大跨径连续刚构桥箱梁施工裂缝控制措施

范一娜，杜 程

（山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250101）

引言

连续刚构桥跨径大，墩柱固结，主墩无需支座，无需体系转换，伸缩缝少，抗弯刚度和抗扭刚度大，受力性能好，兼具T 形刚构桥和连续梁桥的优点，在现代桥梁建设领域得到广泛应用[1-2]。研究表明：大跨连续刚构桥在施工和运营过程中会产生大量的裂缝，严重影响桥梁的安全和使用性能，开展连续刚构箱梁裂缝产生机理的研究，采取合理有效的裂缝控制措施，对于连续刚构桥的长期安全和使用性能具有重要意义[3-5]。

1 工程概况

某大跨径连续刚构桥全长649.28 m，桥跨径组成为（6×40）mT 梁+73 m+135 m+73 m 连续刚构+（3×40）mT 梁。主墩基础位于平坦河谷，最大墩高为103 m。主桥采用上下行分离的单箱双室直腹板箱形断面。支点处梁高8.2 m，跨中处梁高3.2 m，箱梁高度按1.8 次抛物线变化。箱梁顶板宽度为20.25 m，底板宽度为13.0 m。0#顶板厚度为50 cm，底板厚度为 150 cm，腹板厚度为 80 cm；其它块件顶板厚度为28 cm，底板厚度从根部的110 cm按1.8 次抛物线变化至跨中的 32 cm，1 ～11#块腹板厚为70 cm，14 ～17 #块腹板厚为50 cm，12#块、13#块为腹板厚度变化段。主桥在梁端及0#梁段设置横隔板（梁），其中0#梁段横隔板厚70 cm，端横梁厚150 cm。主桥边跨现浇段长4.26 m，采用托架现浇法施工；边、中跨合拢段长度均为2 m，均采用吊篮现浇施工；其他梁段采用挂篮对称悬臂浇注施工。见图1。

图1 箱梁断面/cm

2 总体施工方案

大桥主桥箱梁施工流程见图2。大桥墩顶0#、1#块现浇箱梁，采用在墩旁设托架立模浇筑施工，箱内顶板采用钢管支架支撑；悬臂施工箱梁节段采用菱形挂篮施工；边跨现浇段箱梁采用在墩旁设托架立模浇筑施工；边、中跨合龙段采用吊篮现浇施工，吊篮底模及侧模采用挂篮的相应部件；先边跨合龙，再中跨合龙，整个施工过程相邻浇筑节段对称进行。

图2 主桥箱梁施工流程

钢筋在主桥钢筋加工场集中加工制作，由塔吊提升、现场安装成型；混凝土由拌合站集中拌制供应，采用混凝土运输车运输，由混凝土输送泵先水平泵送到主墩底部，然后从主墩底部沿墩身垂直泵送至工作面后再水平泵送到接料斗，再沿串筒到箱梁浇筑面，采用插入式振捣器捣固进行箱梁施工；混凝土采用覆盖塑料薄膜和土工布保湿洒水养护。

3 施工裂缝统计

在主桥箱梁施工过程中，0 ～5#块箱梁腹板部位出现大量呈45°斜向分布的裂缝，裂缝宽度集中在0.01 ～0.2 mm，裂缝长度集中在0.5 ～3 m，部分裂缝还出现闭合现象，经现场统计，主梁腹板裂缝总计224 条，腹板外侧部位裂缝共计26 条。经成桥状态和施工状态的应力分析可知，大桥箱梁设计满足相关要求，在成桥和施工状态下均不会产生裂缝问题，因此，推断裂缝出现的主要原因是由施工因素引起，有必要针对箱梁施工阶段的裂缝控制展开研究。

4 裂缝产生原因及控制措施

4.1 裂缝产生原因

4.1.1 温度变化

箱梁混凝土浇筑过后，在硬化期间会产生大量的水化热，箱梁内外温度出现较大的温差，从而在混凝土表面会产生拉应力，导致裂缝出现。大桥主桥箱梁采用C55 混凝土，每cm3混凝土将产生23 500 kJ 的水化热，腹板内部在浇筑后第三天会达到最高温度，现场实测最高内部温度达到67 ℃，而外部环境（混凝土表面）温度仅为27 ℃，内外部温差达到40 ℃（超过规范要求的25 ℃），虽然在施工过程中采取了在混凝土表面覆盖塑料薄膜和土工布洒水养护方式，且浇筑时间尽量选择在晚上温度较低时进行，但仍会造成温度裂缝的形成。

4.1.2 混凝土收缩

主桥箱梁采用C55 混凝土，在浇筑过程中全部使用两台地泵对称浇筑，这就要求混凝土的配比水泥用量大，坍落度大，表面水分蒸发快，而内部水分蒸发慢，混凝土的内外部水分极不均匀，从而导致不均匀收缩变形，产生龟裂。

4.1.3 施工质量

（1）箱梁施工时，模板温度徐变和拆除不当导致裂缝产生。（2）预应力张拉施工顺序不合理，预应力张拉龄期不够、预应力管道出现偏差，导致混凝土出现裂缝。（3）浇筑过程中持续时间太长、振捣时间太短，导致骨料分层，混凝土表层发生收缩裂缝。（4）养护不及时，导致混凝土表面水分蒸发后产生干缩裂缝。

4.2 裂缝控制措施

4.2.1 混凝土浇筑控制措施

为了预防混凝土在浇筑后体内发生的水化热与外表面温差较大而造成混凝土发生开裂现象，在腹板和底板中部按间距0.7 m 布设直径48 mm 的普通钢管作冷却循环水管通水降温，为确保降温效果，将腹板与底板循环水管分别串连，进、出水口均引出混凝土端面0.3 m，进水口安装调节流量的阀门。在腹板和底板混凝土外表面、中间、内表面埋设测温导线进行测温，并且专人值班做好记录，控制温度使混凝土内部最高温度≯75 ℃、内表温差≯25 ℃，通水时间≮14 d；混凝土浇筑完成后，在过人洞处采用两台鼓风机对箱内降温。降温水管布置见图3。

图3 腹板和底板降温水管布置/cm

降温水管压浆：降温水管使用完后，采用压浆机进行压浆，压浆前用空压机吹尽管道内杂物及积水，管道压浆采用梁体预应力管道专用压浆料，强度等级≮55 MPa，管道出浆口出浆浓度与进浆浓度一致后，先关闭出浆口，进浆口在0.5 ～0.6 MPa 压力下保持2 min 稳压，以确保压入管道的浆体饱满密实。

4.2.2 预应力张拉控制措施

（1）严格控制张拉时间，混凝土强度达到设计强度的90 %且混凝土龄期≮7 d 后进行。（2）张拉压浆必须使用真空压浆，保证孔道压浆密实。（3）严控预应力束张拉顺序：先顶板束、再腹板束，然后底板束，先长束后短束，先中间后两边对称张拉，预应力钢束应先张拉纵向钢束，再张拉竖向钢束，最后张拉横向钢束。

4.2.3 混凝土养护控制措施

混凝土浇筑完成终凝后在混凝土表面覆盖塑料薄膜和土工布洒水养护，保证混凝土内外温差不超过25 ℃，养护时间≮14 d。养护采取在钢模外定时喷水，以降低钢模表面温度，拆模后对混凝土表面进行浇水养护。

4.2.4 设计方面控制措施

（1）优化设计配比，选取低热硅酸盐水泥，水泥进场后温度需降至60 ℃以下才可使用。（2）增加腹板箍筋数量，箍筋间距由原来的15 cm 降至10 cm。（3）在混凝土可适当掺入钢纤维，增加混凝土的抗拉强度。

4.3 控制效果

采取裂缝控制措施后，对后续6 ～17#箱梁施工后的裂缝情况进行统计，结果见图4。

图4 采取措施前后混凝土表面裂缝情况对比

从图4 可以看出：6 ～17#箱梁在采取上述裂缝控制措施后，裂缝明显减少，主梁腹板裂缝总计78 条，腹板外侧部位裂缝7 条，裂缝的长度集中在0.3 ～1 m，裂缝宽度大部分均小于0.01 mm。由此可见，通过加强混凝土浇筑质量控制、预应力张拉质量控制以及混凝土养护质量控制，同时增加腹板箍筋，并掺入适量的钢纤维，可以有效抑制连续刚构箱梁施工裂缝的形成。

5 结语

针对某大跨径连续刚构桥0 ～5#箱梁腹板在施工过程中出现大量裂缝的问题，提出从混凝土浇筑、预应力张拉、混凝土养护以及设计四方面对裂缝进行控制。采取裂缝控制措施后，6 ～17#箱梁的施工裂缝数量大大降低，并且裂缝长度和宽度均较0 ～5#箱梁减小，表明提出的裂缝控制措施合理有效。