内遂高速公路箱涵混凝土裂缝成因分析与质量控制

苏 万 喜

（葛洲坝集团第一工程有限公司 湖北 宜昌 ４４３００１）

摘 要：钢筋混凝土箱涵在施工过程中，由于混凝土温度应力，原材料及拌合物质量，地基地质状况，模板，钢筋，混凝土施工工艺等因素很容易产生裂缝。针对内遂高速公路箱涵侧墙裂缝产生的原因，改进施工方案，加强各个环节的监控管理，消除裂缝。

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关键词 ：钢筋混凝土箱涵裂缝；成因分析；质量控制

中图分类号：U416.216 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．03．０41

收稿日期：２０14－12-22

当钢筋混凝土箱涵用作疏水工程时，要求具有足够的强度和优质的防水性，以满足高速公路外来水排水通畅，确保高速公路在施工和运行阶段的安全。从箱涵结构上分析，施工难度并不是很大，但最终的施工质量要满足规范及设计要求，同时按业主要求质量上达到优良工程标准，对于施工质量控制上来说并不是那么简单。涉及考虑到涵洞排水功能，特别是四川腹地雨水多的特点，钢筋混凝土箱涵裂缝质量问题，不容小视。内遂高速公路第七标段箱涵工程在试验段施工过程中，就出现了侧墙裂缝的质量缺陷，但经过认真分析、制定相应措施后，箱涵裂缝的质量缺陷得到了控制和消除。

１ 工程简述

内遂高速公路第七标段位于四川省安岳县境内，工程地表表面多为农水田，箱涵地基顶面处于冲积层粘土及砂层交接部位。冲积层粘土属中压缩性土。

２ 试验段箱涵施工方案

钢筋混凝土箱涵试验段选择位于Ｋ６５＋３４５、Ｋ６９＋４６１两个地段的稻田处，设计箱涵为现浇单孔Ｃ３０钢筋混凝土结构，净宽×净高＝３．２×４．０（ｍ），墙、底板、顶板厚度均为０．５ｍ，每６ｍ设一道３ｃｍ宽的沉降缝，沉降缝处设橡胶止水带。

（１）钢筋混凝土箱涵施工基坑开挖深度约５~６ｍ，基槽开挖主要采用ＣＡＴ３６０液压挖掘机开挖，２０ｔ自卸汽车运输至指定堆土场，堆土场剧基坑边缘运距大于１Ｋｍ。施工过程中根据实际情况，基坑临时开挖边坡坡比暂定为不陡于１∶１，并于开挖边坡中部设不窄于２ｍ宽的马道，确保开挖边坡稳定的同时提供施工作业平台。

（２）箱涵混凝土施工模板采用木模板在模板加工厂制作，钢支撑作为纵横向围囹。拉条采用Φ１２的圆钢对拉螺栓连接。拉条上下左右间距均为８０ｃｍ。

（３）混凝土拌制采用现场已完建的强制式混凝土拌合系统拌合。施工总体顺序分两次浇筑，先浇筑箱涵底板，后浇筑箱涵侧墙和顶板。施工缝预留设置在底板以上７０ｃｍ处，施工缝中安装止水片。

（４）箱涵施工质量控制的重点是侧墙混凝土。后浇部分的侧墙深度为３．８ｍ，且顶板钢筋间距小于１５ｃｍ，混凝土下料及振捣施工难度较大。采用自制的溜槽送入仓内，每间隔２~３ｍ转移一次软筒。

（５）侧墙混凝土浇筑采用台阶法浇筑，浇筑层厚控制在５０ｃｍ左右。采用５０插入式振动棒振捣。

（６）侧墙浇筑完成后，紧接着浇筑箱涵顶板混凝土。浇筑顺序为从一端向另一端，一次成型。

（７）顶板浇筑完成后，即用外购的麻袋覆盖，人工浇水养护不少于１４ｄ。

（８）拆模时间控制。非承重模板３ｄ后拆除，承重模板１４ｄ后拆除。

３ 试验段出现裂缝

按照施工总体安排，为保证箱涵施工质量，先进行试验段施工，以便总结施工参数，确定合理的施工方案。试验段使用材料如下。

（１）混凝土。由７５０全自动强制式配料搅拌机供应混凝土，两台６ ｍ３砼罐车运输至施工现场，搅拌站距施工现场２ｋｍ。混凝土搅拌配合比见表１。

（２）砂石。砂石材料采用遂宁涪江机制砂及卵碎石，质量检验合格；水泥： Ｐ．Ｏ４２．５，四川天鹰水泥厂产，质量检验合格； 粉煤灰：为Ｉ级粉煤灰，四川威远产，质量检验合格。

（３）外加剂。为聚羧酸高性能减水剂，贵州星恒产，质量检验合格；钢筋：武钢产线材，质量检验合格。

浇筑完成后一周对试验段两处箱涵的质量进行专项检查，通过对箱涵的表面外观质量进行检查，结果发现箱涵侧墙在施工缝以上每个结构缝段都存在纵向长度长约３ｍ左右、缝宽０．１～０．３ｍｍ的表面裂缝。裂缝在箱涵侧墙平面位置上的分布，两侧墙均不相同。每条裂缝的宽度也有比较大的差异。但有规律的是，每条裂缝的长度大致相同。据观察，裂缝都是起于施工缝处，止于侧墙与顶板相汇处。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。

４ 裂缝成因分析

４．１ 混凝土原材料及拌合物因素分析

通过对混凝土原材料、施工过程等进行收据收集、数据核实、统计分析，通过对进场的原材料进行随机抽样检验，均不存在原材料不合格的现象。混凝土运距采用罐车运输，运距也小于２ｋｍ，水平运输与浇筑闲暇时间总和也小于１５～２５ｍｉｎ，现场测定混凝土拌合物的坍落度为１０～１４ｃｍ，以上各个检测指标均符合设计及规范要求。浇筑完成后通过对中间产品混凝土试块进行抗压、抗渗试验，检测值均符合设计及规范质量要求，排除了混凝土原材料及拌合物的质量因素。

４．２ 地基承载力因素分析

试验段两段箱涵均位于土质粘土的地基上，现场箱涵基坑开挖完成后，项目部委托四川省交通厅质量监督站现场随机取三处土样进行承载力试验，分别为０．２３４ＭＰａ，０．２８７ＭＰａ，０．３０１ＭＰａ，三个检测值均大于设计承载力要求。通过以上分析，地基承载力满足设计及规范要求，不存在不均匀沉降的可能。再加上变形测量监测，监测资料显示箱涵的顶点也无明显下沉现象。

由此，排除了地基承载力不足造成不均匀沉降导致箱涵产生裂缝的可能性。

４．３ 模板支架支撑因素分析

模板采用加工厂自制木模板，内支架采用自加工的门式钢支架，采用钢管作为纵横围囹，在施工过程中随时检查支架的变形情况并及时进行调整。经施工作业人员自检、班组复检、质检科终检，模板支架支撑体系具有足够的刚度和强度，在施工过程中也设有专人检查变形情况，均未发变形、滑移等现象。因而也排除了模板支架因素的影响。

４．４ 混凝土收缩及温度应力因素分析

施工时施工顺序为先浇筑底板混凝土，５个工作日后，后浇筑侧墙及顶板混凝土。混凝土从拌合机出楼在入仓时入仓温度为３０～３５℃，初凝过程通过测量箱涵体内最高温度为５６℃。混凝土入仓速度控制在８ ｍ３／ｈ以内，人工插入式振动棒振捣。浇筑完成后，采用麻袋覆盖保温，人工浇水养护。

根据以上资料分析得知，应排除混凝土原材料及拌合物因素分析、地基承载力因素分析、模板支架支撑因素分析三个因素的影响。最有可能导致裂缝的就是混凝土收缩及温度应力。箱涵混凝土施工顺序为两次浇筑，底板浇筑后， ５ｄ后浇筑侧墙及顶板混凝土。由于混凝土入仓温度及周围自然环境温度较高，浇筑后聚集在箱涵体内的水泥水化热大量释放，内外温差较大导致混凝土产生收缩。同时箱涵体受到底板已初凝的混凝土及钢筋的约束，从而产生巨大的拉应力，导致箱涵侧墙混凝土被拉裂，产生以上裂缝。

５ 质量控制措施

（１）加强原材料检测。施工时，根据现场实际情况，应加强对原材料的日常检测频率和力度，应该在每天及气候异常时对进场的混凝土原材料比如砂石骨料、外加剂、钢筋等原材料按照施工规范及设计要求进行一定频次的抽样检测。其贮存满足相应的产品贮存规定，禁止不合格材料进入拌和站。应根据检测的结果，调整施工配合比。

（２）温控措施。一是选用水化热低的中热硅酸盐水泥。二是采用预冷砼，以满足砼浇筑温度的要求。三是在满足施工图纸要求的砼强度、耐久性和和易性的前提下，改善砼骨料级配，加优质的掺和料和外加剂以适当减少单位水泥用量。四是砼水平运输采用砼搅拌车，尽量缩短砼运输时间，减少砼暴晒时间，加快砼的入仓覆盖速度。五是运输砼工具采取隔热遮阳措施，并定时用冷水冲洗车罐降温。

（３）雨季混凝土施工措施。一是加强对砂石骨料的含水率的测定及砼坍落度试验，以便及时调整砼拌合用水量，相应的增加测定次数，稳定砼的拌合质量。二是对运输车辆做好防雨措施。

（４）过程质量保证措施。砼由搅拌站集中供应；砼的配合比要经试验室试配确定，砼配合比的调整必须由试验室来完成；做好钢筋、模板及支撑、施工缝的检查验收，模板内的垃圾杂物等必须清理干净，办好隐检手续后方可申请浇筑砼；浇筑砼采用砼泵车直接布料；浇筑砼应连续进行，一次性浇筑完；振动棒振捣时要快插慢拔，均匀布点插捣，其间距不宜大于振动棒作用半径的１．５倍（布点间距由选用的振动棒的有效作用半径决定），并且做到不漏振。砼的振捣以表面不冒明显气泡为宜。砼振捣结束，砼表面需要找平压光，但是对施工缝处的砼需要进行拉毛处理；在砼浇筑的全过程中必须有钢筋工、木工、架子工来维护钢筋、模板（包括支撑）、脚手架的质量和安全稳定；在上层砼浇筑前，将下层砼上表面凿毛，剔掉施工缝处松散的砼块和浮浆、浮渣，使砼水平施工缝处形成干净的表面，第二次浇筑砼时提前２４h用水充分湿润，浇筑下层砼时先浇筑一层与砼同配合比的水泥砂浆；应在砼浇筑完１２ｈ内对砼加以覆盖；必须覆盖严密，保证棉毡内有冷凝水，使砼表面处于湿润状态，混凝土养护时间，不得少于７ｄ。

试验段结束后项目部通过质量专题会议， 分析了裂缝成因， 制定了专门的质量控制措施，专门对作业人员实施了质量技术交底，由于采取了一系列有效措施， 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， 施工进度进展顺利，施工质量得到了大幅提升。

６ 结语

造成钢筋混凝土箱涵裂缝的原因有很多，而且大部分不是由单一的因素引起的，通过在内遂高速公路施工过程中的切身体会和认识，笔者认为人为的质量因素只要加强现场监控，都可以消除，其中像温度应力这样的内在质量因素为主控因素。因此，在施工实践中，根据工程所处的自然环境条件，需要综合认真分析各个影响因素，采取合适的技术方案以及正确的对策和措施，钢筋混凝土箱涵甚至是其他混凝土建筑物的施工裂缝是可以控制并完全消除的。

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参考文献

１ 路桥集团第一公路工程局． ＪＴＪ０４１-２０００公路桥涵施工技术规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２０００

２ 交通部第二公路勘察设计院．ＪＴＪ０５３-９４公路工程水泥混凝土试验规程［Ｓ］．北京：人民交通出版社，１９９４

３ 邵容光．结构设计原理［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９８８

（责任编辑 何 丽）