CN102168407B - 长大节段支架悬浇箱梁结构裂缝的预防和控制方法 - Google Patents

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Abstract

长大节段支架悬浇箱梁结构裂缝的预防和控制方法,其特征在于:所述的长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法包括荷载引起的裂缝控制法、温度引起的裂缝控制法、混凝土收缩引起的裂缝控制法、支架模板变形引起的裂缝控制法;采用本方法能够有效的缩短多少工期,节省了较多人力,节省了很多成本。

Description

长大节段支架悬浇箱梁结构裂缝的预防和控制方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁施工工艺,尤其涉及一种长大节段支架悬浇箱梁结构裂缝的预防和控制方法。
背景技术
大跨度变截面连续箱梁挂篮悬浇改为大节段支架现浇施工工艺时,即采用变截面连续箱梁悬臂状态下的部分支架现浇工艺过程中,会有很多因素造成对结构裂缝的影响,主要原因有以下几种:
1、荷载引起的裂缝。未按照设计和规范要求设置结构钢筋规格、数量、间距和保护层,特别是在张拉锚固部位、支座部位等;施工时块件顶部随意增加或改变施工荷载,导致块件内部出现裂缝;局部应力集中的地方,如竖向预应力筋开口处、工作人孔处,张拉后,很容易沿着洞角的某一角度产生裂缝;                                                                
2、温度变化引起的裂缝。温度变化是产生表面裂缝的主要原因之一,混凝土具有热胀冷缩的性质,当外部环境或结构内部温度发生变化时,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则会产生结构内应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在施工阶段引起内外温度变化的主要因素是混凝土凝固过程中产生的水化热、骤然降温及昼夜的较大温差。
3、混凝土收缩引起的裂缝。混凝土因收缩所引起的裂缝比较常见,在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝  土收缩变形的主要原因。
塑性收缩发生在施工过程中,混凝土浇筑后约4~5h,此时水泥水化反应激烈,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。在骨料下沉过程中若遇到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。如箱梁腹板与顶、底板交接处,因硬化前沉实不均匀,发生顺腹板方向表面裂缝。在顶板的顶面,这种裂缝最常见。
混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,混凝土体积减小,称为缩水收缩(干缩)。因混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,导致表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受的拉力超过其抗拉强度时,便产生干缩裂缝。
4、支架模板变形引起的裂缝。
由于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,超出混凝土的抗拉强度而导致结构开裂。
(1)由于主墩0#块支架下基础分别为混凝土承台与原有地面,易发生差异沉降,导致支架模板变形,而使砼出现裂缝。
(2)支架竖向支撑及横向固定不牢、预压时间和预压荷载不足,在混凝土浇筑过程中,支架发生不均匀沉降或水平位移,则混凝土在强度形成过程中会出现裂缝。
(3)模板支撑不牢固或对拉螺杆强度不足,在混凝土浇筑过程中出现胀模等现象,导致混凝土出现裂缝。
(4)没有按照由远及近的原则进行浇筑,以至发生支架不均匀沉降和变形,导致混凝土开裂。
5、施工工艺质量引起的裂缝。
施工质量的控制,是确保混凝土质量合格的重要保证,严格按照国家有关规范、技术标准进行施工,是保证结构安全耐用的前提和基础。导致裂缝的常见工艺质量问题如下:
(1)混凝土保护层过大,或乱踩已绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;
(2)混凝土拌和料计量、坍落度控制偏差、振捣不密实、不均匀等混凝土施工质量问题,是产生缩性、干缩以及其它裂缝的根源之一。
(3)骨料、水泥和外加剂碱含量检测和控制不好,造成混凝土碱活性反应,混凝土局部膨胀开裂、钢筋外露锈蚀,钢筋锈蚀膨胀,进一步造成混凝土开裂;
(4)混凝土分层或分段浇筑时,接头部位处理不好,易在新旧混凝土和施工缝之间出现收缩裂缝;相对于先浇段,没有按照由远及近的施工顺序进行后浇段浇注容易在新老块段结合处产生裂缝;
(5)张拉预应力不足或预应力损失过大,造成正截面垂直裂缝;预应力过大,导致混凝土压应力储备超过规范要求或没有按设计和规范要求设置顶、底板上下层拉结钢筋,降低了整体受力效果,导致混凝土崩裂、开裂脱落等。
(6)合拢段两侧支架对梁底的摩阻力过大,限制梁体的变形,以至混凝土内部产生过大的拉应力,产生结构裂缝;临时固定和约束装置是否及时拆除则易产生次应力从而导致裂缝产生。
发明内容
针对上述影响因素,本发明公开一种详细的长大节段支架悬浇箱梁结构裂缝的预防和控制方法。
1、针对荷载引起的裂缝控制措施。
针对荷载引起的裂缝,所采取的措施主要是对应力集中部位的施工予以高度重视:0#块支座部位钢筋网片的层数及层距必须严格按设计要求进行检查和控制,因该处钢筋较密,振捣难度较大,在混凝土浇筑过程中,要适当的加大混凝土的坍落度,提高混凝土的和易性,安排专人负责振捣及检查,确保混凝土密实。
对于竖向、横向预应力筋的张拉槽口,应严格按设计要求布设螺旋筋和其它防崩钢筋;工作孔尽可能设置成圆孔,同时尽可能远离张拉锚固区、预应力管道曲线拐点,四周应按规范设置构造钢筋,以防止混凝土在槽口倒角度处产生裂缝。
在混凝土强度形成过程中,严格控制块件顶部的施工荷载,在预应力张拉和压浆前,禁止在块件顶面堆放钢筋、模板等材料和设备,张拉后,为防止不平衡偏载,同样应严格控制施工荷载的布置,尤其是成捆的钢绞线、批量的半成品钢筋,是比较常见的集中施工荷载。
2、温度变化引起的裂缝控制措施。
为了有效防止水泥水化热、日照温差、骤然降温(如干湿循环、骤雨)等温度变化引起的裂缝,采取的预防和控制措施如下:
(1) 由于悬浇节段长度大,对混凝土的缓凝时间提出了更高的要求。因而,在混凝土配合比设计过程中采用加入缓凝剂的方法,延长水泥的水化硬化时间。使新拌混凝土在较长时间内保持塑性,以调节新拌混凝土的凝结时间。另外,为提高砼早期强度,箱梁砼采用C60高强度混凝土。高强度超缓凝混凝土性能的主要影响因素为原材料和配合比参数。C60高强度混凝土质量要求是经过运输到达施工现场和易性、粘聚性良好,不离析,坍落度保持在180±20mm,同时必须满足混凝土强度设计要求。
(2)优选混凝土原材料
A、水泥一般宜优先选取旋窑生产的强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,水泥用量不宜大于500kg/m3;
B、细集料一般应优先选取级配良好、含泥量少、石英颗粒含量较多的江砂或河砂,细度模数最好在2.6~3.1的范围内;
C、粗集料建议使用两级配或多级配质地坚硬的石子;饮用水一般可不经试验直接使用,其他水拌制混凝土要注意不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质、油脂、糖类等。水的PH值应大于4;
D、配制高强混凝土时最常用的外加剂为高效减水剂。但掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快,所以施工时宜采用二次掺入法或掺入相应的缓凝剂,以减少坍落度损失。另外,当最低温度低于0度时,高效减水剂虽能增加和易性,其增加强度的作用会大大降低,因此,高效减水剂宜在春季、秋季使用。
(3)混凝土配合比设计与优化
A、C60混凝土的配制强度为:
Figure 224401DEST_PATH_IMAGE001
=60.0+1.645×6.0=69.9MPa。
B、配合比参数选取
C60箱梁混凝土水灰比一般控制在0.30~0.33,砂率不超过39%,初凝时间控制在9~12小时。
(4)在墩顶横隔梁内设置冷却水管,埋设时,每层水管的垂直进、出水口互相错开,间距1.5m×1.5m且出水口有调节流量的水阀和测温设备。冷却水管安装时,要用钢筋骨架固定牢靠,并做通水试验。每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕,即可在该层水管内通水。循环冷却水的流量可控制在1.2~1.5 m3/h,通过控制流量大小,调节进出水口的温差,使进、出水的温差不大于6℃。
(5)在横隔梁预留通道孔附近严格按照设计和规范要求设置道周边加强钢筋,同时采用定型高强度水泥砂浆垫块加密布置,确保横向构造筋和箍筋的保护层。
(6)根据浇筑阶段环境温度变化情况,采取不同的混凝土养护措施,非冬季施工采用全覆盖潮湿养护,冬季施工采用全覆盖保温、保湿养护,必要时采用蒸汽养护,养护时间不得少于规范要求。
(7)在合拢段合拢前48h,间隔3h观测一次桥梁轴线、标高和桥梁伸缩变化,确定变化最小时段,在该时段进行劲性骨架连接和合拢段混凝土浇筑。
3、混凝土收缩引起的裂缝控制措施。
在腹板与顶板交界处容易出现混凝土塑性收缩产生的裂缝,这对于大于5米高的块件在施工时尤其需要注意。一方面为减小混凝土塑性收缩,施工时应控制水灰比,降低混凝土坍落度,避免过长时间的搅拌,分层下灰并不宜太快,振捣要密实,浇筑到顶板时先浇筑顶板外侧,最后浇筑与腹板的接触面,给腹板混凝土一个收缩的时间,同时加强翼、腹板结合处的振捣。
混凝土的缩水收缩产生的裂缝控制措施主要是拆模后混凝土表面的养护,若养护不当或不及时,表面失水,产生收缩裂缝,在养生期内必须要采取有效措施确保混凝土表面湿润,本项目采用土工布覆盖、安排专人用喷雾器和花洒对覆盖后的混凝土进行保湿养护,有效的防止了混凝土的干缩裂缝,但在土工布搭接不好的地方有轻微的干缩裂缝,所以,对于高标号混凝土的及时覆盖和保湿是控制表面干缩裂缝的决定因素。
4、支架模板变形引起的裂缝控制措施。
(1)支架法施工中,支架的弹性和非弹性变形、地基的不均匀沉降,是产生附加应力和结构裂缝的关键因素之一,所以,需对支架的变形和稳定进行详细的分析和计算,通过超载预压以消除非弹性变形,并测出弹性变形值。
(2)箱梁0#块支架下差异沉降的控制:
A、主墩承台基坑回填时,设置三道20cm宽50cm高C25砼圈粱,圈粱间以及圈粱与原路面之间分2层回填夯实1:1碎石土至圈粱顶面,压实度不小于93%,其上再用C15砼浇筑成10cm砼路面并按规范养护,等砼达到设计强度后,施放支架位置,平铺20#槽钢作为支架基础,槽钢长度必须满足跨越回填区,支撑在砼圈粱和原路面上,承台基坑回填过程中,应注意排水并控制回填压实前的含水量(视现场实际可适当掺入5~6%的石灰),保障压实度满足要求。
B、进行支架预压,消除非弹性变形,并实测弹性变形值,以设置预拱度。节段支架安装完毕后,对于0#块,考虑到施工过程中临时支墩受力较大,按照120%结构混凝土自重的预压荷载对支架进行超载预压并观测沉降量。当连续3天变形沉降小于2mm的情况下,我们认为支架的变形和地基的沉降已经消除。卸载后按照施工标高并考虑支架的弹性变形调整支架,考虑到支架在长期施工过程中,还会有微小的沉降变形,预留5mm预抛量作为安全储备,防止支架长期变形对结构产生较大内力。之后进行支架紧固复位等下道工序施工,并按照规范要求进行纵横向稳定性加固。
(3)大节段施工过程中的整体平衡和稳定控制
A、临时固结支墩的设置:;临时支墩是大节段支架现浇箱梁最重要的受力体系,要承担箱梁两悬臂偶尔出现的不平衡荷载,是保证施工安全和悬臂倾覆稳定的重要措施。为了防止施工过程中某跨突然坍塌,造成在0#块二侧不平衡,在0#块腹板下,借助承台设置(4根/幅)临时固结钢筋砼支墩,其顶部利用高标号硫磺砂浆和柱内外伸钢筋,与0#块形成固结体系,抵抗由于一侧突然坍塌造成的不平衡弯矩和应力。当边跨合拢后主跨合拢前,利用预埋在硫磺砂浆内的电热丝,同步融化硫磺砂浆,对称割除锚固钢筋,完成体系转换,转入主跨合拢段施工。
按照设计以及总体施工技术方案的要求,主跨和附跨的浇注必须对称进行,在主跨合拢前方能解除0#块的临时固结支墩,故0#块的临时支墩必须承担(合拢前)合拢墩之间的上部结构荷载以及施工荷载(包括温度、风等引起的临时荷载)。
B、其它节段浇筑箱梁支架的控制;支架施工过程中支架的承载和稳定是影响结构施工过程中平衡和稳定的关键,也是导致结构裂缝的重要因素之一,稳定支架的搭设方案必须经过承载力和稳定性验算,满足设计和规范要求。
为确保箱梁底板的平顺搭接,每段梁体支架模板搭设考虑向前一段已浇筑梁体搭接一段距离,搭接长度为原悬浇的一个节段。 
节段支架安装完毕后,对于其它节段,则按照100%结构混凝土自重的预压荷载进行预压并观测支架沉降量。
C、拆除支架对梁体的影响:由于支架在施工中仅承受本节段箱梁的自重,保证混凝土浇筑过程中施工稳定,因此在本节段预应力张拉完毕后,本节段箱梁就已经与原来的悬臂形成一个整体,不再需要支架进行支撑,而是由临时支墩维持结构的稳定,支架就可以拆除。
同时为了减少支架对箱梁的约束,保证混凝土的自由变形,也要求在施工完毕本节段后应尽快拆除支架,根据施工安排,在张拉完毕本一节段后,方可拆除前一节段的支架,(保留远端5米左右支架,便于节段间的顺接和整体线形的控制),拆除时按照由悬臂端向固节端拆除的顺序进行。在支架拆除过程中,尽可能的减少支架对成品箱梁节段的影响,防止箱梁受到意外的荷载。
(4)模板控制:因梁体腹板较高,需对模板支撑需作详细验算,防止模板变形,在浇筑底板混凝土时,采取先浇注一定高度腹板,再浇筑底板和剩余腹板的顺序,为防止从底板大面积的向上翻混凝土,可适当降低底板混凝土的坍落度,同时可采用压仓板进行防护,在底腹板接口段混凝土稳定后,二次浇注底板时,不得对底板倒角处再进行振捣,以防止该处混凝土坍塌、出现空洞及裂缝。
5、其它施工工艺质量引起的裂缝控制措施。
针对可能引起施工裂缝的工艺因素,制定合理的工艺保障措施和预控方案,具体如下:
(1)在底、腹板外侧面采用高强度塑料垫块或定型等标号砂浆垫块,并合理分布,确保钢筋保护层符合设计和规范要求,同时对外观质量没有影响;顶底板二层钢筋间距和保护层偏差是导致施工裂缝多种因素的根源,适当增加投入,采用合理分布定位钢筋的办法,较好的控制了保护层偏差。
(2)加强原材料的质量检测、定期检定计量器具、严格按照施工配合比和相关的规范要求进行混凝土拌制是保障混凝土施工质量的前提,做好混凝土下灰、振捣、养护等工序质量的技术交底和过程质量的监督和检查。
(3)水泥、骨料和外加剂的常规检测必须包括碱含量,同时需检测骨料硫酸盐、氧化镁和生石灰等含量,是防治混凝土结构癌症——骨料膨胀裂缝最为有效的手段。
(4)为保障新老混凝土结合面质量,对高标号混凝土大面积人工凿毛工作量大,效率低下,质量难以保障,如果在结合面的模板上涂刷特别配置的长效缓凝剂,延缓结合面混凝土的凝固时间可达24h以上,在达到拆模强度后,尽快拆模并凿毛,能大大提高凿毛工效和质量,提高结合效果和增强抵抗干缩裂缝的能力,但凿毛后的结合面必须按照常规进行冲洗干净。对于水平接缝处新混凝土浇筑前,在凿毛、清洁后的结合面处按规范要求设置10mm厚同标号水泥砂浆,增强结合效果。
(5)除严格按规范要求进行预应力施工的各项工艺控制外,由于钢绞线弹性模量对预应力伸长值影响很大,采用实测弹性模量计算和控制伸长值是防止预应力超张或不足的关键环节。对于竖向(精轧螺纹钢)预应力的张拉,现场采用分批张拉、二次检查补足应力的办法进行预应力控制,防止应力损失或偏差过大,从而有效防止腹板正截面裂缝。严格检查控制二层钢筋网片的保护层、波纹管位置、拉结筋的数量、规格、位置是保障顶、底板整体受力的关键,结合预应力施加控制,是预防混凝土崩裂、脱落最简单的途径之一。
(6)为减少大跨度、大节段现浇结构的施工支架和模板对梁底的摩阻影响,不宜采用满堂支架,本项目施工在结合多位专家意见的基础上,将满堂支架改位局部支架,即在本节段预应力张拉和灌浆完成后,即拆除前一节段的支架,尽可能减少支架和底模板的对混凝土收缩和变形的约束,但在临时固结支墩设计时,应考虑当前节段支架失效与施工荷载组合下的最不利工况。
导致施工裂缝的施工工艺问题很多,除上述部分内容外,临时固结体系的解除、预应力管道和锚固位置偏差、齿块和锚口位置钢筋设置、工作孔布置和加强等,或是多种原因的组合,都可能导致施工裂缝的产生。严格按照设计文件和现行规范的要求进行施工工艺的质量控制,在施工工艺的层面上能有效防止施工裂缝的产生。
具体实施方式
下面对本发明进行详细的解释分析。
1、针对荷载引起的裂缝控制措施。
针对荷载引起的裂缝,所采取的措施主要是对应力集中部位的施工予以高度重视:0#块支座部位钢筋网片的层数及层距必须严格按设计要求进行检查和控制,因该处钢筋较密,振捣难度较大,在混凝土浇筑过程中,要适当的加大混凝土的坍落度,提高混凝土的和易性,安排专人负责振捣及检查,确保混凝土密实。
对于竖向、横向预应力筋的张拉槽口,应严格按设计要求布设螺旋筋和其它防崩钢筋;工作孔尽可能设置成圆孔,同时尽可能远离张拉锚固区、预应力管道曲线拐点,四周应按规范设置构造钢筋,以防止混凝土在槽口倒角度处产生裂缝。
在混凝土强度形成过程中,严格控制块件顶部的施工荷载,在预应力张拉和压浆前,禁止在块件顶面堆放钢筋、模板等材料和设备,张拉后,为防止不平衡偏载,同样应严格控制施工荷载的布置,尤其是成捆的钢绞线、批量的半成品钢筋,是比较常见的集中施工荷载。
2、温度变化引起的裂缝控制措施。
为了有效防止水泥水化热、日照温差、骤然降温(如干湿循环、骤雨)等温度变化引起的裂缝,采取的预防和控制措施如下:
(1) 由于悬浇节段长度大,对混凝土的缓凝时间提出了更高的要求。因而,在混凝土配合比设计过程中采用加入缓凝剂的方法,延长水泥的水化硬化时间。使新拌混凝土在较长时间内保持塑性,以调节新拌混凝土的凝结时间。另外,为提高砼早期强度,箱梁砼采用C60高强度混凝土。高强度超缓凝混凝土性能的主要影响因素为原材料和配合比参数。C60高强度混凝土质量要求是经过运输到达施工现场和易性、粘聚性良好,不离析,坍落度保持在180±20mm,同时必须满足混凝土强度设计要求。
(2)优选混凝土原材料
A、水泥一般宜优先选取旋窑生产的强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,水泥用量不宜大于500kg/m3;
B、细集料一般应优先选取级配良好、含泥量少、石英颗粒含量较多的江砂或河砂,细度模数最好在2.6~3.1的范围内;
C、粗集料建议使用两级配或多级配质地坚硬的石子;饮用水一般可不经试验直接使用,其他水拌制混凝土要注意不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质、油脂、糖类等。水的PH值应大于4;
D、配制高强混凝土时最常用的外加剂为高效减水剂。但掺高效减水剂的混凝土的坍落度损失一般较快,所以施工时宜采用二次掺入法或掺入相应的缓凝剂,以减少坍落度损失。另外,当最低温度低于0度时,高效减水剂虽能增加和易性,其增加强度的作用会大大降低,因此,高效减水剂宜在春季、秋季使用。
(3)混凝土配合比设计与优化
A、C60混凝土的配制强度为:
=60.0+1.645×6.0=69.9MPa。
B、配合比参数选取
C60箱梁混凝土水灰比一般控制在0.30~0.33,砂率不超过39%,初凝时间控制在9~12小时。
(4)在墩顶横隔梁内设置冷却水管,埋设时,每层水管的垂直进、出水口互相错开,间距1.5m×1.5m且出水口有调节流量的水阀和测温设备。冷却水管安装时,要用钢筋骨架固定牢靠,并做通水试验。每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕,即可在该层水管内通水。循环冷却水的流量可控制在1.2~1.5 m3/h,通过控制流量大小,调节进出水口的温差,使进、出水的温差不大于6℃。
(5)在横隔梁预留通道孔附近严格按照设计和规范要求设置道周边加强钢筋,同时采用定型高强度水泥砂浆垫块加密布置,确保横向构造筋和箍筋的保护层。
(6)根据浇筑阶段环境温度变化情况,采取不同的混凝土养护措施,非冬季施工采用全覆盖潮湿养护,冬季施工采用全覆盖保温、保湿养护,必要时采用蒸汽养护,养护时间不得少于规范要求。
(7)在合拢段合拢前48h,间隔3h观测一次桥梁轴线、标高和桥梁伸缩变化,确定变化最小时段,在该时段进行劲性骨架连接和合拢段混凝土浇筑。
3、混凝土收缩引起的裂缝控制措施。
在腹板与顶板交界处容易出现混凝土塑性收缩产生的裂缝,这对于大于5米高的块件在施工时尤其需要注意。一方面为减小混凝土塑性收缩,施工时应控制水灰比,降低混凝土坍落度,避免过长时间的搅拌,分层下灰并不宜太快,振捣要密实,浇筑到顶板时先浇筑顶板外侧,最后浇筑与腹板的接触面,给腹板混凝土一个收缩的时间,同时加强翼、腹板结合处的振捣。
混凝土的缩水收缩产生的裂缝控制措施主要是拆模后混凝土表面的养护,若养护不当或不及时,表面失水,产生收缩裂缝,在养生期内必须要采取有效措施确保混凝土表面湿润,本项目采用土工布覆盖、安排专人用喷雾器和花洒对覆盖后的混凝土进行保湿养护,有效的防止了混凝土的干缩裂缝,但在土工布搭接不好的地方有轻微的干缩裂缝,所以,对于高标号混凝土的及时覆盖和保湿是控制表面干缩裂缝的决定因素。
4、支架模板变形引起的裂缝控制措施。
(1)支架法施工中,支架的弹性和非弹性变形、地基的不均匀沉降,是产生附加应力和结构裂缝的关键因素之一,所以,需对支架的变形和稳定进行详细的分析和计算,通过超载预压以消除非弹性变形,并测出弹性变形值。
(2)箱梁0#块支架下差异沉降的控制:
A、主墩承台基坑回填时,设置三道20cm宽50cm高C25砼圈粱,圈粱间以及圈粱与原路面之间分2层回填夯实1:1碎石土至圈粱顶面,压实度不小于93%,其上再用C15砼浇筑成10cm砼路面并按规范养护,等砼达到设计强度后,施放支架位置,平铺20#槽钢作为支架基础,槽钢长度必须满足跨越回填区,支撑在砼圈粱和原路面上,承台基坑回填过程中,应注意排水并控制回填压实前的含水量(视现场实际可适当掺入5~6%的石灰),保障压实度满足要求。
B、进行支架预压,消除非弹性变形,并实测弹性变形值,以设置预拱度。节段支架安装完毕后,对于0#块,考虑到施工过程中临时支墩受力较大,按照120%结构混凝土自重的预压荷载对支架进行超载预压并观测沉降量。当连续3天变形沉降小于2mm的情况下,我们认为支架的变形和地基的沉降已经消除。卸载后按照施工标高并考虑支架的弹性变形调整支架,考虑到支架在长期施工过程中,还会有微小的沉降变形,预留5mm预抛量作为安全储备,防止支架长期变形对结构产生较大内力。之后进行支架紧固复位等下道工序施工,并按照规范要求进行纵横向稳定性加固。
(3)大节段施工过程中的整体平衡和稳定控制
A、临时固结支墩的设置:;临时支墩是大节段支架现浇箱梁最重要的受力体系,要承担箱梁两悬臂偶尔出现的不平衡荷载,是保证施工安全和悬臂倾覆稳定的重要措施。为了防止施工过程中某跨突然坍塌,造成在0#块二侧不平衡,在0#块腹板下,借助承台设置(4根/幅)临时固结钢筋砼支墩,其顶部利用高标号硫磺砂浆和柱内外伸钢筋,与0#块形成固结体系,抵抗由于一侧突然坍塌造成的不平衡弯矩和应力。当边跨合拢后主跨合拢前,利用预埋在硫磺砂浆内的电热丝,同步融化硫磺砂浆,对称割除锚固钢筋,完成体系转换,转入主跨合拢段施工。
按照设计以及总体施工技术方案的要求,主跨和附跨的浇注必须对称进行,在主跨合拢前方能解除0#块的临时固结支墩,故0#块的临时支墩必须承担(合拢前)合拢墩之间的上部结构荷载以及施工荷载(包括温度、风等引起的临时荷载)。
B、其它节段浇筑箱梁支架的控制;支架施工过程中支架的承载和稳定是影响结构施工过程中平衡和稳定的关键,也是导致结构裂缝的重要因素之一,稳定支架的搭设方案必须经过承载力和稳定性验算,满足设计和规范要求。
为确保箱梁底板的平顺搭接,每段梁体支架模板搭设考虑向前一段已浇筑梁体搭接一段距离,搭接长度为原悬浇的一个节段。 
节段支架安装完毕后,对于其它节段,则按照100%结构混凝土自重的预压荷载进行预压并观测支架沉降量。
C、拆除支架对梁体的影响:由于支架在施工中仅承受本节段箱梁的自重,保证混凝土浇筑过程中施工稳定,因此在本节段预应力张拉完毕后,本节段箱梁就已经与原来的悬臂形成一个整体,不再需要支架进行支撑,而是由临时支墩维持结构的稳定,支架就可以拆除。
同时为了减少支架对箱梁的约束,保证混凝土的自由变形,也要求在施工完毕本节段后应尽快拆除支架,根据施工安排,在张拉完毕本一节段后,方可拆除前一节段的支架,(保留远端5米左右支架,便于节段间的顺接和整体线形的控制),拆除时按照由悬臂端向固节端拆除的顺序进行。在支架拆除过程中,尽可能的减少支架对成品箱梁节段的影响,防止箱梁受到意外的荷载。
(4)模板控制:因梁体腹板较高,需对模板支撑需作详细验算,防止模板变形,在浇筑底板混凝土时,采取先浇注一定高度腹板,再浇筑底板和剩余腹板的顺序,为防止从底板大面积的向上翻混凝土,可适当降低底板混凝土的坍落度,同时可采用压仓板进行防护,在底腹板接口段混凝土稳定后,二次浇注底板时,不得对底板倒角处再进行振捣,以防止该处混凝土坍塌、出现空洞及裂缝。
5、其它施工工艺质量引起的裂缝控制措施。
针对可能引起施工裂缝的工艺因素,制定合理的工艺保障措施和预控方案,具体如下:
(1)在底、腹板外侧面采用高强度塑料垫块或定型等标号砂浆垫块,并合理分布,确保钢筋保护层符合设计和规范要求,同时对外观质量没有影响;顶底板二层钢筋间距和保护层偏差是导致施工裂缝多种因素的根源,适当增加投入,采用合理分布定位钢筋的办法,较好的控制了保护层偏差。
(2)加强原材料的质量检测、定期检定计量器具、严格按照施工配合比和相关的规范要求进行混凝土拌制是保障混凝土施工质量的前提,做好混凝土下灰、振捣、养护等工序质量的技术交底和过程质量的监督和检查。
(3)水泥、骨料和外加剂的常规检测必须包括碱含量,同时需检测骨料硫酸盐、氧化镁和生石灰等含量,是防治混凝土结构癌症——骨料膨胀裂缝最为有效的手段。
(4)为保障新老混凝土结合面质量,对高标号混凝土大面积人工凿毛工作量大,效率低下,质量难以保障,如果在结合面的模板上涂刷特别配置的长效缓凝剂,延缓结合面混凝土的凝固时间可达24h以上,在达到拆模强度后,尽快拆模并凿毛,能大大提高凿毛工效和质量,提高结合效果和增强抵抗干缩裂缝的能力,但凿毛后的结合面必须按照常规进行冲洗干净。对于水平接缝处新混凝土浇筑前,在凿毛、清洁后的结合面处按规范要求设置10mm厚同标号水泥砂浆,增强结合效果。
(5)除严格按规范要求进行预应力施工的各项工艺控制外,由于钢绞线弹性模量对预应力伸长值影响很大,采用实测弹性模量计算和控制伸长值是防止预应力超张或不足的关键环节。对于竖向(精轧螺纹钢)预应力的张拉,现场采用分批张拉、二次检查补足应力的办法进行预应力控制,防止应力损失或偏差过大,从而有效防止腹板正截面裂缝。严格检查控制二层钢筋网片的保护层、波纹管位置、拉结筋的数量、规格、位置是保障顶、底板整体受力的关键,结合预应力施加控制,是预防混凝土崩裂、脱落最简单的途径之一。
(6)为减少大跨度、大节段现浇结构的施工支架和模板对梁底的摩阻影响,不宜采用满堂支架,本项目施工在结合多位专家意见的基础上,将满堂支架改位局部支架,即在本节段预应力张拉和灌浆完成后,即拆除前一节段的支架,尽可能减少支架和底模板的对混凝土收缩和变形的约束,但在临时固结支墩设计时,应考虑当前节段支架失效与施工荷载组合下的最不利工况。
导致施工裂缝的施工工艺问题很多,除上述部分内容外,临时固结体系的解除、预应力管道和锚固位置偏差、齿块和锚口位置钢筋设置、工作孔布置和加强等,或是多种原因的组合,都可能导致施工裂缝的产生。严格按照设计文件和现行规范的要求进行施工工艺的质量控制,在施工工艺的层面上能有效防止施工裂缝的产生。
采用本方法能够有效的缩短多少工期,节省了较多人力,节省了很多成本。
例如:武进大桥采用了长大节段现浇箱梁施工,与挂篮施工比较,可节约工期四个月,节约工期比:122÷319×100%=38.2%。
节约成本31.6万元,节约成本比:31.16÷204.76×100%=15.2 %。

Claims (5)

1.长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法,其特征在于:所述的长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法包括荷载引起的裂缝控制法、温度引起的裂缝控制法、混凝土收缩引起的裂缝控制法、支架模板变形引起的裂缝控制法;所述的支架模板变形引起的裂缝控制法包括如下步骤:
(1)对支架的变形和稳定进行详细的分析与计算,通过超载预压以消除非弹性变形,并测出弹性变形值;
(2)箱梁0#块支架下差异沉降的控制步骤如下:
     a、主墩承台基坑回填时,设置三道砼圈梁,圈梁之间以及圈梁与原路面之间分2层回填夯实1:1碎石土至圈梁顶面,压实度不小于93%,其上用C15砼浇筑后,平铺槽钢作为支架基础;
     b、进行支架预压,消除非弹性变形,并实测弹性变形值,以设置预拱度;
(3)大节段施工过程中的整体平衡和稳定控制;
     a、临时固结支墩的设置:在0#块腹板下,设置临时固结钢筋砼支墩,顶部利用高标号硫磺砂浆和柱内外伸钢筋,与0#块形成固结体系;
     b、其他节段浇筑箱梁支架的控制:在每段梁体支架模板搭设时考虑向前一段已浇筑梁体搭接一段距离,搭接长度为原悬浇的一个节段;
    c、拆除支架对梁体的影响:张拉完毕本一节段后,拆除前一节段的支架,保留远端5米左右支架,便于节段间的顺接和整体线形的控制,拆除按照由悬臂端向固节端拆除的顺序进行;
(4)模板控制:在浇筑底板混凝土时,采取先浇注一定高度腹板,再浇注底板和剩余的顺序,适当降低底板混凝土的坍落度,同时采用压仓板进行防护,在底腹板接口段混凝土稳定后,二次浇注底板时,不得对底板倒角处再进行振捣。
2.根据权利要求1所述的长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法,其特征在于:所述的荷载引起的裂缝控制法:对应力集中部位的施工处,工作孔设置成圆孔,四周设置构造钢筋。
3.根据权利要求1或2所述的长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法,其特征在于:所述的温度引起的裂缝控制法:
    (1)选用合适的混凝土配比,在混凝土配合比设计过程中采用加入缓凝剂的方法,箱梁砼采用C60高强度混凝土;
(2)优选混凝土原材料:水泥采用旋窑生产的强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥,水泥用量不大于500kg/m3;细集料采用细度模数在2.6~3.1范围内;粗集料使用多级配石子,水PH值应大于4;
(3)混凝土配合比:
a、C60混凝土的配制强度为:
=60.0+1.645×6.0=69.9MPa;
 b、配合比参数选取
C60箱梁混凝土水灰比控制在0.30~0.33,砂率不超过39%,初凝时间控制在9~12小时;
(4)在墩顶横隔梁内设置冷却水管,每层水管的垂直进、出水口互相错开,
循环冷却水的流量控制在1.2~1.5m3/h,调节进、出水口的温差不大于6℃;
(5)在横隔梁预留通道孔附近设置道周边加强钢筋,同时采用定型高强度水泥砂浆垫块加密布置,确保横向构造筋和箍筋的保护层。
4.根据权利要求3所述的长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法,其特征在于:所述的混凝土收缩引起的裂缝控制法:采用土工布覆盖、用喷雾器和花洒对覆盖后的混凝土进行保湿养护。
5.根据权利要求1所述的长大节段支架悬浇箱梁施工过程中结构裂缝的预防和控制方法,其特征在于:所述的支架模板变形引起的裂缝控制法中设置的圈梁为20cm宽50cm高C25砼圈梁。
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