现浇箱梁裂缝产生原因及施工对策

陈 勇 张 民

(1.中铁十二局集团第一工程公司，山西临汾 041000; 2.山东东泰交通建设监理咨询有限公司，山东淄博 256412)

1 工程概况

京沪互通立交担负着京沪高速公路与临(沂)枣(庄)高速公路交通流快速转换的功能，京沪互通立交为临枣高速公路上跨京沪高速的苜蓿叶、半定向枢纽互通立交。A，B匝道为环形匝道，C，D匝道为半定向匝道，共设跨线桥1座，匝道桥4座，总工期36个月。全桥左右各9联现浇箱梁，第4联、第6联采用钢筋混凝土连续箱梁，其余均采用预应力混凝土连续箱梁;C，D匝道均为18跨各6联现浇箱梁，A，B匝道均为3跨各1联现浇箱梁。

2 裂缝产生机理及原因

现浇箱梁施工中经常在箱梁的顶板、腹板或箱室内的底板出现一些裂缝，长短不一，宽度不等。分析裂缝出现的原因主要包括以下几个方面。

2.1 外加变形或约束变形引起裂缝

在箱梁施工过程中，由于混凝土配合比不合理、浇筑前后温差过大、没有进行有效养护等都会导致混凝土出现外加变形。同时，地基的不均匀沉降、支架的不稳定变形、支架顶挠度控制不严等又会导致在箱梁上出现约束变形，约束变形越大，箱梁的裂缝宽度就越大。

2.2 混凝土质量较差或保护层厚度不足等原因造成裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2倍～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。同时，钢筋在浇筑前没有进行彻底的除锈也是导致箱梁出现裂缝的一个原因。

3 施工对策

3.1 混凝土质量较差或保护层厚度不足等原因造成裂缝

3.1.1 加强施工过程中的技术指导，认真按设计图纸规范施工在实际施工中，有些施工队伍贪图方便，在施工过程中出现难以满足设计要求的问题时，不经现场技术人员同意，擅自修改设计，引起结构整体受力发生变化，导致箱梁在养护期就因恒载作用出现荷载裂缝。因此，要对箱梁施工的各个环节加强技术指导，遇到问题要及时处理，不得隨意更改设计图纸。

3.1.2 严格控制原材料的质量，加强源头控制

混凝土强度的高低与原材料的质量息息相关，各类材料要严格按规范要求的检验频率进行抽检。一次浇筑中，一定要使用同一品种，同一批次的水泥;砂石料要保证清洁，粗集料必要时需进行水洗，石料的针片状含量应控制在15%以内，含泥量应控制在1%以下。在进行混凝土配合比设计时一定要确定外加剂与水泥的匹配，并在施工中随时抽检外加剂与设计时的成分看是否一致，并确定氯化物的含量不得超标。

3.1.3 保护层的厚度要满足设计要求

一般构件保护层厚度控制在3 cm～5 cm之间，制作或购买的保护层垫块厚度和质量要满足要求，但由于摆放间距不合理，往往会在混凝土浇筑过程中，受钢筋混凝土压力，使垫块破坏，致使部分位置的钢筋骨架下沉，保护层厚度达不到设计要求。因此，在实际施工中，首先要确保购买或制作的保护层垫块的质量，其次要计算好垫块的间距，防止垫块因局部压力过大而损坏，影响保护层厚度。

3.1.4 严格控制混凝土的配合比

混凝土配合比是否合理直接关系到结构物的实体质量，混凝土配合比的优化调整是一项动态工作，要满足不同施工方式和施工条件下的要求。浇筑前，要认真分析，统计混凝土抗压强度数据，在混凝土浇筑过程中根据施工情况进行科学调整，并保证在张拉时混凝土的强度达到90%设计强度。

3.1.5 振捣要到位，保证混凝土的密度

均匀密实的混凝土是保证混凝土结构设计强度的前提。振捣必须按施工规范分层、分段进行，实行定人定岗。混凝土振捣采用插入式振动器，振动至混凝土表面泛浆，不再冒出气泡、混凝土不再下沉为止。根据不同机械的性能，一般振捣时间控制在5 s/次～15 s/次为宜。浇筑完毕后，表面应及时进行上光抹平，二次收浆并进行覆盖洒水养护处理。

3.2 外加变形或约束变形引起的裂缝

3.2.1 加强地基处理，确保地基处理质量，减少不均匀沉降

在外加变形中，地基的不均匀沉降是主要原因之一。若天然状态下地基的承载能力差，无法满足现浇箱梁对地基承载能力及稳定性的要求，则施工前应进行地基处理。在地基处理前，应了解需处理地段的地质、地形情况，采用适当的地基处理方式。由于京沪互通立交桥所处临沂地区整个地质情况较好，在整平地基后，进行碾压，压实度达到93%，再填筑一层风化料，厚度50 cm，分两层碾压，经检测地基承载力达到250 MPa，然后再用10 cm厚C25混凝土硬化并形成1%的横坡，在搭设支架的底托下铺设4 m长10 cm×15 cm的方木，并用细砂找平，提高地基承载能力。

3.2.2 确保支架的稳定性

由于京沪互通立交主线断面是变化的，在计算支架受力时考虑最大断面的自重进行计算，确定支架的间距，其他断面也采用该支架方案。支架体系不仅要根据支架形式和所承受的荷载进行强度、挠度验算，还要对底脚的混凝土垫石进行受压承载力验算，防止支架失稳破坏，特别针对京沪高速边坡处的支架应特别加强，重点强调纵横向剪刀撑的加固作用，确保支架的稳定性。在对支架预压时，预压重量为现浇箱梁自身荷载、施工荷载、动荷载及其他荷载的1.2倍，并考虑雨季施工时覆盖不到位的影响，保证预压充分，支架预压为超载预压(为120%施工荷载)，预压期一般为7 d左右，支架受压测定以变形时程曲线为准。浇筑混凝土使用置换浇筑重量的方式，确保支架受压稳定。

3.2.3 控制混凝土浇筑温度

夏季浇筑应避开中午12点～15点的高温期，一次浇筑的时间要控制在15 h左右，防止因温差过大在混凝土表面产生收缩裂缝，混凝土方量较大时可采用两台混凝土泵车同时施工，以便缩短施工时间。

3.2.4 加强混凝土的早期养护，确保养护条件和时间

现浇箱梁混凝土在浇筑完毕收光后，应立即转入养护状态，全联应覆盖土工布，同时不间断洒水湿养，尽量避免箱梁顶面出现大的温缩和干缩变形，继而产生收缩裂缝。

3.2.5 严格控制支架、模板的拆除时间

箱梁混凝土浇筑完成后，根据设计要求混凝土强度达到设计强度的75%以上，方可拆除模板和支架。现场施工时，非受力部分如翼板底模及侧模在龄期达到7 d后拆除，底模在混凝土强度达到设计强度90%并且弹性模量达到设计要求时，在混凝土张拉完成后才拆除底模及支架。

3.3 钢筋锈蚀裂缝

要防止钢筋锈蚀，施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，对混凝土中的用水也要慎重。出现这种裂缝的情况较少，且在短时期内不易发现，但危害却较大，将影响结构的使用寿命。为防止出现这种裂缝，施工时应注意:

1)必须保证钢筋的保护层厚度达到设计要求，加强振捣，保证混凝土的密实性;2)控制早凝剂、早强剂的掺入量，严格按设计要求进行，对使用的地下水要加强检验，严防氯离子含量超标;3)在钢筋绑扎时对生锈钢筋必须进行除锈处理，在钢筋料场要用防雨布将所有材料进行覆盖，防止雨水锈蚀钢筋。

4 结语

通过山东临(沂)至枣(庄)高速公路京沪互通立交现浇箱梁的施工，对现浇箱梁裂缝的产生机理及原因予以分析，提出了控制现浇箱梁裂缝的措施。首先要从思想上高度重视，使参与施工的人员牢固树立质量意识，树立“百年大计、质量第一”的思想;其次，要严把各类材料关，确保混凝土、模板、钢筋、保护层垫块等的质量;最后，要严格控制施工质量，优化施工工艺，强化质量管理。通过这些技术措施在工程实践中具体应用，大大减少了现浇箱梁在施工中经常出现的裂缝，对于确保工程质量具有重要意义。

［1］袁和峰.浅谈钢筋混凝土现浇箱梁的裂缝分析与处理［J］.科技信息，2008(36):182-183.

［2］JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范［S］.

［3］汪 飞.现浇箱梁典型施工常见问题及解决方法［J］.山西建筑，2011，37(10):76-77.