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鋼筋混凝土箱涵施工裂縫的分析與控制

時間:2007-04-25  來源:  瀏覽:7810次
從結構上看,施工并不困難…但要滿足設計要求,達到優良工程的質量標準,并非易事…注標高單位為m圖箱涵橫截面構造示意單位mm.施工方案基坑開挖深度約m…改變了混凝土養護方法,設置了專用的自動噴水系統…砂石砂石材料質量檢驗結果見表…特別是對鋼筋混凝土箱涵易出現裂縫的問題,應引起足夠的重視…
鋼筋混凝土箱涵施工裂縫的分析與控制摘要:鋼筋混凝土箱涵在施工過程中,易產生裂縫。其影響因素有:溫度應力,原材料質量,地基不均勻沉降,模板支撐不穩,結構配筋,混凝土振搗及養護達不到要求等。針對東深疏水箱涵側墻裂縫產生的原因,改進了施工方案,加強了各個環節的監控管理,消除了裂縫產生的原因。

關鍵詞:鋼筋混凝土箱涵;裂縫;控制

當鋼筋混凝土箱涵用作疏水工程或地下通道工程時,要求具有足夠的強度和良好的防水性能。從結構上看,施工并不困難。但要滿足設計要求,達到優良工程的質量標準,并非易事。特別是對鋼筋混凝土箱涵易出現裂縫的問題,應引起足夠的重視。東深疏水箱涵工程在施工過程中,就出現了側墻裂縫的問題。

1.工程概況

東深疏水箱涵工程位于惠陽市馬安鎮附近,為深圳市東部疏水工程的一個標段。箱涵設計為現澆雙孔鋼筋混凝土結構,混凝土標號為C30,單孔斷面:凈寬×凈高=3.2×4.0(m),墻、底板、頂板厚度均為0.5m,全長943m,每23m為一節,共41節。節與節之間設3cm寬的沉降縫,沉降縫處設橡膠止水帶。工程地處西枝江一級階地,地表為農田。地基頂面設計標高為6.9m,處沖積層粘土及砂層交接部位。沖積層粘土屬中壓縮性土。工程在1998年6月至1999年6月期間施工(見圖1箱涵橫截面構造示意)。注:標高單位為m圖1箱涵橫截面構造示意單位:mm

2.施工方案

(1)基坑開挖深度約6m。采用兩臺挖掘機接力開挖,自卸汽車運土。基坑邊坡坡度1∶1,在邊坡中部設1.5m寬的操作平臺,便于施工作業。

(2)采用木模板,鋼支撐。模板經過設計后,在加工場地制作好,運至現場安裝。兩模板之間用對拉螺栓連接。對拉螺栓用Φ12的鋼筋制作(中間設止水鋼板),上下左右間距均為80cm。

(3)箱涵混凝土采用商品混凝土,泵送。分兩次澆注,先澆注底板混凝土,后澆注側墻和頂板混凝土。施工縫設在底板以上70cm處,縫中安裝鍍鋅鋼板止水片(見圖2箱涵橫截面示意)。

(4)施工的重點是后澆部分,而后澆部分的施工重點是側墻混凝土澆注。后澆部分的側墻深度為3.8m,且頂板鋼筋密布,澆注振搗十分困難。混合料用串筒送入模板中,每間隔1.5m移動一次串筒。串筒處的頂板鋼筋先不綁扎,便于安放串筒。待側墻混凝土澆注完畢后,再綁扎鋼筋。

圖2箱涵橫截面示意單位:m

(5)側墻混凝土以50cm的層厚逐層澆注。混合料從一端向另一端均勻地送入模板中,定人定位用插式振動棒振搗。每層均按先邊墻,后中墻,再另一邊墻的順序,依次輪流澆注振搗。

(6)側墻澆注完成后,緊接著澆注頂板混凝土。從一端向另一端一次澆注成形。

(7)在頂板最后一道收漿后,用麻袋覆蓋,人工澆水養護14d。

(8)非承重模板3d后拆除,承重模板14d后拆除。

3.試驗段發現裂縫

為保證箱涵施工質量,先進行試驗段施工,以便總結經驗,確定合理的施工方案。選取第41節為試驗段,使用材料如下。

混凝土:由遠發混凝土公司提供商品混凝土,攪拌站距施工現場2km。

砂石:砂石材料質量檢驗結果見表1。525#水泥:煙臺產,質量檢驗合格。粉煤灰:珠海產,質量檢驗合格。

外加劑:深圳產,質量檢驗合格。鋼筋:韶鋼產線材,質量檢驗合格。

混凝土攪拌配合比見表2。分兩次澆注箱涵混凝土,在底板以上70cm處設施工縫。先澆注底板和70cm高的側墻,相隔5d后澆注側墻和頂板混凝土。養護3d后,拆除外模板。通過對箱涵表面進行檢查,發現箱涵側墻在施工縫以上每隔3m~7m有一條豎向長3m左右的裂縫。縫寬0.1mm~0.3mm貫穿整個墻厚。裂縫位置的分布,三側墻均不相同。每條裂縫的寬度也不一樣。但每條裂縫的長度基本相同。都是起于施工縫處,止于側墻與頂板相交處。施工縫處裂縫較寬,向上逐漸變窄,最后在與頂板相接處消失(見圖3箱涵側墻裂縫展開示意)。

4.裂縫原因分析

(1)對商品混凝土進行調查、分析通過對材料進行抽樣檢驗,沒有發現質量問題。混凝土攪拌站距現場不到2km,混凝土運輸與等候時間之和約為15min~25min,現場測定混凝土的坍落度為10cm~14cm,符合規范要求。又對混凝土試塊進行抗壓、抗滲試驗,均符合質量要求,混凝土不存在質量問題。

(2)檢查地基承載力情況基底土質為粘土,開挖基坑后,由質量監督站取三處土樣進行試驗,允承載力分別為0.253MPa,0.276MPa,0.297MPa,都能滿足設計要求。經計算,箱體對土基的作用力為0.048MPa。試驗段范圍內沒有軟土地基。箱涵兩側按規定設有排水邊溝和積水井,用水泵及時抽出積水。因此,人工澆水養護不會對地基產生影響。通過以上分析,地基承載力滿足要求,不會產生不均勻沉降。對箱涵頂面四個角點的水平監測,也

沒有發現有下沉現象。

(3)對支架進行檢查防止因支撐不牢,混凝土在沒有達到一定強度時,箱體產生位移,使混凝土產生過大的剪應力而開裂。模板內支架為門式鋼支架,外斜撐為鋼支撐。經檢查,沒有發現損壞、滑移等現象。

(4)由輸送泵運送混凝土先澆注底板混凝土計115m3,相隔5d后,再澆注側墻及頂板混凝土計180m3。混凝土入模溫度為30℃~35℃,凝結過程中的最高溫度為54℃。澆注速度35m3/h,人工操作插式振動棒振搗。在頂板混凝土收漿后,用麻袋覆蓋,人工澆水養護。

根據以上資料,排除了混凝土質量,地基承載力,支架水平移動因素對混凝土裂縫的影響,最有可能的是混凝土收縮及溫度應力引起的裂縫。箱涵混凝土分兩次澆注,底板澆注后,對施工縫進行鑿毛、清理,再綁扎側墻、頂板鋼筋,安裝模板。5d后澆注側墻及頂板混凝土。由于澆注混凝土是在中午進行,氣溫高。由輸送泵送入模板中振搗,澆注速度快,水泥在水化過程中釋放出大量熱量,積聚在混凝土中,使混凝土體內的溫度最高達到了54℃,而環境溫度白天25℃左右,夜間16℃左右。最大溫差達38℃,導致混凝土體積收縮過大。而在收縮時,遇到先期澆注的底板混凝土和結構鋼筋的約束,不能形成整體收縮,在側墻混凝土中產生巨大的拉應力,從而導致箱涵側墻被拉裂。

5.控制措施

圖3箱涵側墻裂縫展開示意單位:m

(1)根據現場氣候情況和材料現狀,每天早中晚、雨后都要對砂石材料抽樣檢測。根據檢測結果,及時調整配合比。

將粉煤灰用量增加到51kg,在滿足施工和易性的條件下,將水灰比降至0.55。

(2)控制了混凝土攪拌時間,規定攪拌時間2min,不能過短,也不能過長。攪拌時間短,混合料拌合不均勻;時間過長,會破壞材料的結構。如砂石材料被磨損,混凝土配合比被改變等。

(3)將木模板更換為鋼模板,以利散熱。盡量縮短底板混凝土與側墻混凝土澆注的間隔時間。在底板混凝土澆注完成后,3d之內澆注側墻混凝土。這就要求鋼筋、模板工序改進操作方法,連續作業。

(4)在溫度比較低的早、晚時間澆注混凝土,降低混凝土的入模溫度。確保入模溫度控制在30℃以內。采用降溫、緩凝等措施降低水化熱引起的溫度上升,將混凝土內的溫度控制在50℃以內。

(5)現場振搗按部位責任到人,防止漏振、少振現象。底板、頂板澆筑速度可適當加快,而側墻澆注速度不易過快。一般控制在25m3/h,分層振搗,每層厚30cm。混凝土澆注時的傾落高度控制在2m以內。均勻出料,均勻放料,不能堆積成堆,以免發生離析現象。振搗完成,通過檢查后,再澆注上一層混凝土。

(6)改變了混凝土養護方法,設置了專用的自動噴水系統。在澆注混凝土時就開始向模板上連續不斷地噴水。由于水泥在水化過程中產生很大的熱量,在澆注過程中向側墻模板噴水散熱,以免混凝土由于溫度過高,體積膨脹過大,在冷卻后體積收縮過大。頂板在最后一道收漿后,用麻袋覆蓋后灑水。養護時間14d(見圖4、圖5噴

水管制作示意圖和噴水管布置橫截面圖)。

由于采取了有效措施,加強了各個環節的控制與管理,消除了箱體側墻裂縫產生的原因,施工進展順利。竣工驗收被評為優良工程。正式投入使用以來,運行情況良好。

6.結語

圖5噴水管布置橫截面示意

6.1裂縫是鋼筋混凝土箱涵致命的質量問題。特別是用作地下通道或疏水工程的箱涵,一旦裂縫,很難修復。雖然現在有各種補縫措施,但效果并不理想。如深圳某地下人行通道,由于裂縫漏水,無法使用。經過幾次修補仍不盡人意。

6.2影響鋼筋混凝土箱涵裂縫的原因很多,其中溫度應力為主要因素。在施工實踐中,要根據工程所處的環境條件,認真分析每一個影響因素,采取相應的對策和措施,鋼筋混凝土箱涵施工裂縫是可以控制的。

參考文獻

[1]JTJ041—2000公路橋涵施工技術規范.北京:人民交通出版社,2000,1

[2]JTJ053—94公路工程水泥混凝土試驗規程.北京.人民交出版社,1994,12

[3]邵容光主編.結構設計原理.北京:人民交通出版社,1988,12

(深圳市寶安區長筑路橋工程有限公司肖遂安)

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