浅议现浇箱梁混凝土施工质量控制要点

彭德兵

(南平高速咨询监理有限公司，福建 南平 353400)

1 工程概况

本项目为武夷新区快速通道(S303)固县至公馆大桥段公路工程。仙店互通主线桥(MK48+351.5)左右幅分别为5 m×30 m，五孔一联分四节段(66 m+30 m+30 m+24 m)施工；上部现浇结构为预应力混凝土箱梁，梁高为1.8 m，箱梁为三个箱室结构，两条中腹板壁厚由145 cm渐变至45 cm，渐变范围为2.5 m，边腹板为斜腹板壁厚由95 cm渐变至45 cm，渐变范围为2.5 m，箱梁顶板宽均为14.75 m，翼板悬挑2 m，底板宽度9.75 m，箱梁外观底板及翼板与斜腹板设置圆弧导角，半径为30 cm，纵向在墩位处设计实心段横梁，横梁宽度分别为1.5 m与2.0 m，顶板及底板厚度均为25 cm。

2 梁体混凝土裂缝的类型和成因分析

2.1 荷载引起的裂缝

在常规静、动荷载和次应力作用下，预应力混凝土箱梁桥的开裂叫做荷载开裂。载荷裂纹因受力方式和作用部位的不同而表现出不同的特征。这种裂纹主要发生于受拉区、受剪区和局部应力集中区。按受力模式，其裂缝具有以下特点：中央张拉裂。裂纹在箱梁的横向上穿过，其间隔大致相同，与受力方向垂直。在使用螺钉加固时，在钢筋连接处会产生二次开裂。弯曲开裂。从受拉区的边缘起，最大的弯矩附件产生了与受拉方向相垂直的裂纹，并逐渐向中线发展；在使用螺钉加固后，裂纹之间出现了短小的二次裂纹。在配筋数量不多的情况下，结构的裂缝数量和宽度都比较小，从而导致了结构的脆性断裂。剪切开裂。箱梁与分点梁段之间的距离较近，在箱梁的腹面上有一条45°左右的斜缝。扭曲开裂。在接近支撑装置的一侧腹壁或翼板上，首先产生多个45°左右的倾斜裂缝，然后沿邻近的平面呈螺旋状扩展。局部张裂。在箱梁内侧错板后方和两侧的混凝土，因预应力束猫下力的局部作用，产生了45°的斜坡开裂。局部压缩开裂。在局部压缩区域内，多条与压力方向基本平行的短裂缝出现。

2.2 变形引起的裂缝

箱梁桥在近几年内出现了许多裂纹，但这些裂纹大多是由于变形而产生的，如混凝土水化热、气温变化、环境生产热、收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)、基础不均匀沉降变形等。在这种变形的限制下，在结构中产生了额外的内力。由于附加内力过大而产生的裂缝，称为“变形”。

温度应力裂缝。由于混凝土本身存在着热胀冷缩特性，在外界或结构内部温度的改变下，会引起混凝土的变形，如果限制了变形，那么在结构内部就会形成应力，而应力大于混凝土的拉伸强度就会出现开裂。在一些混凝土箱梁桥中，其温度应力可能会达到或超过活荷载。与其它裂缝相比，温变裂缝最大的特点就是随着温度的升高，它会不断地扩大和关闭。在混凝土箱梁桥中，年温差、日照、骤降、水化热等是导致桥梁温度变化的重要原因。

2.3 材料劣化引起的裂缝

(1)钢筋锈烛引起的裂缝

混凝土箱梁桥，若混凝土品质不佳或保护层不够厚，CO侵入混凝土，会造成混凝土强度下降，或因氯离子浓度过高，会造成混凝土表面的氧化膜破损，造成箱体活化时，其腐蚀物质氢氧化铁量增加约倍，造成混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向出现裂纹，并渗入混凝土表面。锈蚀后，钢筋的有效截面面积减少，钢筋对混凝土的夹持力减弱，从而引起其它形式的开裂，使钢筋的腐蚀更加严重。在潮湿的环境中，如桥梁、箱梁底板、两侧腹板等，钢筋腐蚀导致的开裂是常见的。为了避免此类裂缝的发生，应从预防钢筋锈蚀、施工中控制水泥水灰比、强化振捣以确保混凝土的致密、降低氧的渗入，并严格控制含气盐的添加量，尤其是在沿海地区和其它有腐蚀性的地区，尤其要注意。

(2)冻胀引起的裂缝

在大气温度低于零下时，混凝土会发生冻结，自由水变成冰，体积增大，从而在混凝土中形成膨胀力；同时，由于过冷水在混凝土微孔中的迁移和重新分配，会造成渗透压力，增大了混凝土的膨胀力，从而降低了混凝土的强度，从而产生了裂纹，比如，如果不采取保温措施，就会产生沿管道方向的冻胀开裂。混凝土箱梁的冻损劣化主要有三种：内部破坏、表面剥落、破裂。

3 预应力混凝土现浇箱梁质量控制要点

(1)混凝土原材料方面。粗集料应选用质地坚硬、洁净、级配合理、吸水率小的碎石。用于生产碎石的岩石火成岩的饱和抗压强度应大于80 MPa，变质岩的饱和抗压强度应大于60 MPa，石料加工必须保证生产的成品料各项技术指标满足规范要求，碎石破碎必须采用二级或二级以上联合破碎设备(其中至少一级采用反击破)，碎石加工应经过整形破碎，以保证集料的颗粒形状接近立方体颗粒。这样就大大减少了针片状颗粒的含量，针片状颗粒含量减少了，碎石的压碎指标也就减少了，这样有利于改善混凝土的和易性，也有利于混凝土抗压强度的提高。对粉尘含量较大的石料加工场还要加强集料除尘的力度，严格控制各种规格集料的粉尘含量。碎石进场后，试验人员应现场取样进行颗粒级配、压碎值、针片状颗粒含量、含泥量及泥块含量、密度等指标的检测，未经检验或检验不合格的材料不得使用。

细集料宜选用质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5 mm的河砂，如果没有河砂，也可以采用符合要求的机制砂，砂子进场后，试验人员应根据批次或方量进行各项指标的检验，检验的项目至少应包括级配、细度模数、含泥量及泥块含量。只有这些指标满足相关规范要求后才能使用。细集料优先选用级配良好的中砂，没有中砂时，也可以选用级配良好的粗砂，较高标号强度的混凝土不得采用细砂，因为细砂吸水量大，当水泥用量不变时，要达到相同的塌落度，细砂的用水量要比中砂和粗砂多，这就直接导致了混凝土强度的下降。并且用细砂拌制的混凝土和易性很差，特别是流动性难以满足现场施工工艺需求，若一味追求塌落度满足施工工艺要求，不仅会增加成本，也很容易导致混凝土的离析。

水泥宜选用散装水泥，水泥到场后，试验人员应现场取样进行水泥强度、细度、凝结时间和安定性等的各项性能的试验，通过检验，水泥各项性能符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》后才能使用。散装水泥的入罐最高温度不宜高于60 ℃，低温期施工时，水泥进入搅拌缸前的温度不宜低于10 ℃。为了减少水泥混凝土拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变的条件下，节约水泥用量，可在不改变各种原材料配比的情况下，添加混凝土高性能或高效减水剂。所使用的减水剂与水泥之间应具有良好的相容性，与水泥之间不具有良好相容性的外加剂不能使用，否则，拌制的混凝土会出现质量问题。外加剂进场后，试验人员应现场取样进行试验，检验的项目应包括减水率、泌水率比、含气量、凝结时间之差、抗压强度比、收缩率比。

(2)混凝土配合比方面。选好了各种原材料之后，做好混凝土配合比的设计工作是保障混凝土质量的另一个关键因素。配制的混凝土拌合物应能满足现场施工工艺的要求，混凝土的强度、耐久性应满足设计要求，混凝土配合比的设计应按现行国家标准《普通混凝土配合比设计规程》的规定进行计算，配合比各类材料用量应以质量表示，并根据设计强度等级和施工条件的不同，通过试配确定。在满足现场施工条件的情况下，尽量采用低塌落度的混凝土进行施工，这样有利于节约水泥和提高混凝土的耐久性。混凝土配合比设计应经过多次试拌，通过多次试拌最终确定一个既经济又能满足设计要求的配合比。

(3)混凝土的搅拌。在混凝土开始拌制之前，要进行各种规格的粗集料和细集料的含水率试验，并根据试验结果将理论配合比换算成施工配合比，用于配料的计量装置精度应符合规范要求，并应经过计量检定部门的标定，符合要求后，才能投入生产。混凝土的搅拌应采用强制式搅拌机进行，搅拌时间应根据搅拌机的公称容量和搅拌方式及外掺料的性质综合确定。搅拌时间要充分，以拌制出匀质性的混凝土为准。要定期检查搅拌机叶片的磨损情况，强制式搅拌机叶片在旋转过程中与搅拌筒底衬板、侧衬板之间的间隙不得大于5 mm，叶片磨损超出规定值时应及时更换，否则将导致拌制的混凝土和易性和匀质性出现异常。这是一个很容易被忽视的问题，笔者在本项目上经历过这个事情，混凝土搅拌站为自建站，有一段时间拌制的混凝土和易性经常出问题，从包括用于混凝土中的水泥、外加剂等各种原材料开始查，还有混凝土的搅拌时间，经检查，原材料都合格，混凝土搅拌时间也没问题，水泥和外加剂的成分也没有改变，既水泥和外加剂的相容性没问题。后来把所有原材料取样，按配合比在试验室进行多次试拌，结果拌制的混凝土和易性满足要求。经排查发现混凝土搅拌机叶片磨损严重，更换了搅拌机叶片后拌制的混凝土就正常了。

(4)混凝土的运输。混凝土一般采用搅拌运输车进行运输，运输途中应以2～4 r/min的速度进行搅拌，运到施工现场以常速再次搅拌后卸料，首先进行混凝土和易性检验，符合要求后，可以进行混凝土的浇筑，如果和易性不能满足要求，则应进行二次搅拌，二次搅拌后和易性仍不能满足现场施工工艺要求，该车混凝土就不得使用。

(5)混凝土的浇筑。箱梁混凝土浇筑之前应编制详细的施工方案，施工方案应说明详细的施工工艺和施工步骤，施工方案应获得监理工程师的批准后才能实施。混凝土应分层浇筑，分层厚度根据振捣方式的不同而异。混凝土振捣时间要充分，每一振点的振捣持续时间控制在20～30 s，混凝土要振捣密实，判断的特征一般为混凝土停止下陷、不再冒出气泡、表面出现平坦、泛浆为止，但也不要过振，过振会导致混凝土离析。混凝土应连续进行浇筑，如果由于施工工艺或其他原因，需要分次浇筑的，应确定好施工缝的位置，箱梁的施工缝应设在结构受剪力和弯矩相对较小的部位，浇筑下一层混凝土之前，应对施工缝进行凿毛处理，采用人工进行凿毛时，混凝土的强度不应低于2.5 MPa，凿毛处理后，应用洁净的水将施工缝冲洗干净。已确保混凝土层间良好的粘结。在下层混凝土施工前，宜在施工缝表面摊铺一薄层和混凝土相同水泥和相同水灰比拌制的砂浆，以利于混凝土层间更好的黏结。

(6)混凝土的养护。混凝土浇筑成型后，待混凝土表面收浆后即可开始覆盖洒水保湿养护。由于箱梁混凝土的水泥用量比较大，在混凝土浇筑初期会产生大量的水化热，混凝土内部温度与表面温度不同，存在温度差异，混凝土表面容易失水变干，如果混凝土表面未保持湿润状态，就很容易导致收缩裂缝的产生。加强混凝土的早期养护能够有效的避免混凝土收缩裂缝的产生。养护箱梁混凝土的水不得含有对混凝土产生不利影响的有害物质，混凝土的洒水保湿养护时间不得少于7 d，混凝土表面要一直保持湿润状态。当现场气温低于5 ℃时，要采取措施进行保温养护，不得直接向混凝土表面洒水。

4 预应力混凝土现浇箱梁质量控制措施

4.1 提高施工人员综合素质

施工人员所具备的理论知识和实践经验都直接影响着预应力混凝土现浇箱梁质量，那么就要重视对施工人员综合素质的培养和提高，以此来满足现阶段的质量控制要求，进而达到预期的预应力混凝土现浇箱梁质量控制目标。虽然现浇箱梁施工技术被科学应用在公路桥梁建设过程中，并且取得了相对来说比较显著的应用效果，但是现浇箱梁混凝土施工表现出较强的复杂性和专业性，所以需要相关施工人员具备足够的理论知识和实践经验，在明确施工要点的同时做好质量控制工作，有利于提升现浇箱梁混凝土施工效率。在现阶段的现浇箱梁混凝土施工中，部分施工人员的职业素质和专业水平较低，所掌握的施工技术也不符合施工要求，导致现浇箱梁混凝土施工质量难以得到有效控制。因此，施工单位要加强对相关施工人员的专业知识培养和实践经验培训，帮助其正确认识质量控制的必要性，从而增强其在现浇箱梁混凝土施工中的质量意识，在一定程度上提高了施工安全性和专业性。

4.2 做好雨季施工管理工作

雨季施工是现浇箱梁混凝土施工中的重要组成部分，这不仅会影响施工环节的进度，还会对施工环节的质量带来不同程度的影响，因此要在现浇箱梁混凝土施工中做好雨季施工管理工作。为了保证现浇箱梁混凝土施工的质量，就要尽可能避免雨雪天气开展现浇施工工作，同时还要根据天气状况合理布置施工现场，以此来保证施工材料的完好性和施工设备的稳定性，在此基础上提高施工现场的安全性。

4.3 重视质量控制监督管理

要想在现浇箱梁混凝土施工达到预期的质量控制目标，就要结合施工现场实际状况和相关施工要求进行监督和管理，以此来提高现浇箱梁混凝土施工中进行质量控制的效率和水平。一方面，施工单位要围绕现浇箱梁混凝土施工质量控制制定针对性的监督管理制度，严格规范相关施工人员的操作方式和施工流程，既能够保证现浇箱梁混凝土施工的科学性，又能够提高现浇箱梁混凝土施工的质量；另一方面，要定期对施工现场进行全面检查，及时发现现浇箱梁混凝土施工中存在的质量隐患，并根据其出现的原因制定预防措施和解决方案，在加强施工质量控制的同时提升施工效率。另外，在控制现浇箱梁混凝土施工的质量时，还要加强对相关材料设备的监督管理，按照国家相关标准选择现浇箱梁混凝土施工材料和设备，并制定相关监督管理制度来保证材料设备的完整和安全，避免在施工过程中出现安全隐患和质量问题。只有对现浇箱梁混凝土施工现场进行全方位的监督管理，才能够提升质量控制工作的效率和效果。

5 结 语

综合所述，通过结合工程实例对现浇预应力箱梁混凝土施工质量控制进行剖析，发现影响混凝土现浇箱梁施工质量的因素比较多，而且非常容易受外界因素的影响。因此，为了进一步保障施工的质量，需要加强对原材料的检测，通过优化配合比设计、混凝土的搅拌、运输，混凝土的浇筑振捣和养护各个环节的严格把控，最大程度的提高现浇预应力箱梁混凝土施工质量。