專利名稱：長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁施工工藝，尤其涉及一種長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法。
背景技術：
大跨度變截面連續箱梁掛籃懸澆改為大節段支架現澆施工工藝時，即采用變截面連續箱梁懸臂狀態下的部分支架現澆工藝過程中，會有很多因素造成對結構裂縫的影響， 主要原因有以下幾種
1、荷載引起的裂縫。未按照設計和規范要求設置結構鋼筋規格、數量、間距和保護層， 特別是在張拉錨固部位、支座部位等；施工時塊件頂部隨意增加或改變施工荷載，導致塊件內部出現裂縫；局部應力集中的地方，如豎向預應力筋開口處、工作人孔處，張拉后，很容易沿著洞角的某一角度產生裂縫；
2、溫度變化引起的裂縫。溫度變化是產生表面裂縫的主要原因之一，混凝土具有熱脹冷縮的性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化時，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則會產生結構內應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在施工階段引起內外溫度變化的主要因素是混凝土凝固過程中產生的水化熱、驟然降溫及晝夜的較大溫差。3、混凝土收縮引起的裂縫。混凝土因收縮所引起的裂縫比較常見，在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發生混凝土收縮變形的主要原因。塑性收縮發生在施工過程中，混凝土澆筑后約4 5h，此時水泥水化反應激烈，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。在骨料下沉過程中若遇到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。如箱梁腹板與頂、底板交接處，因硬化前沉實不均勻，發生順腹板方向表面裂縫。在頂板的頂面，這種裂縫最常見。混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發，混凝土體積減小，稱為縮水收縮(干縮)。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，導致表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受的拉力超過其抗拉強度時，便產生干縮裂縫。4、支架模板變形引起的裂縫。由于支架豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土的抗拉強度而導致結構開裂。(1)由于主墩0#塊支架下基礎分別為混凝土承臺與原有地面，易發生差異沉降， 導致支架模板變形，而使砼出現裂縫。(2)支架豎向支撐及橫向固定不牢、預壓時間和預壓荷載不足，在混凝土澆筑過程中，支架發生不均勻沉降或水平位移，則混凝土在強度形成過程中會出現裂縫。(3)模板支撐不牢固或對拉螺桿強度不足，在混凝土澆筑過程中出現脹模等現象，導致混凝土出現裂縫。(4)沒有按照由遠及近的原則進行澆筑，以至發生支架不均勻沉降和變形，導致混凝土開裂。5、施工工藝質量引起的裂縫。施工質量的控制，是確保混凝土質量合格的重要保證，嚴格按照國家有關規范、技術標準進行施工，是保證結構安全耐用的前提和基礎。導致裂縫的常見工藝質量問題如下
(1)混凝土保護層過大，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫；
(2)混凝土拌和料計量、坍落度控制偏差、振搗不密實、不均勻等混凝土施工質量問題， 是產生縮性、干縮以及其它裂縫的根源之一。(3)骨料、水泥和外加劑堿含量檢測和控制不好，造成混凝土堿活性反應，混凝土局部膨脹開裂、鋼筋外露銹蝕，鋼筋銹蝕膨脹，進一步造成混凝土開裂；
(4)混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現收縮裂縫；相對于先澆段，沒有按照由遠及近的施工順序進行后澆段澆注容易在新老塊段結合處產生裂縫；
(5)張拉預應力不足或預應力損失過大，造成正截面垂直裂縫；預應力過大，導致混凝土壓應力儲備超過規范要求或沒有按設計和規范要求設置頂、底板上下層拉結鋼筋，降低了整體受力效果，導致混凝土崩裂、開裂脫落等。(6)合攏段兩側支架對梁底的摩阻力過大，限制梁體的變形，以至混凝土內部產生過大的拉應力，產生結構裂縫；臨時固定和約束裝置是否及時拆除則易產生次應力從而導致裂縫產生。
發明內容
針對上述影響因素，本發明公開一種詳細的長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法。1、針對荷載引起的裂縫控制措施。針對荷載引起的裂縫，所采取的措施主要是對應力集中部位的施工予以高度重視:0#塊支座部位鋼筋網片的層數及層距必須嚴格按設計要求進行檢查和控制，因該處鋼筋較密，振搗難度較大，在混凝土澆筑過程中，要適當的加大混凝土的坍落度，提高混凝土的和易性，安排專人負責振搗及檢查，確保混凝土密實。對于豎向、橫向預應力筋的張拉槽口，應嚴格按設計要求布設螺旋筋和其它防崩鋼筋；工作孔盡可能設置成圓孔，同時盡可能遠離張拉錨固區、預應力管道曲線拐點，四周應按規范設置構造鋼筋，以防止混凝土在槽口倒角度處產生裂縫。在混凝土強度形成過程中，嚴格控制塊件頂部的施工荷載，在預應力張拉和壓漿前，禁止在塊件頂面堆放鋼筋、模板等材料和設備，張拉后，為防止不平衡偏載，同樣應嚴格控制施工荷載的布置，尤其是成捆的鋼絞線、批量的半成品鋼筋，是比較常見的集中施工荷載。 2、溫度變化弓I起的裂縫控制措施。
為了有效防止水泥水化熱、日照溫差、驟然降溫(如干濕循環、驟雨)等溫度變化引起的裂縫，采取的預防和控制措施如下
(1)由于懸澆節段長度大，對混凝土的緩凝時間提出了更高的要求。因而，在混凝土配合比設計過程中采用加入緩凝劑的方法，延長水泥的水化硬化時間。使新拌混凝土在較長時間內保持塑性，以調節新拌混凝土的凝結時間。另外，為提高砼早期強度，箱梁砼采用C60 高強度混凝土。高強度超緩凝混凝土性能的主要影響因素為原材料和配合比參數。C60高強度混凝土質量要求是經過運輸到達施工現場和易性、粘聚性良好，不離析，坍落度保持在 180 士 20mm，同時必須滿足混凝土強度設計要求。(2 )優選混凝土原材料
A、水泥一般宜優先選取旋窯生產的強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥用量不宜大于500kg/m3 ；
B、細集料一般應優先選取級配良好、含泥量少、石英顆粒含量較多的江砂或河砂，細度模數最好在2. 6 3.1的范圍內；
C、粗集料建議使用兩級配或多級配質地堅硬的石子；飲用水一般可不經試驗直接使用，其他水拌制混凝土要注意不得含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質、油脂、糖類等。水的PH值應大于4;
D、配制高強混凝土時最常用的外加劑為高效減水劑。但摻高效減水劑的混凝土的坍落度損失一般較快，所以施工時宜采用二次摻入法或摻入相應的緩凝劑，以減少坍落度損失。另外，當最低溫度低于0度時，高效減水劑雖能增加和易性，其增加強度的作用會大大降低，因此，高效減水劑宜在春季、秋季使用。( 3)混凝土配合比設計與優化 A、C60混凝土的配制強度為
J鬚=Jc^k+ ΙΜ5σ =60. 0+1. 645X6. 0=69. 9MPa。B、配合比參數選取
C60箱梁混凝土水灰比一般控制在0. 3(Γ0. 33，砂率不超過39%，初凝時間控制在9 12小時。(4)在墩頂橫隔梁內設置冷卻水管，埋設時，每層水管的垂直進、出水口互相錯開， 間距1. 5mXl. 5m且出水口有調節流量的水閥和測溫設備。冷卻水管安裝時，要用鋼筋骨架固定牢靠，并做通水試驗。每層循環水管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即可在該層水管內通水。循環冷卻水的流量可控制在1.2 1.5 m3/h，通過控制流量大小，調節進出水口的溫差，使進、出水的溫差不大于6°C。(5)在橫隔梁預留通道孔附近嚴格按照設計和規范要求設置道周邊加強鋼筋，同時采用定型高強度水泥砂漿墊塊加密布置，確保橫向構造筋和箍筋的保護層。(6)根據澆筑階段環境溫度變化情況，采取不同的混凝土養護措施，非冬季施工采用全覆蓋潮濕養護，冬季施工采用全覆蓋保溫、保濕養護，必要時采用蒸汽養護，養護時間不得少于規范要求。(7)在合攏段合攏前48h，間隔池觀測一次橋梁軸線、標高和橋梁伸縮變化，確定變化最小時段，在該時段進行勁性骨架連接和合攏段混凝土澆筑。3、混凝土收縮引起的裂縫控制措施。
在腹板與頂板交界處容易出現混凝土塑性收縮產生的裂縫，這對于大于5米高的塊件在施工時尤其需要注意。一方面為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，降低混凝土坍落度，避免過長時間的攪拌，分層下灰并不宜太快，振搗要密實，澆筑到頂板時先澆筑頂板外側，最后澆筑與腹板的接觸面，給腹板混凝土一個收縮的時間，同時加強翼、腹板結合處的振搗。混凝土的縮水收縮產生的裂縫控制措施主要是拆模后混凝土表面的養護，若養護不當或不及時，表面失水，產生收縮裂縫，在養生期內必須要采取有效措施確保混凝土表面濕潤，本項目采用土工布覆蓋、安排專人用噴霧器和花灑對覆蓋后的混凝土進行保濕養護， 有效的防止了混凝土的干縮裂縫，但在土工布搭接不好的地方有輕微的干縮裂縫，所以，對于高標號混凝土的及時覆蓋和保濕是控制表面干縮裂縫的決定因素。4、支架模板變形弓I起的裂縫控制措施。(1)支架法施工中，支架的彈性和非彈性變形、地基的不均勻沉降，是產生附加應力和結構裂縫的關鍵因素之一，所以，需對支架的變形和穩定進行詳細的分析和計算，通過超載預壓以消除非彈性變形，并測出彈性變形值。(2)箱梁0#塊支架下差異沉降的控制
A、主墩承臺基坑回填時，設置三道20cm寬50cm高C25砼圈粱，圈粱間以及圈粱與原路面之間分2層回填夯實1:1碎石土至圈粱頂面，壓實度不小于93%，其上再用C15砼澆筑成IOcm砼路面并按規范養護，等砼達到設計強度后，施放支架位置，平鋪20#槽鋼作為支架基礎，槽鋼長度必須滿足跨越回填區，支撐在砼圈粱和原路面上，承臺基坑回填過程中，應注意排水并控制回填壓實前的含水量(視現場實際可適當摻入5飛％的石灰)，保障壓實度滿足要求。B、進行支架預壓，消除非彈性變形，并實測彈性變形值，以設置預拱度。節段支架安裝完畢后，對于0#塊，考慮到施工過程中臨時支墩受力較大，按照120%結構混凝土自重的預壓荷載對支架進行超載預壓并觀測沉降量。當連續3天變形沉降小于2mm的情況下， 我們認為支架的變形和地基的沉降已經消除。卸載后按照施工標高并考慮支架的彈性變形調整支架，考慮到支架在長期施工過程中，還會有微小的沉降變形，預留5mm預拋量作為安全儲備，防止支架長期變形對結構產生較大內力。之后進行支架緊固復位等下道工序施工， 并按照規范要求進行縱橫向穩定性加固。(3)大節段施工過程中的整體平衡和穩定控制
A、臨時固結支墩的設置；臨時支墩是大節段支架現澆箱梁最重要的受力體系，要承擔箱梁兩懸臂偶爾出現的不平衡荷載，是保證施工安全和懸臂傾覆穩定的重要措施。為了防止施工過程中某跨突然坍塌，造成在0#塊二側不平衡，在0#塊腹板下，借助承臺設置(4 根/幅)臨時固結鋼筋砼支墩，其頂部利用高標號硫磺砂漿和柱內外伸鋼筋，與0#塊形成固結體系，抵抗由于一側突然坍塌造成的不平衡彎矩和應力。當邊跨合攏后主跨合攏前，利用預埋在硫磺砂漿內的電熱絲，同步融化硫磺砂漿，對稱割除錨固鋼筋，完成體系轉換，轉入主跨合攏段施工。按照設計以及總體施工技術方案的要求，主跨和附跨的澆注必須對稱進行，在主跨合攏前方能解除0#塊的臨時固結支墩，故0#塊的臨時支墩必須承擔(合攏前)合攏墩之間的上部結構荷載以及施工荷載(包括溫度、風等引起的臨時荷載)。
B、其它節段澆筑箱梁支架的控制；支架施工過程中支架的承載和穩定是影響結構施工過程中平衡和穩定的關鍵，也是導致結構裂縫的重要因素之一，穩定支架的搭設方案必須經過承載力和穩定性驗算，滿足設計和規范要求。為確保箱梁底板的平順搭接，每段梁體支架模板搭設考慮向前一段已澆筑梁體搭接一段距離，搭接長度為原懸澆的一個節段。節段支架安裝完畢后，對于其它節段，則按照100%結構混凝土自重的預壓荷載進行預壓并觀測支架沉降量。C、拆除支架對梁體的影響由于支架在施工中僅承受本節段箱梁的自重，保證混凝土澆筑過程中施工穩定，因此在本節段預應力張拉完畢后，本節段箱梁就已經與原來的懸臂形成一個整體，不再需要支架進行支撐，而是由臨時支墩維持結構的穩定，支架就可以拆除。同時為了減少支架對箱梁的約束，保證混凝土的自由變形，也要求在施工完畢本節段后應盡快拆除支架，根據施工安排，在張拉完畢本一節段后，方可拆除前一節段的支架，(保留遠端5米左右支架，便于節段間的順接和整體線形的控制)，拆除時按照由懸臂端向固節端拆除的順序進行。在支架拆除過程中，盡可能的減少支架對成品箱梁節段的影響， 防止箱梁受到意外的荷載。(4)模板控制因梁體腹板較高，需對模板支撐需作詳細驗算，防止模板變形，在澆筑底板混凝土時，采取先澆注一定高度腹板，再澆筑底板和剩余腹板的順序，為防止從底板大面積的向上翻混凝土，可適當降低底板混凝土的坍落度，同時可采用壓倉板進行防護，在底腹板接口段混凝土穩定后，二次澆注底板時，不得對底板倒角處再進行振搗，以防止該處混凝土坍塌、出現空洞及裂縫。5、其它施工工藝質量引起的裂縫控制措施。針對可能引起施工裂縫的工藝因素，制定合理的工藝保障措施和預控方案，具體如下
(1)在底、腹板外側面采用高強度塑料墊塊或定型等標號砂漿墊塊，并合理分布，確保鋼筋保護層符合設計和規范要求，同時對外觀質量沒有影響；頂底板二層鋼筋間距和保護層偏差是導致施工裂縫多種因素的根源，適當增加投入，采用合理分布定位鋼筋的辦法，較好的控制了保護層偏差。(2)加強原材料的質量檢測、定期檢定計量器具、嚴格按照施工配合比和相關的規范要求進行混凝土拌制是保障混凝土施工質量的前提，做好混凝土下灰、振搗、養護等工序質量的技術交底和過程質量的監督和檢查。(3)水泥、骨料和外加劑的常規檢測必須包括堿含量，同時需檢測骨料硫酸鹽、氧化鎂和生石灰等含量，是防治混凝土結構癌癥——骨料膨脹裂縫最為有效的手段。(4)為保障新老混凝土結合面質量，對高標號混凝土大面積人工鑿毛工作量大，效率低下，質量難以保障，如果在結合面的模板上涂刷特別配置的長效緩凝劑，延緩結合面混凝土的凝固時間可達Mh以上，在達到拆模強度后，盡快拆模并鑿毛，能大大提高鑿毛工效和質量，提高結合效果和增強抵抗干縮裂縫的能力，但鑿毛后的結合面必須按照常規進行沖洗干凈。對于水平接縫處新混凝土澆筑前，在鑿毛、清潔后的結合面處按規范要求設置 IOmm厚同標號水泥砂漿，增強結合效果。
(5)除嚴格按規范要求進行預應力施工的各項工藝控制外，由于鋼絞線彈性模量對預應力伸長值影響很大，采用實測彈性模量計算和控制伸長值是防止預應力超張或不足的關鍵環節。對于豎向(精軋螺紋鋼)預應力的張拉，現場采用分批張拉、二次檢查補足應力的辦法進行預應力控制，防止應力損失或偏差過大，從而有效防止腹板正截面裂縫。嚴格檢查控制二層鋼筋網片的保護層、波紋管位置、拉結筋的數量、規格、位置是保障頂、底板整體受力的關鍵，結合預應力施加控制，是預防混凝土崩裂、脫落最簡單的途徑之一。(6)為減少大跨度、大節段現澆結構的施工支架和模板對梁底的摩阻影響，不宜采用滿堂支架，本項目施工在結合多位專家意見的基礎上，將滿堂支架改位局部支架，即在本節段預應力張拉和灌漿完成后，即拆除前一節段的支架，盡可能減少支架和底模板的對混凝土收縮和變形的約束，但在臨時固結支墩設計時，應考慮當前節段支架失效與施工荷載組合下的最不利工況。導致施工裂縫的施工工藝問題很多，除上述部分內容外，臨時固結體系的解除、預應力管道和錨固位置偏差、齒塊和錨口位置鋼筋設置、工作孔布置和加強等，或是多種原因的組合，都可能導致施工裂縫的產生。嚴格按照設計文件和現行規范的要求進行施工工藝的質量控制，在施工工藝的層面上能有效防止施工裂縫的產生。
具體實施例方式下面對本發明進行詳細的解釋分析。1、針對荷載引起的裂縫控制措施。針對荷載引起的裂縫，所采取的措施主要是對應力集中部位的施工予以高度重視:0#塊支座部位鋼筋網片的層數及層距必須嚴格按設計要求進行檢查和控制，因該處鋼筋較密，振搗難度較大，在混凝土澆筑過程中，要適當的加大混凝土的坍落度，提高混凝土的和易性，安排專人負責振搗及檢查，確保混凝土密實。對于豎向、橫向預應力筋的張拉槽口，應嚴格按設計要求布設螺旋筋和其它防崩鋼筋；工作孔盡可能設置成圓孔，同時盡可能遠離張拉錨固區、預應力管道曲線拐點，四周應按規范設置構造鋼筋，以防止混凝土在槽口倒角度處產生裂縫。在混凝土強度形成過程中，嚴格控制塊件頂部的施工荷載，在預應力張拉和壓漿前，禁止在塊件頂面堆放鋼筋、模板等材料和設備，張拉后，為防止不平衡偏載，同樣應嚴格控制施工荷載的布置，尤其是成捆的鋼絞線、批量的半成品鋼筋，是比較常見的集中施工荷載。2、溫度變化弓丨起的裂縫控制措施。為了有效防止水泥水化熱、日照溫差、驟然降溫(如干濕循環、驟雨)等溫度變化引起的裂縫，采取的預防和控制措施如下
(1)由于懸澆節段長度大，對混凝土的緩凝時間提出了更高的要求。因而，在混凝土配合比設計過程中采用加入緩凝劑的方法，延長水泥的水化硬化時間。使新拌混凝土在較長時間內保持塑性，以調節新拌混凝土的凝結時間。另外，為提高砼早期強度，箱梁砼采用C60 高強度混凝土。高強度超緩凝混凝土性能的主要影響因素為原材料和配合比參數。C60高強度混凝土質量要求是經過運輸到達施工現場和易性、粘聚性良好，不離析，坍落度保持在 180 士 20mm，同時必須滿足混凝土強度設計要求。
( 2 )優選混凝土原材料
A、水泥一般宜優先選取旋窯生產的強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥用量不宜大于500kg/m3 ；
B、細集料一般應優先選取級配良好、含泥量少、石英顆粒含量較多的江砂或河砂，細度模數最好在2. 6 3.1的范圍內；
C、粗集料建議使用兩級配或多級配質地堅硬的石子；飲用水一般可不經試驗直接使用，其他水拌制混凝土要注意不得含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質、油脂、糖類等。水的PH值應大于4;
D、配制高強混凝土時最常用的外加劑為高效減水劑。但摻高效減水劑的混凝土的坍落度損失一般較快，所以施工時宜采用二次摻入法或摻入相應的緩凝劑，以減少坍落度損失。另外，當最低溫度低于0度時，高效減水劑雖能增加和易性，其增加強度的作用會大大降低，因此，高效減水劑宜在春季、秋季使用。(3)混凝土配合比設計與優化 A、C60混凝土的配制強度為
J鬚=/^a + 1.645σ =60. 0+1. 645X6. 0=69. 9MPa。B、配合比參數選取
C60箱梁混凝土水灰比一般控制在0. 3(Γ0. 33，砂率不超過39%，初凝時間控制在9 12小時。(4)在墩頂橫隔梁內設置冷卻水管，埋設時，每層水管的垂直進、出水口互相錯開， 間距1. 5mXl. 5m且出水口有調節流量的水閥和測溫設備。冷卻水管安裝時，要用鋼筋骨架固定牢靠，并做通水試驗。每層循環水管被混凝土覆蓋并振搗完畢，即可在該層水管內通水。循環冷卻水的流量可控制在1.2 1.5 m3/h，通過控制流量大小，調節進出水口的溫差，使進、出水的溫差不大于6°C。(5)在橫隔梁預留通道孔附近嚴格按照設計和規范要求設置道周邊加強鋼筋，同時采用定型高強度水泥砂漿墊塊加密布置，確保橫向構造筋和箍筋的保護層。(6)根據澆筑階段環境溫度變化情況，采取不同的混凝土養護措施，非冬季施工采用全覆蓋潮濕養護，冬季施工采用全覆蓋保溫、保濕養護，必要時采用蒸汽養護，養護時間不得少于規范要求。(7)在合攏段合攏前48h，間隔池觀測一次橋梁軸線、標高和橋梁伸縮變化，確定變化最小時段，在該時段進行勁性骨架連接和合攏段混凝土澆筑。3、混凝土收縮引起的裂縫控制措施。在腹板與頂板交界處容易出現混凝土塑性收縮產生的裂縫，這對于大于5米高的塊件在施工時尤其需要注意。一方面為減小混凝土塑性收縮，施工時應控制水灰比，降低混凝土坍落度，避免過長時間的攪拌，分層下灰并不宜太快，振搗要密實，澆筑到頂板時先澆筑頂板外側，最后澆筑與腹板的接觸面，給腹板混凝土一個收縮的時間，同時加強翼、腹板結合處的振搗。混凝土的縮水收縮產生的裂縫控制措施主要是拆模后混凝土表面的養護，若養護不當或不及時，表面失水，產生收縮裂縫，在養生期內必須要采取有效措施確保混凝土表面濕潤，本項目采用土工布覆蓋、安排專人用噴霧器和花灑對覆蓋后的混凝土進行保濕養護，有效的防止了混凝土的干縮裂縫，但在土工布搭接不好的地方有輕微的干縮裂縫，所以，對于高標號混凝土的及時覆蓋和保濕是控制表面干縮裂縫的決定因素。4、支架模板變形弓I起的裂縫控制措施。(1)支架法施工中，支架的彈性和非彈性變形、地基的不均勻沉降，是產生附加應力和結構裂縫的關鍵因素之一，所以，需對支架的變形和穩定進行詳細的分析和計算，通過超載預壓以消除非彈性變形，并測出彈性變形值。(2)箱梁0#塊支架下差異沉降的控制
A、主墩承臺基坑回填時，設置三道20cm寬50cm高C25砼圈粱，圈粱間以及圈粱與原路面之間分2層回填夯實1:1碎石土至圈粱頂面，壓實度不小于93%，其上再用C15砼澆筑成IOcm砼路面并按規范養護，等砼達到設計強度后，施放支架位置，平鋪20#槽鋼作為支架基礎，槽鋼長度必須滿足跨越回填區，支撐在砼圈粱和原路面上，承臺基坑回填過程中，應注意排水并控制回填壓實前的含水量(視現場實際可適當摻入5飛％的石灰)，保障壓實度滿足要求。B、進行支架預壓，消除非彈性變形，并實測彈性變形值，以設置預拱度。節段支架安裝完畢后，對于0#塊，考慮到施工過程中臨時支墩受力較大，按照120%結構混凝土自重的預壓荷載對支架進行超載預壓并觀測沉降量。當連續3天變形沉降小于2mm的情況下， 我們認為支架的變形和地基的沉降已經消除。卸載后按照施工標高并考慮支架的彈性變形調整支架，考慮到支架在長期施工過程中，還會有微小的沉降變形，預留5mm預拋量作為安全儲備，防止支架長期變形對結構產生較大內力。之后進行支架緊固復位等下道工序施工， 并按照規范要求進行縱橫向穩定性加固。(3)大節段施工過程中的整體平衡和穩定控制
A、臨時固結支墩的設置；臨時支墩是大節段支架現澆箱梁最重要的受力體系，要承擔箱梁兩懸臂偶爾出現的不平衡荷載，是保證施工安全和懸臂傾覆穩定的重要措施。為了防止施工過程中某跨突然坍塌，造成在0#塊二側不平衡，在0#塊腹板下，借助承臺設置(4 根/幅)臨時固結鋼筋砼支墩，其頂部利用高標號硫磺砂漿和柱內外伸鋼筋，與0#塊形成固結體系，抵抗由于一側突然坍塌造成的不平衡彎矩和應力。當邊跨合攏后主跨合攏前，利用預埋在硫磺砂漿內的電熱絲，同步融化硫磺砂漿，對稱割除錨固鋼筋，完成體系轉換，轉入主跨合攏段施工。按照設計以及總體施工技術方案的要求，主跨和附跨的澆注必須對稱進行，在主跨合攏前方能解除0#塊的臨時固結支墩，故0#塊的臨時支墩必須承擔(合攏前)合攏墩之間的上部結構荷載以及施工荷載(包括溫度、風等引起的臨時荷載)。B、其它節段澆筑箱梁支架的控制；支架施工過程中支架的承載和穩定是影響結構施工過程中平衡和穩定的關鍵，也是導致結構裂縫的重要因素之一，穩定支架的搭設方案必須經過承載力和穩定性驗算，滿足設計和規范要求。為確保箱梁底板的平順搭接，每段梁體支架模板搭設考慮向前一段已澆筑梁體搭接一段距離，搭接長度為原懸澆的一個節段。節段支架安裝完畢后，對于其它節段，則按照100%結構混凝土自重的預壓荷載進行預壓并觀測支架沉降量。C、拆除支架對梁體的影響由于支架在施工中僅承受本節段箱梁的自重，保證混凝土澆筑過程中施工穩定，因此在本節段預應力張拉完畢后，本節段箱梁就已經與原來的懸臂形成一個整體，不再需要支架進行支撐，而是由臨時支墩維持結構的穩定，支架就可以拆除。同時為了減少支架對箱梁的約束，保證混凝土的自由變形，也要求在施工完畢本節段后應盡快拆除支架，根據施工安排，在張拉完畢本一節段后，方可拆除前一節段的支架，(保留遠端5米左右支架，便于節段間的順接和整體線形的控制)，拆除時按照由懸臂端向固節端拆除的順序進行。在支架拆除過程中，盡可能的減少支架對成品箱梁節段的影響， 防止箱梁受到意外的荷載。(4)模板控制因梁體腹板較高，需對模板支撐需作詳細驗算，防止模板變形，在澆筑底板混凝土時，采取先澆注一定高度腹板，再澆筑底板和剩余腹板的順序，為防止從底板大面積的向上翻混凝土，可適當降低底板混凝土的坍落度，同時可采用壓倉板進行防護，在底腹板接口段混凝土穩定后，二次澆注底板時，不得對底板倒角處再進行振搗，以防止該處混凝土坍塌、出現空洞及裂縫。5、其它施工工藝質量引起的裂縫控制措施。針對可能引起施工裂縫的工藝因素，制定合理的工藝保障措施和預控方案，具體如下
(1)在底、腹板外側面采用高強度塑料墊塊或定型等標號砂漿墊塊，并合理分布，確保鋼筋保護層符合設計和規范要求，同時對外觀質量沒有影響；頂底板二層鋼筋間距和保護層偏差是導致施工裂縫多種因素的根源，適當增加投入，采用合理分布定位鋼筋的辦法，較好的控制了保護層偏差。(2)加強原材料的質量檢測、定期檢定計量器具、嚴格按照施工配合比和相關的規范要求進行混凝土拌制是保障混凝土施工質量的前提，做好混凝土下灰、振搗、養護等工序質量的技術交底和過程質量的監督和檢查。(3)水泥、骨料和外加劑的常規檢測必須包括堿含量，同時需檢測骨料硫酸鹽、氧化鎂和生石灰等含量，是防治混凝土結構癌癥——骨料膨脹裂縫最為有效的手段。(4)為保障新老混凝土結合面質量，對高標號混凝土大面積人工鑿毛工作量大，效率低下，質量難以保障，如果在結合面的模板上涂刷特別配置的長效緩凝劑，延緩結合面混凝土的凝固時間可達Mh以上，在達到拆模強度后，盡快拆模并鑿毛，能大大提高鑿毛工效和質量，提高結合效果和增強抵抗干縮裂縫的能力，但鑿毛后的結合面必須按照常規進行沖洗干凈。對于水平接縫處新混凝土澆筑前，在鑿毛、清潔后的結合面處按規范要求設置 IOmm厚同標號水泥砂漿，增強結合效果。(5)除嚴格按規范要求進行預應力施工的各項工藝控制外，由于鋼絞線彈性模量對預應力伸長值影響很大，采用實測彈性模量計算和控制伸長值是防止預應力超張或不足的關鍵環節。對于豎向(精軋螺紋鋼)預應力的張拉，現場采用分批張拉、二次檢查補足應力的辦法進行預應力控制，防止應力損失或偏差過大，從而有效防止腹板正截面裂縫。嚴格檢查控制二層鋼筋網片的保護層、波紋管位置、拉結筋的數量、規格、位置是保障頂、底板整體受力的關鍵，結合預應力施加控制，是預防混凝土崩裂、脫落最簡單的途徑之一。(6)為減少大跨度、大節段現澆結構的施工支架和模板對梁底的摩阻影響，不宜采用滿堂支架，本項目施工在結合多位專家意見的基礎上，將滿堂支架改位局部支架，即在本
12節段預應力張拉和灌漿完成后，即拆除前一節段的支架，盡可能減少支架和底模板的對混凝土收縮和變形的約束，但在臨時固結支墩設計時，應考慮當前節段支架失效與施工荷載組合下的最不利工況。導致施工裂縫的施工工藝問題很多，除上述部分內容外，臨時固結體系的解除、預應力管道和錨固位置偏差、齒塊和錨口位置鋼筋設置、工作孔布置和加強等，或是多種原因的組合，都可能導致施工裂縫的產生。嚴格按照設計文件和現行規范的要求進行施工工藝的質量控制，在施工工藝的層面上能有效防止施工裂縫的產生。采用本方法能夠有效的縮短多少工期，節省了較多人力，節省了很多成本。例如武進大橋采用了長大節段現澆箱梁施工，與掛籃施工比較，可節約工期四個月，節約工期比:122 + 319X100%=38. 2%。節約成本31.6萬元，節約成本比31.16 + 204.76父100%=15.2 %。
權利要求
1.長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法，其特征在于所述的長大節段支架懸澆箱梁施工過程中結構裂縫的預防和控制方法包括荷載引起的裂縫控制法、溫度引起的裂縫控制法、混凝土收縮引起的裂縫控制法、支架模板變形引起的裂縫控制法；所述的支架模板變形引起的裂縫控制法包括如下步驟(1)對支架的變形和穩定進行詳細的分析與計算，通過超載預壓以消除非彈性變形，并測出彈性變形值；(2)箱梁0#塊支架下差異沉降的控制步驟如下a、主墩承臺基坑回填時，設置三道砼圈粱，圈粱之間以及圈粱與原路面之間分2 層回填夯實1 1碎石土至圈粱頂面，壓實度不小于93%，其上用C15砼澆筑后，平鋪槽鋼作為支架基礎；b、進行支架預壓，消除非彈性變形，并實測彈性變形值，以設置預拱度；(3)大節段施工過程中的整體平衡和穩定控制；a、臨時固結支墩的設置在0#塊腹板下，設置臨時姑姐鋼筋砼支墩，頂部利用高標號硫磺砂漿和柱內外伸鋼筋，與0#快形成固結體系；b、其他節段澆筑箱梁支架的控制在每段梁體支架模板搭設時考慮向前一段已澆筑梁體搭接一段距離，搭接長度為原懸澆的一個節段；c、拆除支架對梁體的影響張拉完畢本一節段后，拆除前一階段的支架，保留遠端 5米左右支架，便于節段間的順接和整體線形的控制，拆除按照由懸臂端向固節端拆除的順序進行；(4)模板控制在澆筑底板混凝土時，采取先澆注一定高度腹板，再澆注底板和剩余的順序，適當降低底板混凝土的坍落度，同時采用壓倉板進行防護，在底腹板接口段混凝土穩定后，二次澆注底板時，不得對底板倒角處再進行振搗。
2.根據權利要求1所述的長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法，其特征在于所述的荷載引起的裂縫控制法對應力集中部位的施工處，工作孔設置成圓孔，四周設置構造鋼筋。
3.根據權利要求1或2所述的長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法，其特征在于所述的溫度引起的裂縫控制法(1)選用合適的混凝土配比，在混凝土配合比設計過程中采用加入緩凝劑的方法， 箱梁砼采用C60高強度混凝土 ；(2)優選混凝土原材料水泥采用旋窯生產的的強度等級不低于42.5的硅酸鹽水泥， 水泥用量不大于500kg/m3 ；細集料一般采用細度模數最好在2. 6^3. 1范圍內；粗集料使用兩級配或多級配石子，水PH值應大于4 ；(3)混凝土配合比a、C60混凝土的配制強度為Jl-^ = XaJ + 1.645cr =60. 0+1. 645X6. 0=69. 9MPab、配合比參數選取C60箱梁混凝土水灰比一般控制在0. 3(Γ0. 33，砂率不超過39%，初凝時間控制在9 12小時(4)在墩頂橫隔梁內設置冷卻水管，每層水管的垂直進、處水口互相錯開。
4.循環冷卻水的流量可控制在1.2 1.51113/11，調節進、出水口的溫差不大于61；(5)在橫隔梁預留通道孔附近設置道周邊加強鋼筋，同時采用定型高強度水泥砂漿墊塊加密布置，確保橫向構造筋和箍筋的保護層；根據權利要求3所述的長大節段支架懸澆箱梁施工過程中結構裂縫的預防和控制方法，其特征在于所述的混凝土收縮引起的裂縫控制法采用土工布覆蓋、用噴霧器和花灑對覆蓋后的混凝土進行保濕養護。
5.根據權利要求1所述的長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法，其特征在于所述的支架模板變形引起的裂縫控制法中設置的圈粱為20cm寬50cm高C25砼圈粱。
全文摘要
長大節段支架懸澆箱梁結構裂縫的預防和控制方法，其特征在于所述的長大節段支架懸澆箱梁施工過程中結構裂縫的預防和控制方法包括荷載引起的裂縫控制法、溫度引起的裂縫控制法、混凝土收縮引起的裂縫控制法、支架模板變形引起的裂縫控制法；采用本方法能夠有效的縮短工期，節省了較多人力，節省了很多成本。
文檔編號E01D21/10GK102168407SQ201110069589
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者吳維莉, 徐寧倩, 徐立新, 毛軍喜 申請人:中交三航局第三工程有限公司