橋梁墩柱鋼筋混凝土保護層厚度質量控制

李棟臣

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

橋梁墩柱多為鋼筋混凝土結構，鋼筋材料有著良好的延展性，但是其容易發生銹蝕、腐蝕等問題，混凝土也存在碳化問題，為充分保證墩柱施工質量，需要合理設置保護層，提高結構穩定性。檢測人員應嚴格按照設備使用說明操作檢測設備，合理進行施工，確保精確地檢測保護層厚度，并且將各項數據準確地記錄清楚。

1 橋梁墩柱工程特點

1.1 施工周期長

橋墩施工技術在公路橋梁施工中雖然存在十分明顯的優勢，但是鋼筋混凝土結構施工過程復雜性較高，主要特點體現在施工流程復雜、建設規模大和難度系數高等方面。橋梁墩柱施工往往需要較長的施工時間，有的橋墩高度高達40 m，這種大型橋墩需要耗費更多的時間，對施工技術要求也有所增加。周圍環境會影響橋梁墩柱施工技術，在復雜環境中很多設備難以高效運行，此時會增加施工難度并導致施工周期延長。此外，混凝土澆筑環節是橋梁墩柱施工技術重要的過程，受到環境限制可能需要多次施工才能完成，這就導致施工時間進一步增加，最終延長了整個工程建設周期。可見，施工周期控制是橋梁墩柱施工技術應用中需要重點注意的事項，要合理安排施工過程[1]。

1.2 施工成本高

橋梁墩柱是近些年備受關注的結構形式，對施工人員技術能力、設備方面都提出較高的要求，所以在具體施工中往往需要投入大量資金。為了提高施工效率、節約施工時間和成本，很多企業會選擇平行施工的方式。為了提高資金利用率，充分發揮有限資金的利用價值，企業還要提前確定施工方案，對影響施工成本的各類因素進行細致分析，做好施工過程造價的嚴格管控。

1.3 質量要求高

一直以來國家和國民都十分關注公路橋梁建設質量，國家對橋梁施工質量制定了較為嚴格的標準規范，這對于提高工程建設效果、保證工程質量安全起到很大的促進作用。在公路橋梁工程中，橋梁墩柱結構的支撐效果直接決定了工程的安全性和可靠性，如果橋梁墩柱質量不合格，那么很可能引發嚴重的質量安全問題，為此，對橋梁墩柱施工質量要求較高，要全方位控制橋墩施工技術，確保施工效果[2]。

2 鋼筋混凝土保護層的重要性

2.1 保護層設置注意事項

第一，粘結錨固性優化。通過綜合發揮鋼筋和混凝土結構的優勢，合理設置保護層，可以充分發揮兩者的優勢。在進行鋼筋混凝土保護層施工中，應有效連接鋼筋材料和混凝土材料，按照規定的厚度澆筑混凝土，通常保護層中錨固長度和設計粘合強度都大于受力鋼筋直徑。

第二，耐久性優化。在交通工程施工中，合理設置鋼筋混凝土保護層可以提高整體組件的耐久性。相關研究顯示，構件碳阻力會隨著保護層厚度的減少而降低，所以保護層厚度應當根據橋梁墩柱使用壽命進行設計，確保其后期能夠安全使用。

第三，提高橋墩安全性。在橋梁墩柱施工中，鋼筋混凝土保護層主要是指鋼筋外部的保護層厚度，合理設置保護層可以達到保護鋼筋材料的效果。通常保護層厚度增加會提高結構錨固和耐久能力，但是從保護應力方面來看存在相反的效果，為此，在保護層設置時應當按照標準限度進行合理設置，發揮保護層的保護作用，提高整體結構的穩定性[3-4]。

2.2 鋼筋混凝土施工常見不足

第一，保護層過薄。混凝土保護層如果過薄會導致其和縱向鋼筋粘結力不足，結構承載力不足，結構缺乏足夠的穩定性。此外，過薄的保護層還會容易在發生碳化后外部水體、氣體等進入到內部，腐蝕鋼筋材料，對鋼筋混凝土結構的耐久性產生影響。

第二，保護層過厚。橋墩結構有著固定的截面尺寸，如果設置過厚的保護層會減小鋼筋間距，降低混凝土抗拉性能，導致混凝土結構缺乏足夠的穩定性和承載力。同時，過厚的混凝土還會增加施工中溫度裂縫出現的概率，導致鋼筋材料發生銹蝕，威脅結構整體安全性。

第三，碳化問題。混凝土結構和空氣中的二氧化碳之間會發生化學反應，如果混凝土內部滲入二氧化碳，那么不但會發生混凝土碳化，還可能在水體等影響下發生鋼筋銹蝕的問題，同時可能伴隨著收縮現象，導致鋼筋混凝土結構出現裂縫病害[1]。

3 保護層厚度的影響因素

保護層主要作用是隔離鋼筋和外界環境，保護內部結構，提高鋼筋混凝土結構整體性能。當前橋墩施工中容易受到如下因素的影響而導致保護層厚度設置和施工不合理。

第一，鋼筋籠誤差。在制作鋼筋骨架、定位筋過程中沒有嚴格遵守規范標準，沒有牢固地綁扎鋼筋，焊接質量不達標，都會導致鋼筋籠穩定性不足。運輸、安裝鋼筋籠過程中可能出現鋼筋骨架變形的情況，施工中沒有精準地定位墩柱鋼筋骨架等諸多因素都可能引發混凝土保護層厚度不合格[5]。

第二，模板誤差。模板剛度、強度和標準要求存在一定的偏差，沒有精準地定位安裝模板、沒有按照要求固定和做好限位措施，澆筑混凝土中模板出現位移等情況也會造成墩柱保護層精確度不夠。

第三，墊塊誤差。在施工階段沒有選擇符合強度的保護層墊塊或者墊塊厚度和設計值存在差別，沒有按照規定密度和數量設置墊塊，施工中墊塊發生脫落、位移和變形等情況，嚴重影響混凝土保護層厚度控制效果。

第四，施工誤差。澆筑混凝土過程中沒有充分保護好墊塊，沖擊力造成模板、墊塊位置發生變化引發保護層厚度誤差。

為避免出現上述問題，可以從鋼筋籠制作、加工、運輸和混凝土澆筑等多個環節進行嚴格控制，精確地定位模板、墊塊等安裝，加大保護層厚度控制力度，做好厚度控制卡夾的設置，提高保護層設置精確性。

4 鋼筋混凝土保護層厚度質量控制方法

某橋梁工程共包括圓形墩柱1 300 多根和方形墩柱130 多根，為保證墩柱使用期間安全性和穩定性，該工程通過合理規劃設計和施工進行保護層設置[6]。

4.1 卡夾設計

橋梁墩柱保護層施工中所用卡夾對強度、剛度和穩定性方面都提出一定的要求，所以在制作時可以選擇鋼板材料。通常4 根鋼板加工成1 組卡架，根據鋼筋保護層厚度要求、墩柱幾何尺寸在鋼板上將鋼筋的位置準確地標注出來，按照半圓形缺口加工處理鋼筋位置的鋼板，用螺栓連接相鄰兩邊。

在墩柱位置確定后可以利用定位鋼筋定位卡夾，并且牢固地將其固定避免出現偏移，之后根據卡架的定位和間距進行鋼筋的綁扎，根據鋼筋混凝土保護層設計厚度加固固定鋼筋，避免發生位移、變形。可以用2 組卡架定位墩柱上的鋼筋混凝土保護層厚度。使用卡夾控制墩柱鋼筋混凝土保護層厚度，可以減少后期施工中人為因素產生的影響，比如施工人員振搗、拉拽和混凝土澆筑等，避免出現墩柱鋼筋位移的情況。利用卡夾還可以固定墩柱鋼筋，確保澆筑混凝土時滿足設計厚度規定。

4.2 鋼筋工程

鋼筋工程是橋梁墩柱重要的組成內容，在整個橋梁墩柱工程中，鋼筋工程主要發揮支撐作用。在使用橋梁墩柱技術中鋼筋結構可以強化橋梁墩柱結構質量，提高其延展性。工作人員在進行鋼筋施工前首先要精確地計算工程量，詳細地核算橋梁工程中所需要的鋼筋數量。當前，焊接和綁扎、截取等都是常見的鋼筋處理法，通過這些操作可以提高鋼筋利用率，降低浪費問題。為了將橋梁墩身穩定效果提高，工作人員可以通過焊接方式加固處理墩身位置，同時根據技術標準規范對鋼筋彎鉤長度進行嚴格控制，按照設計規范完成鋼筋尺寸、形狀控制。該工程按照3～5 m 距離控制鋼筋長度，這種方式不但可以提高綁扎效果還可以節約成本[7]。

4.3 布置保護層墊塊

鋼筋混凝土保護層控制的1 個非常重要的環節就是如何合理地放置、綁扎和固定混凝土墊塊。通常采用和墩柱混凝土強度一致的高強度水泥制作墊塊，并且根據墩柱主筋直徑按照半圓形制作，在鋼筋上用鐵絲牢固地綁扎，布置成梅花形，便于鋼筋保護層厚度的合理控制。

4.4 墩柱鋼模板施工

現場管理人員要及時驗收墩柱模板質量，正式安裝之前通過試拼接確定模板尺寸是否和規定要求相符合，在確認無誤后按照放樣位置安裝墩柱鋼模板，并且充分做好加固處理。在安裝完鋼模板后還要校準核實其垂直度，處理拼接部位、底部縫隙，避免出現漏漿、位移和變形等問題。

4.5 墩柱混凝土澆筑

對于高度2 m 以上的墩柱在澆筑混凝土時應設置串筒，達到控制混凝土坍落度的效果，還可以采用加長泵送軟管的方式避免混凝土在自由下落時沖擊鋼模板、混凝土墊塊和鋼筋籠，如果有必要還可以設置減速板。在具體施工中，技術人員嚴禁在固定后的鋼筋墩柱上攀爬，施工現場設置專門的上下通行所用的梯子。振搗過程中注意嚴禁碰觸鋼筋、墊塊和模板。

4.6 保護層厚度檢測

無損檢測是鋼筋混凝土保護層測試最為常用的方法。檢測人員在標定儀器設備后按照《混凝土中鋼筋檢測技術規程》進行鋼筋混凝土保護層測試，確保檢測結果精確可靠，并且及時記錄檢測過程和結果。

5 鋼筋保護層厚度檢測精度控制

5.1 采取的措施

第一，由專業的技術人員編制完善檢測方案，明確構件的重要價值，確定檢測方法、檢測位置，明確檢測數量等參數。在梁板類構件檢測時應檢測5 個以上的構件。在懸挑構件檢測時，應當選擇具有代表性的位置，并且嚴格控制檢測過程。

第二，嚴格控制混凝土澆筑過程。施工單位正式澆筑混凝土前充分做好技術交底工作，將鋼筋保護層厚度確定，牢固地綁扎鋼筋，施工人員避免踩踏鋼筋，振搗過程中避免觸碰鋼筋和墊塊，以免影響其位置精確度，同時還要注意避免影響混凝土表面平整度。

第三，檢測人員嚴格控制掃描儀探頭移動的速度，盡量保持勻速移動，速度控制在20 cm/s，確保探頭可以檢測到內部結構。用粉筆標注檢測到的鋼筋，在復測階段細致地核驗檢查的精確度，確認是否需要重新進行定位。

第四，加強梁類結構檢測，確定鋼筋混凝土保護層厚度。

第五，為提高檢測精確度和效率，檢測人員在檢測鋼筋混凝土保護層厚度之前需要認真地分析研究圖紙，合理地確定檢測位置，加強對墩柱內部構件鋼筋位置的還原，在檢測中盡量避開鋼筋密集部位及接頭處，掌握鋼筋大概數量，進而實現檢測數據準確性的提升。

第六，檢測人員正確地分析和區分鋼筋上下位置，明確橋梁墩柱內部結構關系，合理選擇確定檢測部位，確保檢測結構可以真實地反映保護層厚度。

第七，客觀地判定檢測結果合格率。表1—表3 為某工程鋼筋保護層厚度控制要求。

表1 鋼筋保護層厚度安裝允許偏差和評定（一）

表3 鋼筋保護層規范要求

表2 鋼筋保護層厚度安裝允許偏差和評定（二）

5.2 渦流效應的檢測

具體來講，可以按照如下方式進行操作。

第一，明確檢測數量、位置。

第二，仔細分析施工圖紙，充分掌握橋墩內部結構，確認鋼筋直徑、數量和設計保護層厚度等各項參數。

第三，檢測過程中避開導電物質，比如金屬電線導管、電線和水管等。

第四，檢查檢測位置表面平整度，確保其平整度誤差不超過0.5 mm。

第五，合理選擇鋼筋混凝土保護層檢測厚度，在檢測不超過60 mm 厚度的保護層過程中可以選擇小探頭，針對60 mm 以上的鋼筋保護層，可以選擇大探頭。

第六，提高對施工圖中鋼筋尺寸的重視度，合理設置檢測儀器的參數，在粗略地完成檢測區域探測后，大概地劃出鋼筋網的位置，同時將大間距的鋼筋繪制出來，之后細致地檢測鋼筋保護層厚度。

第七，細致地檢查橋梁墩柱主筋保護層厚度，明確保護層厚度檢測結果準確性受到鋼筋密度的影響程度。如果檢測人員無法準確地確定鋼筋的具體位置，那么可以先檢測、計算分析側面保護層厚度，并且驗證各個測量值，之后選擇合適的儀器測試鋼筋保護層厚度情況。

第八，如果儀器顯示的最小數值大于鋼筋混凝土保護層設計厚度，那么可以在10 mm 厚度塑料墊板上進行測試，如果懷疑保護層厚度會導致橋墩結構耐久性降低，那么可以采取開鑿方式將其具體厚度進行確定，不過要注意及時將破損位置用高一等級的混凝土修補。

第九，定期校準核驗檢測所用設備的精確度。

6 結束語

鋼筋混凝土保護層的最終施工厚度會受到施工過程、施工工藝等多方面因素的影響。為了保證鋼筋混凝土保護層厚度達到規定要求，應當加強施工過程控制，并且精確地測試最終施工效果，從而確保保護層施工達標，充分發揮保護層的應用價值，提高橋墩結構的穩定性和安全性，延長橋梁工程使用壽命。