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摘要：预应力混凝土箱梁的新建和扩建等都是为了构建便捷、通畅、高效、安全的交通运输体系，为整个城市的发展提供了前进的动力。随着建设工程技术不断深入发展，预应力箱梁混凝土施工技术也慢慢成熟且广泛应用。然而混凝土表面裂纹却是混凝土施工中常见问题。这对建设工程中桥梁整体结构的稳定性和耐久性会带来诸多影响，所以对混凝土表面裂纹的控制是现浇高架桥施工过程中比较重要的问题。
关键词：高架桥 箱梁混凝土施工 分层浇筑 细微裂纹原因 裂纹预防
1、前言
随着预应力混凝土施工技术的广泛应用，桥梁上部结构施工也有了很大的进步，其中现场就地处理场地（换填、压实、砼硬化）直接搭设支架现场浇筑法给桥梁上部施工带来更安全和快捷的方便，现已成为当前桥梁施工重要的施工方法。在通过对箱梁支架进行支架预压（预压荷载达到箱梁支架全部荷载总重的110%），检查支架的安全性且消除地基、支架自身非弹性变形，预压时支架产生的弹性变形再根据测量结果对搭设的满堂支架进行预拱度调整后，消除了因地基、支架问题带给箱梁混凝土裂纹或者裂缝形成的原因。本文重点论述箱梁砼原材、施工、外围环境等，论述如何分析及控制预应力箱梁砼裂纹产生。
2、工程概况
（1）工程简介
某项目施工长度约为3.295Km，主线桥除第二联为钢-砼组合箱梁外，其余各联均为预应力砼箱梁。
该项目段大部分处在农田、水塘、山丘及村庄中，途经河流，其中农田、水塘、河流、山丘等对机械及材料的进出场影响十分严重，需要进行大量的清淤换填、导流工作。
该地处低纬度热带边缘，属于热带海洋气候，温暖潮湿，雨量充沛，雨季明显，日照充足，夏季炎热，冬季一般比较干燥。在季节环流控制下，4～8月受海洋气候影响，气候炎热，降水充沛，多偏南风；时年9月～翌年3月，受大陆冷高压气流影响，气候干燥，降水较少，多偏北风。
3、情况介绍
受现场不良地基和箱梁翼缘板较长布料较难到位等因素影响，施工单位箱梁砼浇筑施工方案均采用二次水平分层浇筑方式施工，浇筑完成第一联箱梁为主线L11联（墩号为Pm29至Pm32）标准段预应力砼箱梁，它由等宽三跨组成，梁宽25.5m，长为90m，桥梁顶板厚度为23cm，梁体均高约11m，设计砼方量为1680立方，施工单位于2015年1月28日完成箱梁首层砼浇筑，待洒水养护3天后，紧接着进行第二层内箱及面板钢筋、预应力安装工作，2015年2月12日完成第二层砼浇筑任务，箱梁砼面板覆盖塑料薄膜及加盖土工布进行洒水养护工作，共计养护7天，施工单位在箱梁浇筑约15天后经现场同养、标养试块试压强度满足设计要求后，开始进行箱室模板拆除及预应力张拉前期准备工作，同时发现桥梁面板Pm30横梁大里程方向约50cm处出现以沿桥面横向居多的细微裂纹（经仔细检查首层砼表、侧面未发现裂纹痕迹）。为保证桥梁整体耐久性及承载能力、使用功能，立即请具备专业资质的检测机构进行桥面裂纹深度及宽度检测，检测机构分别用ZBL-F610裂缝测深度仪，SW-LW-101裂缝宽度观测仪在桥面随即选择10个监测点进行检测，如图所示。
通过对第一层砼自身全面检查，未发现首层砼产生上述裂纹，且架体结构无明显变形。后经验算本项目地基基础、满堂支架承载力不是引起该事件的主因。
检测结论得出从裂纹的长度、深度及位置，结合施工方案以及沿海气候特点，初步认为裂纹的产生是由混凝土浇筑顺序、支架变形、上下两层砼收缩不同步、温度变化、环境等多种因素产生，其中混凝土浇筑顺序和分层布料高度以及上下两层砼收缩不同步是产生裂纹的主要原因。故主要在混凝土浇筑顺序、砼收缩、温度变化等因素展开分析。
4、原因分析
4.1 温度变化引起
砼具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，砼将发生变化，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过砼抗拉强度时即产生温度裂缝。
4.1.1 年度温差
本项目位于海南省，一年中温度差异较内地温度差异小，对桥梁结构影响是桥梁的纵向伸缩位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座系统位移等措施协调，只有结构位移受到限制时才会引起温度裂缝。
4.1.2 日照
桥梁整体及墩柱侧面受到太阳暴晒后，温度明显高于其余部位，温度梯度呈非线性分布。由于受到自然约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。
4.1.3 水化热
在施工过程中，大体积砼浇筑之后由于水泥水化热，致使梁体内部温度很高，内外温差太大，导致梁体表面出现裂缝。在施工中应根据实际情况，尽量选择水化热较低的水泥品种，限制水泥单位用量，减少骨料入模温度，降低内外温差并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统进行内部散热，或采用分层连续浇筑以加快散热。
4.1.4 砼养护不当
蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，砼骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。
4.2 收缩引起
在工程实际中，砼因收缩引起的裂缝是最常见的。其中塑性收缩和缩水收缩是发生砼体积变形的主要原因。
4.2.1 塑性收缩
在施工过程中、砼浇筑后约4小时，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现砼泌水和水分急剧蒸发，砼失水收缩，同时，骨料因自重下沉，因此时砼尚未硬化，称为塑性收缩。一般在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。为减小砼塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
4.2.2 缩水收缩
砼硬化之后，随着表面水分逐步蒸发，湿度逐步降低，砼体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因砼表面水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部砼的约束，致使表面砼承受拉力，当表面砼承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。砼硬化后收缩主要就是缩水收缩。
砼收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。
研究发现，影响砼收缩裂缝的主要因素有：
（1）水泥品种、标号及使用量
一般普通水泥、火山灰水泥等砼的收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则砼收缩越大，且发生收缩时间越长。
（2）骨料品种
骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩率较低；而砂岩、板岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。
（3）水灰比
用水量越大，水灰比越高，砼收缩越大。水灰比偏大时砼容易离析，容易造成砼蜂窝麻面等不良现象。
（4）外掺剂
外掺剂保水性越好，则砼收缩越小。
（5）养护方法
良好的养护可加速砼的水化反应，获得较高的砼强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则砼收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式砼收缩要小。
（6）外界环境
大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大、则砼水分蒸发快，砼收缩越快。
4.3 施工工艺引起
4.3.1 砼分层浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧砼和施工缝之间出现裂缝，采用分段浇筑时，现浇筑砼接触面凿毛、清洗不好，新旧砼之间粘结力小或后浇砼养护不到位，导致砼收缩而引起裂缝。
4.3.2 砼振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。
4.3.3 砼在浇筑运输过程中，由于时间过长，使水分蒸发过多，引起砼塌落度过低，使得在砼体积上出现不规则的收缩裂缝。
4.3.4 用泵送砼施工时，为保证砼的流动性，增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致砼凝结硬化时收缩量增加，使得砼体积上出现不规则裂缝。
4.3.5 施工时模板刚度不足，在浇筑砼时，由于侧向压力作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。
4.3.6 施工时拆模过早，砼强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
4.3.7 浇筑布料顺序不能严格按照由低向高处执行，导致砼在浇筑时不能振捣密实，出现表层裂缝。
5、对箱梁分层浇筑裂纹主要控制方法
5.1 混凝土浇筑顺序
根据箱梁分层浇筑方法，首先控制布料方式，坚持从低到高、从中间向两边均匀布料，重点在局部较厚处加强振捣、及时整平拉毛。
5.2 混凝土收缩
从混凝土原材（沙、石、水泥、外掺剂）控制，选择较好的水泥品种、标号及合理控制使用量，严格控制碎石粒径及含水量，同时选择保水性能好的外掺剂，养护时保持湿度、养护时间从一般的7天调整在14天。
5.3温度变化
每次浇筑梁体砼前，提前关注天气预报，尽量选择气温差异较小、风速较小时段浇筑砼，并保证浇筑一段及时覆盖薄膜和土工布。
6、针对裂缝检测结果处理方法
箱梁预应力张拉完毕后，部分裂缝会愈合，对于剩余部分仍然存在的裂缝的处理，首先将箱梁顶面冲洗干净，全面观察是否存在其他裂缝，对所有裂缝部位凿成V型槽，深度以不低于裂缝深度为准，宽度3-5cm；当所有裂缝部位全部凿开时，再将箱梁顶面全部凿毛，然后浇筑桥面铺装层，使其与箱梁砼整体化。这样处理后不会影响桥梁工程整体结构的承载能力和使用功能。
7、结束语
本文主要以施工出现问题并与相关理论相结合分析，从以上各方面原因入手，得出桥梁施工从开始施工至顺利通车需要各方面协调配合到位，需要从材料加工、砼施工、外部环境等各阶段的严格把控，才能保证桥梁结构的质量，并且我们在施工管理过程中首先要以身作则，严格按照国家的有关技术规范和设计标准进行过程管理，保证桥梁结构的安全性、耐久性。
当然，桥梁工程施工中有些裂缝是难以绝对避免的，但有些裂缝是可以人为控制的，如何防止桥梁砼裂缝的出现尤其是梁体分层浇筑时，人是最关键的因素，本文通过对桥梁砼裂缝的产生原因分析，可有效控制有害裂缝的产生，同时可及时预防，确保砼的实体质量。
参考文献
[1]城市桥梁工程施工与质量验收规范 (CJJ2-2008)
[2]公路工程技术标准（JTG B01-2003）
[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGD62-2004）
[4]桥梁（一期）工程1标箱梁顶面裂缝检测报告
论文作者:贺坤,石明贤
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/18
标签：裂缝论文; 裂纹论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 预应力论文; 温度论文; 支架论文; 《防护工程》2017年第26期论文;