厦门中洲大桥现浇预应力连续箱梁桥面裂缝防治

减小字体 增大字体 作者:张俊波  来源:本站整理  发布时间:2009-09-05 11:24:36

  摘要:现浇钢筋混凝土连续箱梁桥面的裂缝控制和裂缝处理是一项复杂的技术问题。本文结合厦门中洲大桥现浇连续箱梁工程的工程实际,分析现浇连续箱梁桥面出现裂缝类型和产生原因,并提出相应的裂缝控制措施来防止裂缝的发生和裂缝处理办法。
  关键词:现浇连续梁;钢筋混凝土;裂缝成因;裂缝防治
  
  1 引言
  
  混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状,并且耐火性好、不易风化、养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。混凝土最主要的缺点是抗拉能力差,容易开裂。桥梁工程施工中会普遍遇到桥梁砼构件裂缝控制问题。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”,困扰着桥梁工程技术人员,影响工程质量和外观。实际施工中进行深入的分析,采取一定的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的。
  中州大桥全长945米,上部结构采用(5×35)+(4×35)+(5×35)+(4×35)+(4×35)+(5×35)六联预应力砼等截面连续现浇箱梁,桥梁横向按左右幅分离设置,采用单箱单室,纵、横双向预应力混凝土斜腹板等截面连续箱梁,第一联现浇箱梁施工中,箱梁表面出现有裂缝等现象,影响工程质量和外观,项目部群思群策,集思广益,从原材、施工工艺,施工方案、试验等各个方面入手,层层控制,道道把关,较好的控制了混凝土表面裂缝的出现。本文结合本工程的裂缝防治及处理施工经验,并参考相关资料和施工经验,对现浇梁表面裂缝的种类和产生原因进行分析、总结,并讨论控制裂缝的处理方案。
  
  2 现浇箱梁表面裂缝种类、成因
  
  混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土桥梁裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
  2.1 浇注过程中出现的裂缝
  2.1.1 基础及支架沉降引起的裂缝:
  由于基础及支架竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。
  中州大桥第一联、第六联现浇箱梁为陆上支架。陆上地段原为鱼塘滩涂,后经吹填造地而成。开挖基坑后用压路机浇水压实并浇注钢筋混凝土板,由于雨水等冲刷影响,地基砂垫层会有流失现象,支架在箱梁浇注前处于一假稳定状态。浇注砼时,在荷载的不断增加下,使得地基出现下沉,导致砼结构拉裂。同一联箱梁支架混合使用了扩大基础和钢管支架两种支架方案,两种方案的沉降数据有所不一样,造成不均匀沉降,使得砼出现裂缝。
  处理方案:对有鱼塘滩涂位置挖除淤泥后采用碎石拌砂回填,回填后采用50t压路机进行碾压、平整再碾压,保证置换后的地基稳定。同时也对其他不需要换填的支架扩大基础位置进行碾压,使得各支架扩大基础地基承载力基本一致,再浇注40cmC30钢筋混凝土基础,以减少沉降与不均匀沉降。
  海上采用钢管桩支架方案,每道中支墩设置2×7根ф630×8mm钢管桩,钢管桩底部焊接桩尖,以增加单根桩承载力和便于后期拔管,钢管桩间用横向支撑和剪力撑连接加固。虽然振动至无法贯入为止,但管桩贯入度无法达到设计要求,同一排支墩管桩通过外侧保护桩临时加固稳定,两排管桩施工后焊接横撑和斜撑。两道中支墩之间用ф275螺旋管连接,形成一凳子状支架,保证整个支架的稳定性。施工中每根管桩的灌入度不同,自身的稳定系数不同,在浇注水泥时每根管桩的沉降量也不同,并将不均与沉降传递到横梁及箱梁,使得砼结构产生附加应力,从而形成裂缝。浇注箱梁面层时,此时底板和腹板水泥已经开始初凝,面层浇注完后,此时荷载最大,沉降变大,较大的沉降对砼内部结构产生影响,砼表面出现沉降引起的裂缝,此类裂缝长,裂缝宽(3毫米)裂缝深(2厘米)以上,一般是横桥向通长产生或是顺桥向长距离产生。
  处理方案:先插打外侧开口桩,振捣至无法贯入为止,然后插打桩尖桩,插打前先在管桩距桩尖3.5m位置割一小口,管桩内灌入水,增加自重保证管桩的竖直度,专人指挥管桩竖直度,振动先慢后快,始终保证振动锤、管桩竖直,振动至无法贯入为止,将管桩于固定管桩焊接(两道横向连接、一道斜撑),加固后松锤重新插打其他管桩。两道中支墩之间采用ф275螺旋管连接,准确下料,两端接头部位根据管桩实际截面破一圆弧形对焊,保证焊接质量。混凝土分三层浇注,先浇注底板再浇注腹板,增大底板和腹板分层厚度,面层施工时放慢浇注速度,并做好沉降观测,发现沉降有变化后立即停止浇注,改由另外一侧倒推施工,减少沉降。
  此类裂缝对结构物质量有一定的影响,如果裂缝宽度和深度都很大,形成面积广,要及时进行处理。否则会造成质量事故。
  2.1.2 模板塑性变形和沉降引起的裂缝
  施工时模板刚度不足,在浇筑混凝土时,在侧向压力的作用模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。现浇箱梁模板采用木模形式。侧模板采用弧形架加方木竹胶板组成,底模结构为10cm木楔+12cm横向方木+10cm纵向方木+1.2cm竹胶板。实际施工有出现支架标高控制过高或者过低现象,使得底模控制标高发生变化,偏低时需用小木板或者是5×10cm方木去垫高。方木的面不规则,底板有一定的缝隙,模板重复利用有一定的变形,钉底板时不能密贴有一定的上浮。在烈日、水(冲洗内模)等外界环境的影响下,制作好的模板会出现上浮、隆起、断裂等情况,而这些情况发生的钢筋、预应力等施工完成后,无法更换,使得模板缝隙、稳定性发生变化,浇注底板时,模板间的缝隙会随着荷载的增加而不断的密实,弹性变形和塑性变形也随之增加,变形过大,就对水泥内部结构造成影响,产生面层裂缝。箱梁内模采用木模,内模骨架吊入内箱内整体拼装。骨架连接处均用铁钉、小木板等钉在一起,自身结构存不稳,同时内模板较长,横向、竖向无法正常加固,采用对顶、对拉等加固,容易胀模、暴模、模板。腹板在弧形架上铺方木竹胶板,方木不规则,铺放在弧形架上面就会形成缝隙或者悬空,存在较大的塑性变形量,且腹板倒角较大,砼料坍落度大,振捣时间长,腹板侧压力大,使得腹板出现较大的变形,甚至胀模、模板上浮、暴模,影响砼内部结构。浇注面板时,此时内模承受荷载最大,砼料直接压在内模上,内模的承载力和稳定性直接影响裂缝的产生,若模板刚度不足或者加固不牢,经常有出现内模顶板“大肚子”,顶撑骨架断裂,这些都直接对砼结构造成较大影响,形成裂缝。

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