提要：隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加大，越來越多的實(shí)體薄壁墩身應(yīng)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(xiàn)裂縫，使之成為道路交通中一道美麗的風(fēng)景線，具有現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合實(shí)體工程分析了實(shí)心雙薄壁墩身裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，提出了相應(yīng)的控制措施，確保了該類墩身的施工質(zhì)量。

　　關(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　1、前言

　　實(shí)心雙薄壁墩身是近年來公路橋梁、高等級公路、跨線橋連續(xù)剛構(gòu)較為普遍采用的結(jié)構(gòu)形式，其具有柔性大、造型美觀、施工方便、抗撞能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是結(jié)構(gòu)和造價(jià)完美結(jié)合的橋墩。而隨著橋梁凈寬的加大，墩身寬度相應(yīng)增加、高度增高，混凝土澆筑后發(fā)生裂縫的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，針對該類現(xiàn)象目前尚未見到比較準(zhǔn)確的定性分析和定量計(jì)算，現(xiàn)有的施工技術(shù)規(guī)范對此類非受力裂縫的有效控制問題也未作詳細(xì)的規(guī)定。在實(shí)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(zhì)量的總評價(jià)，重者則可能引發(fā)質(zhì)量事故。尤其是在對質(zhì)量高度要求的高等級公路建設(shè)中，更應(yīng)引起重視。

　　2、工程背景

　　實(shí)心雙薄壁墩身結(jié)構(gòu)在某立交橋得到廣泛的應(yīng)用，該橋第一聯(lián)(58+88+88+58)m、五聯(lián)(52.5+95+52.5)m連續(xù)剛構(gòu)主墩均采用實(shí)心雙薄壁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(nèi)墩身表面鋪設(shè)10×10cmΦ6帶肋鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)凈保護(hù)層為3cm，采用等強(qiáng)度混凝土墊塊，墩身采用 C40混凝土，共367m3。

　　首個(gè)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(fā)現(xiàn)在墩身高度3.0～3.2m段，兩正面出現(xiàn)0.03～0.5mm不等的水平裂縫。項(xiàng)目部對該橋出現(xiàn)裂縫十分重視，先后組織了設(shè)計(jì)、質(zhì)監(jiān)、橋梁專家多次進(jìn)行分析論證。經(jīng)專家會議研究：為實(shí)現(xiàn)業(yè)主提出的內(nèi)實(shí)、外美的“精品工程”質(zhì)量目標(biāo)，一方面要從施工等方面找出可行的解決辦法，同時(shí)為今后減少或防止同類裂縫的發(fā)生提供有效的技術(shù)保障，決定對該橋墩進(jìn)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(chǎn)生的原因，同時(shí)在施工方面取得突破，在業(yè)主及監(jiān)理辦的大力支持下，項(xiàng)目部成立了專門的調(diào)查試驗(yàn)小組，進(jìn)行全面的針對性處理。

　　3、裂縫成因

　　經(jīng)現(xiàn)場觀察并對裂縫進(jìn)行持續(xù)觀測，雙薄壁裂縫出現(xiàn)的3.0~3.2m處在首節(jié)模板拼縫底20cm位置，呈水平布設(shè)，經(jīng)對裂縫進(jìn)行實(shí)測：長度在5~35cm之間，寬度為0.03~0.5mm，深度在10~25mm之間。現(xiàn)場實(shí)測混凝土回彈強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，室內(nèi)對強(qiáng)度試塊檢測，其強(qiáng)度亦滿足要求。

　　縱觀混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫通常可分為兩類：一類是由于荷載作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，此類裂縫具有破壞性，工程中絕對不應(yīng)出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)必須及時(shí)進(jìn)行處理。另一類是由于結(jié)構(gòu)變形引起的，稱為非結(jié)構(gòu)裂縫或變形裂縫，也分為收縮和溫縮裂縫。而結(jié)合該墩身出現(xiàn)的裂縫及位置，可分析出產(chǎn)生裂縫的原因如下：

　　3.1、模板拼縫薄弱

　　該裂縫出現(xiàn)在首節(jié)模板拼縫處底部20cm位置，寬度及深度均超出規(guī)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?xí)r對底節(jié)模板產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，在拼縫附近產(chǎn)生微小變形，由于澆筑時(shí)間相差4~5小時(shí)，底層混凝土處于初凝狀態(tài)，底節(jié)模板拼縫處較為薄弱，同時(shí)加之雙薄壁兩部分模板連接在一起，在進(jìn)行砼澆注時(shí)相互影響，對模板變形產(chǎn)生一定副作用，從中可以看出：模板拼縫薄弱變形是導(dǎo)致此處砼出現(xiàn)裂縫的主因。

　　3.2、溫度變形

　　由于薄壁墩身的壁厚為120cm，結(jié)構(gòu)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(chǎn)生大量的水化熱，而構(gòu)造物表面由于受外界影響，溫度下降較快，出現(xiàn)了內(nèi)外溫差而產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)大面積的墩身表面受到溫度和收縮的作用時(shí)，產(chǎn)生的收縮力很容易超過混凝土的抗拉力，同時(shí)加之裂縫出現(xiàn)在墩身底部，該部位受到承臺與墩身間大量鋼筋的固結(jié)，約束的剛度極大，造成了墩身混凝土在變形時(shí)產(chǎn)生比較大的應(yīng)力，在原有裂縫基礎(chǔ)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(gè)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(chǎn)生的損害也最嚴(yán)重。當(dāng)混凝土澆筑后，表面的水分蒸發(fā)，而混凝土內(nèi)部的水分通過泌水和毛細(xì)管的作用上升到表面補(bǔ)充，隨著混凝土中水分的蒸發(fā)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(qiáng)和干燥環(huán)境的影響，表面的水迅速被揮發(fā)或吸干，而內(nèi)部的水分補(bǔ)充不及，造成了表面體積收縮過大，而此時(shí)混凝土尚未具備足夠的抗拉強(qiáng)度，因而產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

　　4、控制措施

　　大量的事實(shí)表明，薄壁墩身出現(xiàn)裂縫主要是由于施工中對其認(rèn)識不足和對預(yù)防措施不重視所致，在施工過程中，只注重達(dá)到混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)和其它設(shè)計(jì)要求，而忽略了對裂縫的控制。針對該墩身施工中出現(xiàn)的裂縫并結(jié)合其成因，調(diào)查小組制定了一系列的控制措施，在施工中進(jìn)行逐一解決，從根本上控制了裂縫產(chǎn)生的根源。如下：

　　4.1、模板拼縫處加強(qiáng)

　　不可否認(rèn)，當(dāng)大面積模板受到混凝土側(cè)壓力及外界因素影響時(shí)，在模板表不可避免的產(chǎn)生一定的變形，而該變形是處在模板所設(shè)計(jì)的允許變形范圍之內(nèi)，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(dǎo)致了裂縫的出現(xiàn)。為了避免該裂縫的出現(xiàn)，調(diào)查小組從以下兩個(gè)方面著手增加模板拼縫處的剛度。

　　4.1.1、在保持該模板現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)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(jié)模板，形成有效連接，同時(shí)在拼縫上下位置，采用型鋼進(jìn)行抄墊并嚴(yán)格控制其密實(shí)性，加強(qiáng)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(shè)兩層鋼絲攬風(fēng)繩，該攬風(fēng)繩分別設(shè)置在首節(jié)模板拼縫處及模板頂部，拼縫處攬風(fēng)與承臺四角預(yù)埋的鋼筋進(jìn)行錨固，頂部攬風(fēng)根據(jù)其高度在承臺外設(shè)置地錨，該地錨應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度及抗拔力。攬風(fēng)繩與地面夾角宜控制在45°～60°，同時(shí)攬風(fēng)繩的拉設(shè)與拆除應(yīng)對稱進(jìn)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(dāng)模板受到較大側(cè)壓力時(shí)，有效的減少了由模板變形及其它外力影響而產(chǎn)生的擾動，成功解決了模板上下連接薄弱的影響，但在這個(gè)實(shí)施過程中，該項(xiàng)控制可在最初的模板設(shè)計(jì)角度著手，在保證模板強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求的同時(shí)，重點(diǎn)加強(qiáng)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(tài)混凝土產(chǎn)生的擾動。

　　4.2、溫度變形

　　根據(jù)裂縫形成的規(guī)律，在溫度變形方面主要從材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工方案、混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)方面制定相應(yīng)措施，如下：

　　4.2.1、在滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，減少單方混凝土中水泥和水的用量，同時(shí)采用摻加粉煤灰等活性材料，降低水泥用量和產(chǎn)生的水化熱，摻加收縮性小的高效減水劑，減少用水量，同時(shí)通過粗、細(xì)骨料的良好級配達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

　　4.2.2、在配合比設(shè)計(jì)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(xù)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(guī)定的合理范圍，特別對收縮性能指標(biāo)不明確的減水劑，更加要慎重使用。

　　4.2.3、在施工方案設(shè)計(jì)時(shí)，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(fā)展趨勢，但從預(yù)防變形裂縫角度看，特別對高標(biāo)號或?qū)挾容^大的薄壁墩身混凝土施工，應(yīng)盡量使用普通砼澆筑。同時(shí)縮短墩身和承臺混凝土澆筑的間隔時(shí)間，兩者齡期差異不宜過大，在炎熱天氣澆筑時(shí)要特別注意保持模板的濕潤;嚴(yán)格控制混凝土的水平澆筑，并保證振搗充分、密實(shí)。

　　4.2.4、在混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)方面，首先要選擇好拆模的時(shí)間，通過水化熱絕熱溫度公式可計(jì)算出澆筑后第三天混凝土內(nèi)部溫度最高，所以拆模宜選擇在澆筑后第二天進(jìn)行，同時(shí)選擇在一天中氣溫最高的中午進(jìn)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(nèi)部溫度，嚴(yán)格控制拆模時(shí)內(nèi)外溫差小于20℃。在養(yǎng)護(hù)方式上，宜采用長條土工布自墩頂順下覆蓋、淋水的方法養(yǎng)護(hù)，以達(dá)到保溫和保濕的作用，該養(yǎng)護(hù)周期不得小于10天。

　　4.3、收縮徐變

　　該墩身在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，底部及頂部均設(shè)置了防裂鋼筋網(wǎng)，該鋼筋網(wǎng)增強(qiáng)了薄壁墩身的抗裂能力，但不可否認(rèn)的是其對防止裂縫產(chǎn)生作用有限。為避免由混凝土收縮而產(chǎn)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(qiáng)度>350Mpa，當(dāng)纖維摻量為0.1%時(shí)砼抗裂性能指標(biāo)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(shí)間控制在1.5～2.0分鐘，在保證其和易性、流動性的同時(shí)，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(chǎn)生裂縫，防止并抑制裂縫發(fā)展的同時(shí)，從而改善混凝土的抗?jié)B、抗裂性能。

　　5、實(shí)施效果

　　在首個(gè)墩身產(chǎn)生上述裂縫后，結(jié)合調(diào)研小組所制定的措施，項(xiàng)目部進(jìn)行了細(xì)致、深入的落實(shí)。在嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)控制措施的同時(shí)，項(xiàng)目部所施工的薄壁墩身內(nèi)在及外在質(zhì)量均得到較大的提高，在墩身拆模后所進(jìn)行的連續(xù)15日觀測中，無任何裂縫出現(xiàn)，且墩身表面光潔、平整、美觀，真正達(dá)到達(dá)到了內(nèi)實(shí)、外美的“精品工程”質(zhì)量目標(biāo)，在贏得業(yè)主及監(jiān)理認(rèn)可的同時(shí)，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(jié)構(gòu)，在施工中得到控制的同時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)方面還可以進(jìn)行優(yōu)化，以解決結(jié)構(gòu)本身的“先天不足”問題，將大大減少在施工階段預(yù)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(shè)計(jì)寬度應(yīng)盡量減小，寬度較大的薄壁墩宜在中間增設(shè)永久的變形縫，減少橫向的收縮量。

　　6.2、適當(dāng)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(yù)防裂縫的角度，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，砼的設(shè)計(jì)標(biāo)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(shè)計(jì)。

　　7、參考文獻(xiàn)

　　7.1、《工程結(jié)構(gòu)裂縫控制》 王鐵夢 著

　　7.2、《現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計(jì)手冊》 張應(yīng)力 主編 人民交通出版社

　　7.3、《新型混凝土技術(shù)與施工工藝》 李繼業(yè) 編著中國建材工業(yè)出版社

　　7.4、《薄壁橋臺的裂縫成因及防治》侯立