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摘 要:钢筋混凝土箱涵在施工过程中, 易产生裂缝。其影响因素有: 温度应力, 原材料质量, 地基不均匀沉降, 模板支撑不稳, 结构配筋, 混凝土振捣及养护达 不到要求等。 针对东深疏水箱涵侧墙裂缝产生的原因,改进了施工方案, 加强了 各个环节的监控管理,消除了裂缝产生的原因。关键词:钢筋混凝土箱涵;裂缝;控制当钢筋混凝土箱涵用作疏水工程或地下通道工程时,要求具有足够的强度和良好 的防水性能。 从结构上看, 施工并不困难。 但要满足设计要求, 达到优良工程的 质量标准, 并非易事。特别是对钢筋混凝土箱涵易出现裂缝的问题,应引起足够 的重视。东深疏水箱涵工程在施工过程中,就出现了侧墙裂缝的问题。1. 工程概况 东深疏水箱涵工程位于惠阳市马安镇附近,为深圳市东部疏水工程的一个标段。 箱涵设计为现浇双孔钢筋混凝土结构,混凝土标号为C30 ,单孔断面:净宽净 高3240(m ),墙、底板、顶板厚度均为05m ,全长 943m ,每 23m为 一节,共 41 节。节与节之间设 3cm宽的沉降缝,沉降缝处设橡胶止水带。工程 地处西枝江一级阶地,地表为农田。地基顶面设计标高为69m ,处冲积层粘土 及砂层交接部位。冲积层粘土属中压缩性土。工程在1998年 6 月至 1999年 6 月期间施工 (见图 1 箱涵横截面构造示意) 。注:标高单位为 m图 1 箱涵横截面 构造示意单位: mm 2. 施工方案 (1)基坑开挖深度约 6m 。采用两台挖掘机接力开挖,自卸汽车运土。基坑边坡 坡度 11,在边坡中部设15m宽的操作平台,便于施工作业。 (2)采用木模板,钢支撑。模板经过设计后,在加工场地制作好,运至现场安 装。两模板之间用对拉螺栓连接。对拉螺栓用12 的钢筋制作(中间设止水钢 板),上下左右间距均为80cm 。 (3)箱涵混凝土采用商品混凝土,泵送。分两次浇注,先浇注底板混凝土,后 浇注侧墙和顶板混凝土。施工缝设在底板以上70cm处,缝中安装镀锌钢板止水 片(见图 2 箱涵横截面示意)。 (4)施工的重点是后浇部分,而后浇部分的施工重点是侧墙混凝土浇注。后浇 部分的侧墙深度为38m ,且顶板钢筋密布,浇注振捣十分困难。混合料用串筒 送入模板中, 每间隔 15m移动一次串筒。 串筒处的顶板钢筋先不绑扎,便于安 放串筒。待侧墙混凝土浇注完毕后,再绑扎钢筋。 图 2 箱涵横截面示意单位: m (5)侧墙混凝土以 50cm的层厚逐层浇注。 混合料从一端向另一端均匀地送入模 板中,定人定位用插式振动棒振捣。每层均按先边墙, 后中墙, 再另一边墙的顺 序,依次轮流浇注振捣。 (6) 侧墙浇注完成后, 紧接着浇注顶板混凝土。 从一端向另一端一次浇注成形。 (7)在顶板最后一道收浆后,用麻袋覆盖,人工浇水养护14d。 (8)非承重模板 3d 后拆除,承重模板14d后拆除。3. 试验段发现裂缝 为保证箱涵施工质量, 先进行试验段施工, 以便总结经验,确定合理的施工方案。 选取第 41 节为试验段,使用材料如下。混凝土:由远发混凝土公司提供商品混凝土,搅拌站距施工现场2km 。 砂石:砂石材料质量检验结果见表1。525水泥:烟台产,质量检验合格。粉 煤灰:珠海产,质量检验合格。 外加剂:深圳产,质量检验合格。钢筋:韶钢产线材,质量检验合格。 混凝土搅拌配合比见表2。分两次浇注箱涵混凝土,在底板以上70cm处设施工 缝。先浇注底板和70cm高的侧墙,相隔5d后浇注侧墙和顶板混凝土。养护3d 后,拆除外模板。通过对箱涵表面进行检查,发现箱涵侧墙在施工缝以上每隔 3m 7m有一条竖向长 3m左右的裂缝。缝宽01mm 03mm 贯穿整个墙厚。裂 缝位置的分布, 三侧墙均不相同。 每条裂缝的宽度也不一样。 但每条裂缝的长度 基本相同。 都是起于施工缝处, 止于侧墙与顶板相交处。施工缝处裂缝较宽,向 上逐渐变窄,最后在与顶板相接处消失(见图3 箱涵侧墙裂缝展开示意)。4. 裂缝原因分析 (1)对商品混凝土进行调查、分析通过对材料进行抽样检验,没有发现质量问 题。混凝土搅拌站距现场不到2km ,混凝土运输与等候时间之和约为15min 25min,现场测定混凝土的坍落度为10cm 14cm ,符合规范要求。又对混凝土试 块进行抗压、抗渗试验,均符合质量要求,混凝土不存在质量问题。(2)检查地基承载力情况基底土质为粘土,开挖基坑后,由质量监督站取三处 土样进行试验,允承载力分别为0253MPa ,0276MPa ,0297MPa ,都能满足 设计要求。经计算,箱体对土基的作用力为0048MPa 。试验段范围内没有软土 地基。箱涵两侧按规定设有排水边沟和积水井,用水泵及时抽出积水。 因此,人 工浇水养护不会对地基产生影响。通过以上分析, 地基承载力满足要求, 不会产 生不均匀沉降。对箱涵顶面四个角点的水平监测,也没有发现有下沉现象。(3)对支架进行检查防止因支撑不牢,混凝土在没有达到一定强度时,箱体产 生位移,使混凝土产生过大的剪应力而开裂。模板内支架为门式钢支架, 外斜撑 为钢支撑。经检查,没有发现损坏、滑移等现象。(4)由输送泵运送混凝土先浇注底板混凝土计115m3 ,相隔 5d 后,再浇注侧墙 及顶板混凝土计 180m3 。混凝土入模温度为3035,凝结过程中的最高温度 为 54。浇注速度 35m3 h,人工操作插式振动棒振捣。在顶板混凝土收浆后, 用麻袋覆盖,人工浇水养护。根据以上资料, 排除了混凝土质量, 地基承载力, 支架水平移动因素对混凝土裂 缝的影响,最有可能的是混凝土收缩及温度应力引起的裂缝。箱涵混凝土分两次 浇注,底板浇注后,对施工缝进行凿毛、清理,再绑扎侧墙、顶板钢筋,安装模 板。5d 后浇注侧墙及顶板混凝土。由于浇注混凝土是在中午进行,气温高。由 输送泵送入模板中振捣, 浇注速度快, 水泥在水化过程中释放出大量热量,积聚 在混凝土中,使混凝土体内的温度最高达到了54, 而环境温度白天 25左右, 夜间 16左右。最大温差达38,导致混凝土体积收缩过大。而在收缩时,遇到先期浇注的底板混凝土和结构钢筋的约束,不能形成整体收缩, 在侧墙混凝土 中产生巨大的拉应力,从而导致箱涵侧墙被拉裂。5. 控制措施 图 3 箱涵侧墙裂缝展开示意单位:m (1)根据现场气候情况和材料现状,每天早中晚、雨后都要对砂石材料抽样检 测。根据检测结果,及时调整配合比。 将粉煤灰用量增加到51kg,在满足施工和易性的条件下,将水灰比降至055。 (2)控制了混凝土搅拌时间,规定搅拌时间2min,不能过短,也不能过长。搅 拌时间短, 混合料拌合不均匀; 时间过长, 会破坏材料的结构。 如砂石材料被磨 损,混凝土配合比被改变等。 (3)将木模板更换为钢模板,以利散热。尽量缩短底板混凝土与侧墙混凝土浇 注的间隔时间。在底板混凝土浇注完成后,3d 之内浇注侧墙混凝土。这就要求 钢筋、模板工序改进操作方法,连续作业。 (4)在温度比较低的早、晚时间浇注混凝土,降低混凝土的入模温度。确保入 模温度控制在 30以内。采用降温、缓凝等措施降低水化热引起的温度上升, 将混凝土内的温度控制在50以内。 (5)现场振捣按部位责任到人,防止漏振、少振现象。底板、顶板浇筑速度可 适当加快,而侧墙浇注速度不易过快。一般控制在25m3 h,分层振捣,每层厚 30cm 。混凝土浇注时的倾落高度控制在2m以内。均匀出料,均匀放料,不能堆 积成堆,以免发生离析现象。振捣完成,通过检查后,再浇注上一层混凝土。 (6)改变了混凝土养护方法,设置了专用的自动喷水系统。在浇注混凝土时就 开始向模板上连续不断地喷水。由于水泥在水化过程中产生很大的热量,在浇注 过程中向侧墙模板喷水散热,以免混凝土由于温度过高, 体积膨胀过大, 在冷却 后体积收缩过大。 顶板在最后一道收浆后, 用麻袋覆盖后洒水。 养护时间 14d (见 图 4、图 5 喷水管制作示意图和喷水管布置横截面图)。由于采取了有效措施, 加强了各个环节的控制与管理,消除了箱体侧墙裂缝产生 的原因,施工进展顺利。 竣工验收被评为优良工程。 正式投入使用以来, 运行情 况良好。6. 结语 图 5 喷水管布置横截面示意 61 裂缝是钢筋混凝土箱涵致命的质量问题。特别是用作地下通道或疏水工程 的箱涵,一旦裂缝,很难修复。虽然现在有各种补缝措施,但效果并不理想。如 深圳某地下人行通道,由于裂缝漏水,无法使用。经过几次修补仍不尽人意。 62 影响钢筋混凝土箱涵裂缝的原因很多,其中温度应力为主要因素。在施工 实践中,要根据工程所处的环境条件,认真分析每一个影响因素, 采取相应的对 策和措施,钢筋混凝土箱涵施工裂缝是可以控制的。参考文献 1JTJ041-2000 公路桥涵施工技术规范北京:人民交通出版社,2000,1 2JTJ053-94 公路工程水泥混凝土试验规程北京人民交出版社,1994, 12 3邵容光主编结构设计原理北京:人民交通出版社,1988,12 (深圳市宝安区长筑路桥工程有限公司肖遂安)
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