关于控制混凝土桥涵薄壁墩台裂缝的体会
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一、工程概述
混凝土桥涵薄壁墩台是近年来高速公路、城市道路桥梁和高架桥普遍采用的一种下部构造型式，它具有构造简单、圬工数量省、施工便捷、造型美观和受力合理等优点，是一种可以充分发挥钢材和混凝土力学性能并降低工程造价的结构型式。
目前，随着高速公路和城市道路的发展，各类桥梁的宽度也在不断增加，如一般的四车道高速公路，路基宽在24m～26m，八车道高速公路的路基最宽的达到了42m，城市道路按规划也在六车道和八车道以上，桥面宽度一般也都超过30m。很多高速公路和市政道路，如广东的西部沿海高速公路、广湛高速公路、东莞市的港口大道、虎门港疏港大道等都大量地采用了钢筋混凝土薄壁轻型墩台结构。
二、混凝土裂缝主要原因分析
对应于这类宽桥面的钢筋混凝土薄壁轻型墩台，在以往按常规方法施工后，往往在墩台身极容易产生竖向裂缝，特别是在冬季气温较低、气候干燥的地区，这类裂缝是相当严重的。笔者在施工中发现，该类结构墩台身施工完成后普遍存在竖向裂缝，有部分墙身同时存在着横向裂缝。裂缝长短不一，有的甚至从底到顶贯穿整个墙身，其宽度一般在0.5mm～1.0mm左右。如施工完成的西部沿海高速公路和开阳高速公路的此类墩台身，就发现有较多地的裂缝存在。
根据有关专家和科研机构对关于混凝土裂缝成因的调查和研究，对于上述裂缝产生的主要原因如下：
1.台身混凝土在浇注后，由于墩台身基础(或承台)一般先于墩台身完成，而其混凝土的收缩已部分完成，其收缩速率已较墩台身大大降低，不可避免地会对墩台身混凝土收缩产生相应的约束。在环境降温、温差(主要是指台身与基础的温差)的共同作用下，会在台身的部分区域出现拉应变，墩台身拉应变的范围和数值将随这些因素而变化。在降温和混凝土收缩的共同作用下，悬臂板式墩台身会出现拉应力分布区，其区域和数值的大小与温降值、混凝土龄期、墩台身长度，墩台身与基础(承台)的温差有关。拉应力的最大值一般在台身中轴线上距台底约1.0m一1.5m，再向上逐渐削弱，最后变为压应力。由于降温作用的存在，拉应力的范围要比拉应变的范围大得多。剪应力的最大值出现在墩台身与基础的接触面上，在拉应变最大值处剪应力为零，点位再往上移，剪应力方向改变，但绝对值仍低于台底处，接近台顶时，剪应力的绝对值较小或接近于零；
2.混凝土施工时及施工完成后，在气温、混凝土体温、相对湿度、风速及太阳辐射热等外界因素的影响下，产生水分蒸发，当其蒸发速率大于混凝土的泌水率时，则产生塑性收缩裂缝；
3.混凝土体内的水泥与水发生化学反应而发生体积变化（产物的固相体积增大，而与反应前水泥与水的体积之和相比则减小，一般为7～8％），而产生化学收缩，因收缩而产生裂缝；
4.混凝土硬化期间由于水化放热产生温升而膨胀，到达温峰后降温时产生收缩变形。升温期因混凝土模量还很低，只产生较小的压应力，且因徐变作用而松弛；降温期收缩变形因弹模增长，而松弛作用减小，受约束时形成大得多的拉应力，当超过抗拉强度（断裂能）时出现开裂而产生裂缝。
5.地基承载力大小不一，使基础产生不均匀的沉降，因沉降而使台身产生沉降裂缝。
三、控制措施
根据以上原因，在东莞市的港口大道和虎门港疏港大道薄壁墩台身施工时，笔者和设计、施工单位共同研究，采取了一系列的施工控制措施，大大减少了裂缝的发生，取得了较好的效果，具体措施如下：
1.薄壁轻型墩台身的拉应力区域内，按受力钢筋考虑配置相应的φ16抗拉钢筋，钢筋水平布设，间距为l0，保护层厚度2.5；由于在竖向也有拉应力，所以在竖向也设置φ16的抗拉钢筋，间距为15。从而控制混凝土的凝固收缩和裂缝的开展。
2. 在满足混凝土强度要求的前提下，一般选择较普通水泥标号低一级的水化热较低的水泥，如采用水化热较低的32.5R级复合硅酸盐水泥替换42.5级普通硅酸盐水泥。
3.选择合理的施工配合比，根据外界不同的条件采用不同的水灰比（一般为0.35～0.4），塌落度控制在3～5范围内，以保证泌水与蒸发的平衡；
4.为防止混凝土水分蒸发过快，选择在适宜的气候下进行混凝土施工，一般选择下午4点以后开盘，尽量避免在中午太阳爆晒或大风天气浇筑混凝土。在浇筑混凝土时，加快浇筑速度，在其初凝前须完成浇筑，以尽量减少混凝土在空气中暴露的时间。在混凝土浇筑完成后，立即用湿润麻袋覆盖墙身顶面，待其达到终凝后，洒水养护，以保持其湿润状态，拆模时间较正常情况延长1～2天，且拆模后立即采用塑料薄膜进行封闭，以减少水分蒸发，尽可能消除因水分蒸发而产生的塑性收缩变形，从而防止裂缝的产生;
5.混凝土拌合用水采用温度较低的井水,必要时还需使用冰水,以降低混凝土入模温度, 从而降低混凝土硬化期间由于水化放热而产生的温升,达到降低混凝土内部与外界的温差,从而大大减少混凝土因热胀冷缩而产生的拉应力,以防止裂缝的产生;
6.加大地基承载力的检测密度,检测点按3m间距进行布设,以详细了解基坑承载力的分部情况,若承载力不满足设计要求或相差值较大,则采用换填或其它处理措施,以保证结构物沉降均匀,减少因沉降不均而产生沉降裂缝。
7.在允许的情况下增设墩台身变形缝，增设变形缝选在半幅路基中间位置（即一般为6.5m一道）。因为根据相关实验证明：短台身不仅受拉区要比长台身小，而且拉应变的峰值也比长台身低得多。所以，根据上部构造的布局(梁的截面形式、支座位置等)在适当的位置切断长台，基础采用整体连接，相邻墩台身间设置必要的变形缝，减少台身的收缩约束，降低其拉应力，从而有效地控制了台身的收缩裂缝的产生。
通过以上的施工控制措施，在东莞市港口大道和虎门港疏港大道桥梁的薄壁墩台施工完成后，经检查基本未发现有裂缝出现，取得了较好的效果。
四、结束语
水泥混凝土的发明和应用是人类认识自然、征服自然的一项伟大的成果，其耐久性和使用寿命始终是人类建筑界一直锲而不舍追求的主要目标，而混凝土裂缝就是影响其使用寿命和耐久性的主要原因，为此笔者认为只要有着认真、负责和科学的工作态度，根据自身客观条件和需求，实事求是，加强管理和研究，完全可以花较小的投入而消除大部分常见的混凝土裂缝，大大提高其耐久性和使用寿命。