浅析钢筋砼箱涵裂缝成因及控制措施

发表时间:2021/4/7   来源:《建筑实践》2020年第33期   作者:朱宏伟
[导读] 交通道路或管廊等下穿铁路的结构形式,以分离式钢筋砼框架箱涵为常见,
        朱宏伟
        浙江铁道建设工程有限公司  浙江杭州  310000
        摘要:交通道路或管廊等下穿铁路的结构形式,以分离式钢筋砼框架箱涵为常见,该结构具有稳定性高、耐久性好等诸多优势。在钢筋砼箱涵具体施工过程中,因其具有复杂的施工工序,加之其他主客观因素的影响,极易产生砼裂缝,引起钢筋锈蚀,影响钢筋砼箱涵的耐久性。因而,深入地分析钢筋砼框架箱涵裂缝产生原因及采取控制措施意义重大。
        关键词:钢筋砼;箱涵裂缝;成因;控制措施
        引言:国家建设规模不断的扩大和铁路运行速度的几次提速,使原来交通道路与铁路平面交叉的通行格局对铁路运行和交通道路通行造成了严重的影响,因此道路交通与铁路交叉由平面交叉改为立面交叉已成为改善交通运行状况的首要手段,而下穿铁路的结构形式,以分离式钢筋砼框架箱涵为常见。自2000年以来,我公司承接了大量下穿铁路工程,结构形式以分离式钢筋砼箱涵为主。框架箱涵个体小的2.5m×3.0m×15.0m;个体大的有11.5m×6.1m×65.0m。2019年承接的《杭州市杭行路北延及综合管廊工程》,分离式箱涵布置如下图:

        该项目下穿宣杭线行宫塘站六条股道,既有综合管廊的箱涵,又有市政道路的箱涵,B、C箱涵12.0m×7.45m×46.0m,墙身厚0.95m、顶板厚0.85m、底板厚1.0m,A、D箱涵集人行、非机动车道和管廊综合功能。从钢筋砼箱涵结构方面进行分析,施工难度并不大,但要想充分满足设计要求,使施工与优良质量标准相符,难度就会很大,尤其是钢筋砼箱涵施工过程,较为常见且不可避免的一个问题就是裂缝,如果施工过程并未针对裂缝进行有效控制,就可能会给整个施工质量及进度等造成严重影响。
二、钢筋砼箱涵裂缝成因
(一)砼内部因素产生裂缝
        砼原料质量及砼凝结、硬化等过程的影响因素就是砼内部因素,水泥是钢筋砼的构成原料之一,而导致箱涵裂缝产生的关键因素之一就是水泥原料,主要原因在于,受水泥水化热因素影响,会导致砼内外结构有温度差产生,此时一种拉应力的生成,就会致使箱涵温度裂缝问题逐渐产生。同时,如果水泥存在不合格的稳定性,加之有受潮及结块等现象存在,也会给砼稳定性造成影响,裂缝问题因此引发[1]。此外,在砼内填充料存在不当用量、或选择了不适合的外加剂时,加之存在太细的骨料粒径等情况,都会导致箱涵结构裂缝问题逐渐产生。凝结初期或硬化过程的砼,如果有体积缩小等收缩情况出现时,也会影响钢筋砼箱涵结构,一般来说,收缩通常有塑性及化学性、干燥等收缩之分,一旦收缩过大,钢筋砼箱涵开裂现象就会引发。
(二)砼外部环境导致裂缝
        能保证箱涵质量的基础所在就是设计工作,受不合理设计造成的裂缝具体有以下原因:第一,箱涵有断面突变情况,受这一因素影响会集中应力,随之裂缝问题就会产生;第二,设计箱涵钢筋的过程中,一旦选择了不符合规定要求的钢筋直径,也会导致箱涵裂缝问题随之产生;第三,未合理设计砼配合比时,加之坍落度与现场使用需要不符,也会导致裂缝问题产生。另外,引发箱涵裂缝的原因还体现在施工方法和环境气候方面,如存在不合理的砼浇捣方式时,就会给砼均匀性及密实性造成影响;在现场具体浇筑的前期,如果并未完全湿润模板,就会使模板吸收砼中的大量水分,难以实现砼水化效果的同时,降低砼整体性能,随之引发裂缝;在外界气温变化的情况下,会改变砼表面浇注温度,并且在外界气温出现降低情况时,表层和内部的砼温度梯度会逐渐增加,一旦产生较大温差,就会出现较大的温度应力,此时裂缝极易出现。
三、钢筋砼箱涵裂缝控制措施
(一)材料供货商及材料的选择
        为工程质量提供保障的重要基础就是材料供货商选择,具体选择过程,应对供应商以往所供材质及供货能力等进行了解,之后综合考量材料供应商价格。供货合同签订的过程中,应将相关技术数据明确告知给供应商,后续运输到施工现场的材料,应将现场材料验收及检验工作做好[2]。比如说以砼结构体积和施工季节等为主要依据,往往会对水泥品种有特殊要求,主要原因在于水泥会严重影响裂缝的产生,所以选择水泥时,应优先选择粉煤灰水泥等,此种水泥具备的收缩量及水化热较低。此外,通过水泥强度等级的适当提升,能使水泥用量有效减少,此时也能使箱涵裂缝的产生得到有效控制。将粉煤灰掺入商品砼内,能使商品砼一些性能得到有效改善,同时也能对一些水泥进行替代,并且也能在一定程度上抑制商品砼干燥收缩,使开裂风险有效降低。
(二)选择科学的施工方法应用
        能为钢筋砼箱涵结构施工质量提供关键保障的一个环节就是施工方法,以现场实际情况为主要依据,针对钢筋砼箱涵作业指导书进行编制,并且做好充分的技术交底工作,即能为科学施工提供保障[3]。在商品砼运输到施工现场时,应对配合比进行符合性检查,同时检查商品砼坍落度,如果施工是以夏季为主,需要将砼坍落度控制在10cm-13cm范围内,如果施工是以冬季为主,应以9cm-12cm的砼坍落度控制范围为主,并且在砼入模前,按规定制作充足的试块,进行标养和同条件养护,为砼施工质量提供保障。
        入模前,需要将脱模剂涂刷在接触砼的模板上,这一过程脱模剂避免以塑料薄膜及废机油等为主,加之还要为模板尺寸与结构设计要求相符提供保障,使得钢筋保护层厚度与标准相符,为模板不炸模及不漏浆等提供帮助。砼入模后立即进行振捣,这一环节漏振及过振现象都应避免,为良好振捣效果提供保障。砼分层浇注时,应凿除清洗原浇注的砼顶面砂浆薄层等,并保持其具备良好的湿润程度。
        完成砼浇注后养护期,需要以气候情况为依据,注重合适养护措施的选用,比如说,可选择人工喷雾及浇水养护等方式进行应用,使砼水分快速流失现象有效避免,实现箱涵裂缝有效控制目的。在钢筋砼箱涵结构具有较大体积时,要想使得因砼表面张力导致的箱涵裂缝问题得到有效控制,应将横向分布筋增设在主筋外侧砼保护层内,确保砼表面抗拉抗裂等强度逐步增强。
(三)具体施工过程的控制方式
        第一,对于箱涵,在具体设计过程应对顶板及侧板等部位的防裂钢筋网片增设进行充分考虑。
        第二,对于低温季节来说,应注意保温措施的积极采取,对于入模时的砼来说,需注意布料槽的均匀设置,之后选择分层浇筑的方式进行应用,加之振捣力度的不断加强,使砼密实度有效提升[4]。拆模时间应尽可能延长,借此提高砼强度的同时,缓慢释放水化热,避免有过大温差因此产生。
        第三,针对模板标高进行严格控制,同时还应注意钢管支架强度及刚度条件等的控制,对于支架施工来说,应注重支架施工专项方案的积极编制,为支架施工有序开展提供保障。
        第四,具体拆模之后的勤观察尤为关键,拆模后的两到三天内,应保持每天两次的观察频率,之后七天内观察一次即可,将裂缝发展及贯通等情况存在与否有效明确,如果有裂缝发展及贯通的情况,则要使用有色笔做好标识工作,并且针对日期进行标注,后续对缝宽进行持续观察。为了避免裂缝逐渐延伸到上下等两个方向,可将d=1.5cm、深15cm-25cm的小洞钻在缝顶部位,借此释放应力的同时,使缝长有效缩短,后续在裂缝处于稳定状态的情况下,裂缝封闭处理即可开展。
结束语:
        有很多因素会导致箱涵裂缝问题产生,为了使箱涵裂缝有效控制,必须要注重施工全过程、各环节的充分把控,加之通过科学施工方式的应用,达到有效控制箱涵裂缝的目的。
参考文献:
[1]郑伟,程意.砼暗涵裂缝化学灌浆工艺分析[J].天津建设科技,2019,29(03):32-33+53.
[2]姜龙远.箱涵砼质量通病及裂缝控制措施[J].中国水利,2017(02):39-40.
[3]李丽娜.钢筋砼箱涵施工裂缝的标准分析与控制[J].中国标准化,2017(02):177-178.
[4]厉辉,戴智.大掺量磨细矿粉砼箱涵裂缝原因分析及处理[J].水利建设与管理,2016,36(12):47-49.
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