常見裂縫產生及分析

現澆鋼筋砼箱梁經常會出現一些裂縫，其中大部分裂縫與箱梁本身的結構類型有關，裂縫細小，屬正常裂縫。但實際施工過程中由于施工工藝不規范等原因，會導致部分箱梁出現一些非正常裂縫，直接影響現澆箱梁的正常使用和美觀。鋼筋混凝土箱梁的非正常裂縫產生原因主要包括以下幾類:

(1)支架作業造成的裂縫

支架搭設和拆除作業與現澆鋼筋混凝土連續箱梁的成敗有直接的關系。若地基和支架的承重力不足，在箱梁混凝土澆注和養生期間會由于支架不均勻沉降導致箱梁混凝土結構產生裂縫甚至垮塌。在箱梁自身混凝土強度不足和預應力體系構建不完善的情況下，支架拆除后會因為混凝土的徐變使箱梁梁底和支承處橋面產生裂縫。

(2)混凝土自身原因

混凝土在硬化過程中，當收縮產生的拉應力超過其本身的抗拉強度時混凝土就會開裂。混凝土的收縮主要是溫縮和干縮。

溫縮:混凝土在強度增長期間，混凝土里水泥等膠凝材料的水化反應是一個放熱的反應，這種反應將使混凝土內部溫度升高，產生體積膨脹，導致混凝土表面出現拉應力。待水化反應減慢以后，溫度的下降使混凝土體積收縮，從而在混凝土內部出現拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗拉強度時，即會出現裂縫。

干縮:混凝土在凝結和養生期間，由于環境改變和水分蒸發，引起混凝土膠凝材料失水緊縮。混凝土干縮的主要因素在于骨料的吸水率、水泥成分、混凝土拌合物用水量對混凝土收縮徐變的影響以及周圍介質的溫度、濕度和養護條件對混凝土收縮徐變的影響。

(3)混凝土施工工藝造成的裂縫

混凝土配料不準確、拌合不均勻，會造成構件混凝土強度不均勻，在荷載作用下易在薄弱部位形成裂縫;混凝土振搗時間過長會造成粗細骨料離析，漿體上浮后在箱梁上表面發生收縮裂縫。混凝土澆筑成型后降溫過快和養護方式不當，會造成現澆箱梁局部裂縫。

二、現澆箱梁混凝土裂縫的控制措施

(1)支架作業控制

對支架地基進行計真處理以避免支架的不均勻沉降，先清除淤泥及部分底層上，并分層回填碾壓。

為了檢查支架的整理穩定性及支架基礎的實際承載能力和支架的彈性變形，客服混凝土澆筑過程中支架的不均勻沉降，避免箱梁混凝土因不均勻沉降出現裂縫，滿堂支架在澆筑混凝土前用與需承受全部荷載的1.2倍重量的沙袋進行預壓。在預壓過程中順橋向每五米布置一個支架沉降觀測斷面，每個斷面在底板布置3點，左右翼板各1點。施工單位專門落實測量人員，在加載過程中按不同荷載等級逐級觀測，在加載完成后每12小時觀測，繪制時間－沉降曲線。在持續預壓7天以上及達到穩定狀態3天以后，經過監理驗收后方卸載預壓土。

在現澆箱梁建立預應力體系后拆除支架。在工期允許的情況下，拆除時間應盡量延長。拆架時先翼板、后底板，并從跨中對稱地向兩邊依次拆除。支架拆卸空出一定空間后，方拆除底模板。

(2)混凝土的選材和配合比設計

為了降低混凝土的水化熱，減少混凝土的收縮，針對跨平海公路分離式立交橋現箱梁施工特點，試驗室在混凝土原材料選擇和配合比設計上提出了明確的要求。

1、水泥:

選用水化熱低、標號高的P.O52.5普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，從而減少混凝土單位水泥用量、提高早期抗拉強度、降低水化熱。

2、骨料

采用級配良好的集料，并限制集料中的含泥量。一是考慮到混凝土中粗集料含量大和骨料品種對混凝土收縮的影像，在粗骨料方面選用石灰巖質5－25mm連續級配碎石。二是在細骨料方面選用長江中粗砂，粗細骨料級配良好時，空隙小，可減少混凝土漿體含量。三是嚴格按《公路橋涵施工技術規程》控制集料含泥量，保證混凝土抗拉強度和耐久性，減少混凝土的收縮。

3、外加劑

在保證混凝土強度和工作性的前提下，為盡可能地降低單位水泥用量，減少混凝土水化熱，試驗室在跨平海公路分離式立交橋現澆箱梁混凝土中摻加了高效緩凝減水劑。通過減水劑的使用也延緩了混凝土升溫時間和提高了混凝土經濟性。

4、配合比設計與確定

混凝土拌合物坍落度過大，在澆筑和振搗過程中骨實的沉降就越劇烈，造成硬化后混凝土內外應力的不均勻而產生裂縫。混凝土配合比中砂率也不宜過大，過大直接影響強度，過小又容易出現蜂窩現象，可根據粗集料空隙率和細集料細度模數選出理論用量。結合以上分析，本工程選用混凝土坍落度140～160mm，混凝土砂率選用0.39。

南通市通州灣至通洋高速公路快速通道現場辦中心試驗室與監理組、施工單位試驗室共同合作，經過一次又一次的反復試驗，經過幾種配合比的比較，得出最佳試驗室配合比:

水泥:砂:碎石:水:外加劑 =430:727:1137:159:5.16

(3)混凝土的施工工藝控制

1、澆筑混凝土前，對支架、模板、鋼筋和預埋件進行檢查，對模板內的雜物、積水等進行清理。同時檢查現場施工設備的完好狀態，以保障砼梁連續澆筑。

2、箱梁混凝土采用泵送，縱向分段、橫向分層澆筑，混凝土下坡端往上坡端澆筑。第一次澆筑底板和腹下梗肋，底板混凝土達到一定強度后，立芯模綁扎頂板鋼筋。第二次澆筑剩余部分，澆筑前鑿除第一層混凝土表面浮漿，用水沖洗干凈且鋪設一層高強砂漿。

3、在混凝土澆筑過程中經常檢查混凝土的工作性，對拌合不均勻和坍落度不符合要求的混凝土堅決退還。混凝土振搗以50型棒為主，30型棒為輔，由專人統一指揮振搗。在施工時配10名振搗工人保證混凝土搗實的質量，堅決避免漏振。用插入式振搗器振搗混凝土時，振搗器與側模保持5～10cm的距離，避免碰撞模板、波紋管和其他預埋件，每棒振搗時間25－30秒。

4、混凝土澆注完畢，接近初凝后，采用木模子每間隔約半小時左右搓壓一次表面，搓壓后的表面為粗面，不直接壓光然后用塑料刷作拉毛處理，終凝后用土工布覆蓋并灑水養護。

5、在養護過程中采取了保溫和緩慢降溫的辦法，控制本工程混凝土溫度收縮裂縫。養護時控制升溫速度不大于15℃/小時，降溫速度不大于 10℃/小時，并緩慢暴露砼，避免急熱。

三、實施效果與工程質量

跨平海公路大橋分離式立交橋的現澆箱梁施工有兩個月多時間，每次拆除箱梁內模與外模是均未發現有裂縫生成。圓滿的達到了工程效果。

四、結論

混凝土結構的裂縫控制雖然一直是令人們頭痛的問題。但通過支架作業的保證，混凝土配合比選材優良，配合比設計合理優化等環節的控制，可以有效提高現澆箱梁結構的自身質量。在施工過程中對混凝土澆筑、振搗、抹面和養護工藝的精心把控，可以極大的減少混凝土表面裂縫的產生，提高結構外觀質量。