提要：隨著我國基礎設施建設步伐的加大，越來越多的實體薄壁墩身應用于公路橋梁工程中。如何采取措施確保大表面積薄壁墩身表面平整光滑、不出現裂縫，使之成為道路交通中一道美麗的風景線，具有現實意義。本文結合實體工程分析了實心雙薄壁墩身裂縫產生的機理，提出了相應的控制措施，確保了該類墩身的施工質量。

　　關鍵詞：薄壁墩身 裂縫 變形 控制

　　Abstract: along with the infrastructure construction pace of increase, more and more of the entity thin-wall piers application in highway bridge engineering. How to take measures to ensure that large surface area surface level off is smooth, thin-wall piers not crack, make it become the road traffic in a beautiful scenery line, have realistic significance. This paper analyzes the entity engineering solid double thin-wall piers cracking mechanism and corresponding control measures, to ensure that the quality of the construction of the pier.

　　Keywords: thin-wall piers deformation crack control

　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1、前言

　　實心雙薄壁墩身是近年來公路橋梁、高等級公路、跨線橋連續剛構較為普遍采用的結構形式，其具有柔性大、造型美觀、施工方便、抗撞能力強等優點，是結構和造價完美結合的橋墩。而隨著橋梁凈寬的加大，墩身寬度相應增加、高度增高，混凝土澆筑后發生裂縫的現象時有發生，針對該類現象目前尚未見到比較準確的定性分析和定量計算，現有的施工技術規范對此類非受力裂縫的有效控制問題也未作詳細的規定。在實際工程中對比此類裂縫如果不采取有效的控制措施，輕者會影響工程質量的總評價，重者則可能引發質量事故。尤其是在對質量高度要求的高等級公路建設中，更應引起重視。

　　2、工程背景

　　實心雙薄壁墩身結構在某立交橋得到廣泛的應用，該橋第一聯(58+88+88+58)m、五聯(52.5+95+52.5)m連續剛構主墩均采用實心雙薄壁結構，設計寬度為10.25m及6.5m，厚度均為1.2m，兩薄壁間凈距為3.2m，墩身平均高度為15.8m。墩身豎向主筋為Φ28mm，墩頂及墩底6.0m范圍內墩身表面鋪設10×10cmΦ6帶肋鋼筋網，鋼筋網凈保護層為3cm，采用等強度混凝土墊塊，墩身采用 C40混凝土，共367m3。

　　首個墩身在11年9月份澆筑完成，該墩身采用一次性澆筑成型，拆模后發現在墩身高度3.0～3.2m段，兩正面出現0.03～0.5mm不等的水平裂縫。項目部對該橋出現裂縫十分重視，先后組織了設計、質監、橋梁專家多次進行分析論證。經專家會議研究：為實現業主提出的內實、外美的“精品工程”質量目標，一方面要從施工等方面找出可行的解決辦法，同時為今后減少或防止同類裂縫的發生提供有效的技術保障，決定對該橋墩進行推倒重建，但是怎樣才能從根本上消除墩身裂縫，首先必須找出其產生的原因，同時在施工方面取得突破，在業主及監理辦的大力支持下，項目部成立了專門的調查試驗小組，進行全面的針對性處理。

　　3、裂縫成因

　　經現場觀察并對裂縫進行持續觀測，雙薄壁裂縫出現的3.0~3.2m處在首節模板拼縫底20cm位置，呈水平布設，經對裂縫進行實測：長度在5~35cm之間，寬度為0.03~0.5mm，深度在10~25mm之間。現場實測混凝土回彈強度滿足設計及規范要求，室內對強度試塊檢測，其強度亦滿足要求。

　　縱觀混凝土結構的裂縫通常可分為兩類：一類是由于荷載作用產生的結構裂縫，此類裂縫具有破壞性，工程中絕對不應出現，一旦出現必須及時進行處理。另一類是由于結構變形引起的，稱為非結構裂縫或變形裂縫，也分為收縮和溫縮裂縫。而結合該墩身出現的裂縫及位置，可分析出產生裂縫的原因如下：

　　3.1、模板拼縫薄弱

　　該裂縫出現在首節模板拼縫處底部20cm位置，寬度及深度均超出規范要求。由于15.2m高薄壁墩身混凝土為一次澆筑完成，在混凝土上升過程中，由于模板拉桿施擰緊固不均勻，在澆筑至上層混凝土時對底節模板產生較大的側壓力，在拼縫附近產生微小變形，由于澆筑時間相差4~5小時，底層混凝土處于初凝狀態，底節模板拼縫處較為薄弱，同時加之雙薄壁兩部分模板連接在一起，在進行砼澆注時相互影響，對模板變形產生一定副作用，從中可以看出：模板拼縫薄弱變形是導致此處砼出現裂縫的主因。

　　3.2、溫度變形

　　由于薄壁墩身的壁厚為120cm，結構厚度較小，截面的抗拉能力低，在混凝土在硬化過程中，拌合物中的水泥要產生大量的水化熱，而構造物表面由于受外界影響，溫度下降較快，出現了內外溫差而產生拉應力，當大面積的墩身表面受到溫度和收縮的作用時，產生的收縮力很容易超過混凝土的抗拉力，同時加之裂縫出現在墩身底部，該部位受到承臺與墩身間大量鋼筋的固結，約束的剛度極大，造成了墩身混凝土在變形時產生比較大的應力，在原有裂縫基礎上不斷惡化，這也是形成裂縫的原因之一。

　　3.3、收縮徐變

　　混凝土的收縮是一個長期的過程，最終收縮完成大約需要要20天，但是混凝土在硬化初期3～5天的收縮最大，對其產生的損害也最嚴重。當混凝土澆筑后，表面的水分蒸發，而混凝土內部的水分通過泌水和毛細管的作用上升到表面補充，隨著混凝土中水分的蒸發而收縮。對該類采用泵送且含水量較大的混凝土而言，表面水分較多，受到夏天溫度高、模板日照強和干燥環境的影響，表面的水迅速被揮發或吸干，而內部的水分補充不及，造成了表面體積收縮過大，而此時混凝土尚未具備足夠的抗拉強度，因而產生塑性收縮裂縫。

　　4、控制措施

　　大量的事實表明，薄壁墩身出現裂縫主要是由于施工中對其認識不足和對預防措施不重視所致，在施工過程中，只注重達到混凝土的設計強度指標和其它設計要求，而忽略了對裂縫的控制。針對該墩身施工中出現的裂縫并結合其成因，調查小組制定了一系列的控制措施，在施工中進行逐一解決，從根本上控制了裂縫產生的根源。如下：

　　4.1、模板拼縫處加強

　　不可否認，當大面積模板受到混凝土側壓力及外界因素影響時，在模板表不可避免的產生一定的變形，而該變形是處在模板所設計的允許變形范圍之內，尤其是在模板拼縫位置，由于受到模板的擾動影響，相對的變形加大，從而導致了裂縫的出現。為了避免該裂縫的出現，調查小組從以下兩個方面著手增加模板拼縫處的剛度。

　　4.1.1、在保持該模板現有結構的基礎上，采取對拼縫加固的原則(如下圖)，該加固采用新增2[12分配梁，通過對拉螺桿固定于上下兩節模板，形成有效連接，同時在拼縫上下位置，采用型鋼進行抄墊并嚴格控制其密實性，加強拼縫處模板上下連接剛度。

　　4.1.2、在模板拼裝過程中，在墩身的四面拉設兩層鋼絲攬風繩，該攬風繩分別設置在首節模板拼縫處及模板頂部，拼縫處攬風與承臺四角預埋的鋼筋進行錨固，頂部攬風根據其高度在承臺外設置地錨，該地錨應具備足夠的強度及抗拔力。攬風繩與地面夾角宜控制在45°～60°，同時攬風繩的拉設與拆除應對稱進行，并保持其松緊一致，以減少其偏心作用而造成模板局部偏位、受力不均等影響。

　　采取上述兩種加固措施后，當模板受到較大側壓力時，有效的減少了由模板變形及其它外力影響而產生的擾動，成功解決了模板上下連接薄弱的影響，但在這個實施過程中，該項控制可在最初的模板設計角度著手，在保證模板強度、剛度及穩定性要求的同時，重點加強拼縫處的連接剛度，以最大程度的減小由變形而對初凝狀態混凝土產生的擾動。

　　4.2、溫度變形

　　根據裂縫形成的規律，在溫度變形方面主要從材料選擇、配合比設計、施工方案、混凝土拆模及養護方面制定相應措施，如下：

　　4.2.1、在滿足混凝土設計強度的前提下，減少單方混凝土中水泥和水的用量，同時采用摻加粉煤灰等活性材料，降低水泥用量和產生的水化熱，摻加收縮性小的高效減水劑，減少用水量，同時通過粗、細骨料的良好級配達到設計強度。

　　4.2.2、在配合比設計中，采用較低的水灰比、砂率和施工的坍落度;選用較大粒徑連續級配的粗骨料，盡量使用中粗砂;外加劑的摻量不宜過大，更不能超過規定的合理范圍，特別對收縮性能指標不明確的減水劑，更加要慎重使用。

　　4.2.3、在施工方案設計時，在施工場地條件允許的情況下，盡量采用普通砼澆筑，不宜采用泵送砼。雖然目前橋梁施工使用泵送砼已是發展趨勢，但從預防變形裂縫角度看，特別對高標號或寬度較大的薄壁墩身混凝土施工，應盡量使用普通砼澆筑。同時縮短墩身和承臺混凝土澆筑的間隔時間，兩者齡期差異不宜過大，在炎熱天氣澆筑時要特別注意保持模板的濕潤;嚴格控制混凝土的水平澆筑，并保證振搗充分、密實。

　　4.2.4、在混凝土拆模及養護方面，首先要選擇好拆模的時間，通過水化熱絕熱溫度公式可計算出澆筑后第三天混凝土內部溫度最高，所以拆模宜選擇在澆筑后第二天進行，同時選擇在一天中氣溫最高的中午進行。拆模過程中，為迅速降溫，在砼表面噴淋溫度為35℃～40℃的溫水，并測量混凝土內部溫度，嚴格控制拆模時內外溫差小于20℃。在養護方式上，宜采用長條土工布自墩頂順下覆蓋、淋水的方法養護，以達到保溫和保濕的作用，該養護周期不得小于10天。

　　4.3、收縮徐變

　　該墩身在結構設計上，底部及頂部均設置了防裂鋼筋網，該鋼筋網增強了薄壁墩身的抗裂能力，但不可否認的是其對防止裂縫產生作用有限。為避免由混凝土收縮而產生的裂縫，在混凝土中摻入了聚丙烯抗裂纖維，其主要為束狀單絲，抗拉強度>350Mpa，當纖維摻量為0.1%時砼抗裂性能指標可提高68.8%;在混凝土拌合前，將抗裂纖維均勻的撒到碎石中，每立方米摻量為0.91kg，攪拌時間控制在1.5～2.0分鐘，在保證其和易性、流動性的同時，將纖維均勻的分散至混凝土中。在有效地控制混凝土因收縮徐變而產生裂縫，防止并抑制裂縫發展的同時，從而改善混凝土的抗滲、抗裂性能。

　　5、實施效果

　　在首個墩身產生上述裂縫后，結合調研小組所制定的措施，項目部進行了細致、深入的落實。在嚴格執行各項控制措施的同時，項目部所施工的薄壁墩身內在及外在質量均得到較大的提高，在墩身拆模后所進行的連續15日觀測中，無任何裂縫出現，且墩身表面光潔、平整、美觀，真正達到達到了內實、外美的“精品工程”質量目標，在贏得業主及監理認可的同時，更將該類墩身施工所面臨的裂縫問題徹底解決。

　　6、心得體會

　　薄壁墩身由于自身屬容易開裂的結構，在施工中得到控制的同時，我們可以發現在設計方面還可以進行優化，以解決結構本身的“先天不足”問題，將大大減少在施工階段預防裂縫的難度。

　　6.1、在滿足受力條件的情況下，薄壁墩身的橫向設計寬度應盡量減小，寬度較大的薄壁墩宜在中間增設永久的變形縫，減少橫向的收縮量。

　　6.2、適當增加水平鋼筋的配筋率，特別在薄壁墩臺的底部位置。在同等配筋率的情況下，建議采用小直徑鋼筋小間距布置，以增大薄壁墩臺的抗裂能力。

　　6.3、從預防裂縫的角度，在滿足強度要求的情況下，砼的設計標號宜低不宜高，以減少施工中的水泥用量和其它外加劑的摻量，并方便施工配合比的設計。

　　7、參考文獻

　　7.1、《工程結構裂縫控制》 王鐵夢 著

　　7.2、《現代混凝土配合比設計手冊》 張應力 主編 人民交通出版社

　　7.3、《新型混凝土技術與施工工藝》 李繼業 編著中國建材工業出版社

　　7.4、《薄壁橋臺的裂縫成因及防治》侯立