李波
（广东华路交通科技有限公司，广东，广州，510420）
【摘 要】本文以汕湛高速公路横江水库特大桥为背景，此桥主桥为5*100m刚构桥梁，施工过程中0、1#块出现较多不规则裂纹，本文根据结构内在和外部施工、环境等原因分析裂纹生成原因，并采取措施有效抑制了裂纹的发展和新裂纹的生成，为类似工程提供一定的借鉴。
【关键词】特大桥；刚构；裂纹
汕湛高速揭博项目横江水库特大桥全长1031m，上跨地方一级水源保护区横江水库，为该项目控制性工程。近年来，连续刚构桥越来越收到重视，但同时产生了一系列弊端，其中较多刚构桥在建设和运营过程中出现了各种形式的裂纹，这些裂缝不仅会消弱结构的刚度和强度，而且会影响桥梁的安全性和耐久性。本文就横江水库特大桥0、1#块施工过程出现的裂缝进行了实地考察并分析研究，针对性地采取了一系列控制和预防措施。
一、工程概况
该桥主桥（3#-10#墩）上部结构采用(55+5×100+55)m预应力砼连续刚构，共分成15种梁段。其中0~1#梁段为立托架现浇，2~13#梁段采用挂篮悬臂现浇施工，14#梁段为合龙段，15#梁段为边跨现浇段(采用支架施工)。箱梁纵向分块为3.8m（边跨现浇段）＋2.0m（边跨合龙段）＋4×4m＋5×3.5m＋3×3m（12个悬浇段）＋2.5m（1#梁段）＋8m（0#梁段）＋2.5m（1#梁段）＋3×3m＋5×3.5m＋4×4m（12个悬浇段）＋2.0（中跨合龙段）。主梁底板厚度变化采用2次抛物线，由2#梁段处83.5cm渐变到跨中30cm，1#梁段底板设置倒角加厚至140cm；主梁顶板厚0#块采用50cm，其余均采用28cm；0#块442.4m3、重1150.2t，1#块84m3、重218.4t。0#、1#块主体工程截面图如下：
二、施工情况
0、1#块箱梁采用预埋贝雷阴阳头及钢板搭设支架现浇施工的方案施工时，分两次浇筑，第一次浇筑至顶板倒角位置离顶板1.3m，第二次浇筑剩余1.3m。混凝土施工施工在2014年12月份，施工气温在10-22℃。
1、砼配比情况
现浇箱梁设计强度为C55，由于本项目周边河砂较粗（MX=3.02-3.20），经项目试验室试配和第三方JC1中心试验室复核，砼配合比为：水泥：河砂：大石（10-20mm）：小石（5-10mm）：水：外加剂=495:767:700:300:158:5.94，其和易性满足设计要求，混凝土R28满足配制强度要求。
3、混凝土施工情况
底腹板砼方量420方，顶板240方，采用2台地泵对称浇筑。混凝土设计坍落度140-180mm，实测为165-180mm。
底腹板浇筑时间为9.5-15.3h，顶板浇筑时间为6-9h。
4、养生情况
砼养生均采取洒水养生7天，面板、底板覆盖土工布的措施，养生过程中存在局部土工布覆盖不到位，不及时的情况，洒水间隔时间过长，不能保持砼表面湿润状态。
5、张拉情况
张拉与混凝土浇筑间隔时间最长的为Z7#墩和Z4#墩，为8天，最短为Z9#墩，为6天。
6、内模拆除
内模拆除与混凝土浇筑间隔时间最长为Z9#墩，为8天；最短Z4#墩为3天。
三、裂纹排查情况
2015年1月3日，左幅4、5、7、8、9#墩0、1#块底腹板和顶板已浇筑完成，4、9#墩已拆内模，桥梁工程师发现9号墩箱梁内存在裂纹，并进行了初步排查，发现裂纹多为从横隔板顶施工缝处向顶板延伸发展，另外，人洞周边有几条径向发展裂纹。
为进一步了解裂纹发展部位及产生原因，对已经拆完内模的4、7、8、9#左幅0、1#块进行全面排查。
从排查结果来看，0#块内箱顶板裂纹较多，占裂纹总数比列达54%（裂纹总数128条，0号块69条，1号块59条），多为内模拆除后产生，从顶板四角向面板发展，面板上裂纹纵横交错（呈不规则状），1#块裂纹多为纵向和沿倒角处斜向发展，以上排查裂纹基本全部位于顶板及倒角部位（第二次浇筑砼部位），裂纹宽度在0.1-0.4㎜。
四、裂纹成因分析
1、温度的因素
第二次砼浇筑后水泥水化产生大量的水化热，从而使混凝土内部温度升高，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而拆模后而混凝土表面散热较快，加上水库桥位处风力较大，昼夜温差也较大，约6-16度之间，这样就形成内外的较大温差，导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，产生很大的拉应力而产生裂缝，温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错，0、1号块裂纹大多为此类型。
2、龄期差及徐变的因素
横江水库主墩0、1号块砼底腹板及顶板砼分两次浇筑，其中左幅4-9号墩两次砼浇筑时间均大于批复施工方案7天内浇筑完成的要求，两次砼浇筑时间跨度均在13-16天不等，龄期对混凝土徐变有非常显著的影响。龄期越小，水泥的水化越不充分，混凝土的强度越低，混凝土的徐变也越大，所以绝大部分裂纹都产生在第二次浇筑的顶板砼表面，并止于两次砼浇筑施工缝处。
3、原材料的因素
砂的细度模数偏大，需要更多的水泥填充密实，造成水泥用量增加，以满足砼和易性和泵送要求，由于砼未使用外掺料，为了满足砼工作性能达到施工要求，水泥用量较高，使砼的水化热增大引起裂纹。
4、养生的因素
横江水库桥位处汇风口，风力大， 1号块底板砼表面及0、1号块顶板砼表面砼成型后，未保持湿润养生状态，水分蒸发快，水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，而内部温度变化小，收缩较小，从而使表面收缩变形受到内部砼的约束力，引起砼表面开裂。
5、基岩约束效应
刚构0、1#块腹板和底板厚度较大，但顶板较薄，各部位刚度悬殊，箱梁分两次浇筑，且两次浇筑时间间隔较长，下部混凝土的收缩先期已基本完成，而顶板浇筑后，其砼收缩和水化热降温引起的收缩相互叠加，形成颇大的收缩量，这种收缩收到横隔板和腹板接触面强大的约束导致顶板开裂，称为“基岩约束效应”。
五、预防与整改措施
1、采购蒸汽养生设备2台用于主墩箱梁养生，并要求以后施工过程中对每个主墩进行配备，混凝土拆模后及时进行养生。
2、针对原材料砂级配偏粗的情况要求承包人进场中砂，并重新对主墩箱梁砼配合比进行调整，降低水泥用量。
3、缩短两次砼浇筑时间间隔，对时间间隔较大的箱梁施工，在0号块顶板增加防裂钢筋网，督促项目部加强对养生工作的管理，确保砼表面土工布覆盖到位，不留死角，并及时洒水确保砼表面湿润，并在1号块端部增加设置挡风措施，防止内箱形成穿堂风加速混凝土表面干燥。
4、按照公路工程检验评定标准，对大于0.15mm以上的裂纹采取裂缝修补AB胶进行封闭并定期进行观测。
5、在顶板底部增设防裂钢筋网片，有效防止砼表面收缩裂缝向深层发展。
六、结论
该桥出现的裂缝多为砼收缩裂缝，对桥梁刚度和强度并无太大影响，但通过对裂缝成因的分析，对后续悬浇节块的裂缝控制起到重要作用。
1、加强钢构桥施工的施工组织计划，最大限度地降低两次浇筑混凝土的龄期差。
2、采用低收缩低水化热混凝土，改进混凝土配合比，降低水泥用量。
3、严格控制混凝土的拆模时间，加强养护。
参考文献：
[1]《大跨度连续刚构桥裂缝成因分析》，交通科技，2014（4），张全阳、何丹。
[2]《大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁裂缝成因分析及防治对策》，四川建筑科学研究，2010，杜斌、赵人达。
论文作者:李波
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/13
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