高速铁路箱梁预制施工裂缝防控技术

   高速铁路箱梁预制施工裂缝防控技术

杨小龙

中铁上海工程局集团有限公司第一机械化施工分公司

安徽省芜湖市241000

摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，铁路工程也蓬勃发展起来。高速铁路在建设中通常为严格控制地基沉降、少占用农田、保护环境、跨越大江大河等障碍，在桥梁和路基工程技术比较之后，认为铁路桥梁是保证高速铁路平稳可靠运行的最有效的结构形式。在铁路桥梁工程中，根据高速铁路工期和技术要求，预制箱梁无疑是桥梁建设中的重要工作，预制箱梁质量直接关系到整个高铁的建设质量，因此对箱梁预制过程中的质量管理和缺陷预防显得尤为重要。

关键词：高速铁路；箱梁预制；施工裂缝；防控技术

引言

交通道路建设是我国整体经济建设工程中的重要保障,为国民经济的发展提供重要了强有力的支持。随着我国交通工程建设的不断发展和进步,桥梁的整体结构和构建形式及其主要功能越来越复杂,经过长期使用,桥梁结构便出现了很多问题，其中预应力混凝土预制箱梁裂缝是威胁桥梁道路安全的重要因素。对于如何提高桥梁道路建设的安全性，如何对桥梁结构的进行更好的维护和保养，对整体桥梁工程建设具有十分重要作用，这也是本文主要论述的重点。

1高速铁路箱梁预制施工裂缝原因

裂缝大致可分为两大类:荷载作用下的裂缝和非荷载作用下的裂缝。裂缝均在拆模之后出现，在此期间结构无任何受力，因此可以判断这些裂缝为非结构裂缝，从而排除是由于结构受力而产生的裂缝,这个阶段可能导致结构发生变形的因素有：设计、基座沉降变形、温度、混凝土、施工方法、环境等。当这些因素导致的变形受到外界约束或不协调变形时，结构内部就会产生拉应力，当拉应力超过抗拉强度后便会产生裂缝。具体针对本桥，从开始浇筑到产生裂缝，由于许多因素是交织在一起的,很难明确区分某条裂缝具体是由哪种因素引起的，在先后通过基座浇筑前和浇筑后的测量结果排除了基座沉降变形，同一个项目其他桥梁所用已施工相同箱梁通用图排除了设计原因。对施工现场的混凝土质量、所用的施工工艺、同样的预制场地的分析后，排除了这几种情况造成裂缝的可能，最终确定是由于温差过大导致裂缝的产生。经了解现场施工过程，高度怀疑是混凝土浇筑完成后，箱梁拆模前后现场用现抽的井水直接进行养生。经现场测温，用井水直接养生的温度在5℃-8℃之间，而浇筑后混凝土水化热温度达到20℃-65℃。混凝土表面温度下降很快，温度的下降造成混凝土表面收缩。对腹板、底板而言，由于其表面与外界接触面积大，同时腹板、底板的厚度相对来说比较小，表面与外界接触，湿度大，当温度下降时，腹板、底板变形收缩小，底面与预制台座接触，底面受到预制台座的弹性约束，表面混凝土产生的拉应力过大，因此产生裂缝。

2高速铁路箱梁预制施工裂缝防控技术

2.1优化施工材料

预应力混凝土连续箱梁的裂缝产生，很多程度上是由混凝土的性能决定的。混凝土质量受到骨料、水泥和外加剂等原材料的影响。而这些材料又会受到原材料产地的影响。不同地区由于环境不同，材料的性能和酸碱会出现差异。混凝土在拌和过程中由于材料碱活性的高低不同，会对箱梁的钢筋骨架造成一定的腐蚀，钢筋的损伤会减弱箱梁的整体的承载能力，箱梁慢慢发生变形，当达到一定程度时裂缝就会出现。所以，选择原材料时，一定严格控制其成分，减量选用碱活性较小的材料。不仅如此，材料的集配也会对混凝土的品质造成影响，例如：粗骨料的针片状含量和细骨料的品质。在高品质混凝土生产中，不可使用天然砂,由于天然砂的质量无法把控，所以必须采用符合要求的机制砂。通过合理的级配保证混凝土的质量，减少箱梁裂缝的产生。除此之外，混凝土的外加剂会对混凝土的性能造成改变，所以合理的使用外加剂能够优化混凝土的性能，从而减少裂缝出现的几率。

2.2严格管控浇筑前施工过程

预防箱梁裂缝的产生不仅需要控制材料，同时要对混凝土浇筑前的施工过程严格管控。在现浇箱梁中，首先就是支架和模板的安装。箱梁的施工要在支架上进行，所以其稳定性决定了施工过程的安全和箱梁的最终的质量。在支架安装前，要对地基进行处理，消除沉降和弹性形变，同时模板支架的刚度必须满足施工需要，对支架体系和地基的承载能力进行验算和预压。在预制箱梁中，箱梁预制场的标准化建设尤为重要，要保证预制场地基承载力符合要求，防止在预制过程中出现地面不均匀沉降。箱梁台座强度和刚度满足箱梁制作需求。在绑筋中，箱梁的钢筋绑扎和预应力筋的安装也会对裂缝的出现产生影响。如果钢筋绑扎位置偏移，会出现保护层不足，钢筋或者钢筋绑扎线外露的情况，钢筋暴露受到腐蚀之后就会对承载成立造成影响，从而发生裂缝。所以在钢筋的绑扎过程中，要严格控制钢筋绑扎的精度和绑线接头的处理。在安装预应力筋时，要保证预应力筋位置准确且预应力管道内无异常，避免在后期施加预应力时造成对梁体的破坏。

2.3对于温度的控制措施

对于温度影响的严格把控是，是应对预应力混凝土预制箱梁裂缝的有效办法之一。主要办法有：可以降低水泥的总用量,以便于减少水化热导致的温度上升。并且对于施工或是施工之后的桥梁，要做好维护和养护工作。特别是对于保温的控制工作。在冬季或是天气比较还冷的地区施工时，要主要保持保温不能下降的太严重，所以要进行严密的覆盖。当遇到大风天气降温时，要对新拆模的混凝土进行保护，比如说推迟拆模的日期。这主要是混凝土结构一般都裸露在户外的环境当中，一旦遭遇强降温,会导其表面的水分迅速被风挥发掉,造成干缩效应,加剧了混凝土的收缩。

2.4做好预应力钢筋的设置安装和张拉

预应力钢筋是预应力混凝土连续箱梁的重要构件，在进行预应力管道的设置时，要严格控制其曲率半径的设计值，根据设计和计算要求控制预应力钢筋的弯曲曲率及线形。另外，在一定位置要适当增加底板的厚度或者加大其截面尺寸，进而有效预防结构纵向裂缝的产生。预应力的张拉也是一项十分重要的工程，在张拉过程中，要严格遵循张拉工艺的要求，保证伸长率满足结构的实际要求，不可过度张拉。当同一截面预应力管道过多时，要分批次进行张拉，张拉完成并检查合格后要及时对管道进行注浆处理，切记不要过早注浆，否则会严重影响钢筋的弹性模量，进而导致后期结构的变形及混凝土的开裂。

2.5做好混凝土的拌和及养护

混凝土材料的质量是结构整体质量的根本，因此，在混凝土的拌和阶段就要严格控制其材料的比例和质量。在初期材料的选购上，要保证其符合国家规定的质量要求，在拌和时，严格根据要求控制混合材料的比例，在搅拌时，对于搅拌的力度和速度也要满足要求，进而从根本上保证混凝土的质量。混凝土浇筑之后要做好必要的养护，根据相关的养护规范及现场环境和气候的影响等因素，选择合理的养护方案，并保证其达到一定的养护期，在达到强度要求后再进行使用，进而确保结构的稳定性，避免结构裂缝的产生。

结语

通过施工过程的严格控制，最大限度地避免混凝土开裂，对已经出现裂缝的梁，特别是贯穿裂缝，采用化学材料灌浆进行修补，经处理后预制箱梁的单片粱承载能力达到了设计"正常使用状态"的荷载标准要求。本工程后续箱梁在施工中落实了各项施工预防措施，有效地防范了预制箱梁混凝土开裂和后期处理工作量，获得了较明显的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]张伟明.预应力混凝土连续箱梁裂缝分析与防治措施[J].科技创新与应用,2020(7).

[2]肖鑫涛.预应力混凝土连续箱梁裂缝分析与防治措施[J].绿色环保建材,2021(6).

[3]黄业勤.预应力箱梁腹板早期裂缝的原因分析和防治措施[J].工程技术研究,2021(15).