薄壁空心墩混凝土质量控制
摘要：高墩薄壁空心墩采用定型模施工工艺，在施工得到了广泛的应用，由于其分段施工，多次浇筑的特点，在施工过程中，做好质量控制极其重要。结合某铁路施工过程，就混凝土现场质量控制进行阐述。
关键字：薄壁空心墩、施工工艺、质量、裂缝、分析、控制
1. 工程概况
某新建铁路工程标段全长9.7km，其中桥梁4590.42m，下部结构广泛采用圆端形薄壁空心墩，空心墩墩高范围30-54.5m，壁厚40-110cm。季节性有水，桥跨布置形式为24m、32m预应力简支T梁布置。 2. 施工工艺
高墩薄壁空心墩采用定型模施工工艺。该工艺的原理是;根据墩身坡比，制作2m/节的定型钢模，根据每一坡比的墩高变化，制作0.5m/节、1m/节的调节模。模板每次安装4-6米，每个安装段安装前，测量放样墩中心线，安装过程中抄平，检查模板水平 。模板安装完成，开始绑扎钢筋，由于墩身比较高大，钢筋骨架不可能一次完成，所以施工中，钢筋根据模板安装分段绑扎，主筋通过焊接接长或采用套筒连接。钢筋绑扎完成后，可浇筑混凝土，混凝土采用拌合站统一搅拌，罐车集中运输至现场，泵送入模的施工办法。混凝土浇筑应分层进行，分层厚度30cm左右，浇筑过程中采用插入式振动器振捣，移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍。浇筑完毕后，在12h内覆盖养护，待强度大于2.5kpa后，可拆除底节模板，以便其余相同坡比墩身施工，留顶层1-2节，作为下个模板安装段的支撑，依次顺序，逐段施工。 3. 混凝土质量的弊病
由于造成混凝土质量、外观观感下降的原因是多方面的，主要有裂缝、蜂窝、麻面、空洞、烂根、漏筋、错台、施工缝夹层等。 4. 弊病原因分析及施工控制 4.1裂缝
实际上，混凝土裂缝产生的原因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝都有其产生的一种或几种原因，空心墩混凝土结构在施工阶段，产生裂缝的主要原因有：外荷载引起的裂缝、变形引起的裂缝、施工操作引起的裂缝。按照裂缝的方向、形状可分为水平裂缝、垂直裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝及放射状裂缝；按照裂缝的深度分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝；按成因分析，可分为塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝及不均匀沉降裂缝。
4.1.1裂缝成因分析及现场控制
干缩裂缝; 塑性裂缝在结构表面出现，形状很不规则且长短不一，互不连贯，类似干燥的泥浆面。大多在混凝土浇筑初期（一般在浇筑后4小时左右），当混凝土本身与外界气温相差悬殊，或本身温度长时间过高（40℃以上），而气候很干燥的情况下出现。塑性裂缝又称龟裂，属于干缩裂缝，出现普遍。塑性裂缝的出现，主要发生在新浇混凝土成型早期。在混凝土成型后，养护不当，受到风吹日晒，表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，或者构件水分蒸发，产生体积收缩受到地基或垫层的约束，而出现干缩裂缝。混凝土在浇筑后，表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂；其次因为使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的粉砂；还有可能是混凝土水灰比过大，模板过于干燥。鉴于以上成因，在现场施工中，从技术上控制并避免是至关重要的，因此在配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥用量，选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率；同时，要振捣密实，减少收缩量；可在混凝土初凝后、终凝前进行二次抹压，以提高混凝土抗拉强度，提高混凝土抗裂度。浇筑混凝土前，将基层浇水湿润，模板打磨干净并涂好隔离剂，混凝土浇筑后，对裸露表面的混凝土应及时用潮湿材料覆盖，认真养护。在气温高、湿度低或风速大的天气施工，混凝土浇筑后，应及早进行喷水养护，使其保持湿润；大面积混凝土宜浇完一段，养护一段。混凝土养护可采用表面喷氯偏乳液养护剂，或覆盖湿草袋、塑料布等方法；当表面发现微细裂缝时，应及时抹压，再覆盖养护。
温度裂缝：表面温度裂缝走向无一定规律性，一般垂直于墩身方向，在施工期间容易出现，并且缝宽受温度变化的影响比较大，一是由于混凝土在硬化期间，放出大量的水化热，内部温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。其次当温度产生非均匀的降温时（如施工中注意不够，过早拆除模板；冬季施工，过早除掉保温层，或受到寒潮袭击），将导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，此时表面混凝土对内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力（内部降温慢，受自约束而产生压应力），而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而出现裂缝（这种裂缝又称为内约束裂缝）。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。另外空心墩由于墩内通风条件比较差，二混凝土导热性能低，在日照辐射影响或气温骤变时，墩壁内外产生温差，这种裂缝在墩内外壁都易出现。对于日照温差对墩身混凝土的影响，应在设计阶段阶段解决，在施工阶段严格按照要求安装通风设施，以下不做阐述。而水化热引起的内外温度不均以及施工措施不当导致温度突变，可以在施工中采取一定的方法避免， 可尽量选用低热或中热水泥（如矿渣水泥、粉煤灰水泥）配制混凝土；或混凝土中掺适量粉煤灰；或利用混凝土的后期强度，降低水泥用量，以减少水化热量。选用良好级配的骨料，并严格控制砂、
石子含泥量，降低水灰比，加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，在混凝土中掺加缓凝剂，减缓浇筑速度，以利于散热，或掺木钙、减水剂，以改善和易性，减少水泥用量。避开炎热天气浇筑混凝土；必须在热天浇筑时，可采用冰水或深井凉水拌制混凝土，或设置简易遮阳装置，并对骨料进行喷水预冷却，以降低混凝土搅拌和浇筑的温度。分层浇筑混凝土，每层厚度不大于30厘米，以加快热量散发，并使温度分布均匀，同时也便于振捣密实。浇筑混凝土后，表面应及时用草袋、锯末、砂等覆盖，并洒水养生。夏季应适当延长养护时间，使之缓慢降温。在寒冷季节，混凝土表面应采取保温措施，以防寒潮袭击。拆模时，墩身中部和表面温差不宜大于20℃，以防止急剧冷却造成表面裂缝。
不均匀沉降裂缝：这种裂缝在墩身施工中比较少见，主要是由于地基基础不稳，或设计阶段对于施工阶段不确定因素引起的荷载变化未考虑，自然灾害造成基础不均匀沉降，模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动，以及过早拆模，也常导致不均匀沉陷裂缝出现。由于不均匀沉降引起的裂缝多属贯穿性裂缝，一般与地面垂直或呈30°～45°角方向发展。在现场施工中，应加强规范施工，基础施工前认真核查地质条件，与设计不符的，及时与设计单位沟通，做好施工过程中的灾害防护及排水措施，避免雨水对基础的冲刷。墩身拆模时间不能过早，应严格按照规范要求施工。
施工操作引起的裂缝：在施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料，吊装及拆除模板时撞击墩身、都会导致裂缝产生。另外，在施工中，由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量。 4.2蜂窝、麻面、空洞、漏筋
造成混凝土外观缺陷的原因是多方面的，在施工中只要规范施工，加强施工监控，这些缺陷都是可以控制，并可避免的。 4.2.1原因分析：
（1）配合比计量不准，砂石级配不好； （2）搅拌不匀；
（3）模板漏浆； （4）振捣不够或漏振；
（5）一次浇捣混土太厚，分层不清，混凝土交接不清，振捣质量无法掌握； （6）自由倾落高度超过规定，混凝土离析、石子赶堆； （7）振捣器损坏，或临时断电造成漏振； （8）振捣时间不充分，气泡未排除。 （9）模板清理不净，或拆模过早，模板粘连； （10）脱模剂涂刷不匀或漏刷；
（11）浇注时间过长，模板上挂灰过多不及时清理，造成面层不密实； （12）钢筋太密，混凝土骨料太粗，不易下灰，不易振捣 （13）钢筋骨架加工不准，顶贴模板； （14）缺保护层垫块； （15）钢筋过密；
（16）无钢筋定位措施、钢筋位移贴模。 4.3 错台
引起错台的原因有三点;1、放线误差过大；2、模板位移变形、支模是无循直找正措施；3、下层模板顶部倾斜或涨模，上层模板纠正复位形成错台。 4.4施工缝夹层现象
施工缝处混凝土结合不好，有缝隙或夹有杂物，造成结构整体性不良。 4.4.1原因分析：
1、在灌注混凝土前没有认真处理施工缝表面，浇注前，捣实不够。2、在施工停歇期间常有木块、锯末等杂物积存在混凝土表面，未认真检查清理，再次灌注混凝土时混入混凝土内，在施工缝处造成杂物夹层；3、风沙天气，造成表面积沙积尘，施工时为清理干净；
4.4.2预防措施：
1、在施工缝处继续灌注混凝土时，如间歇时间超过规定，则按施工缝处理，在混凝土抗压强度不小于1.2Mpa时，才答应继续灌注。
2、在已硬化的混凝土表面上继续灌注混凝土前，除掉表面水泥薄膜和松动碎石或软弱混凝土层，并充分湿润和冲洗干净，残留在混凝土表面的水予清除。 3、灌注前认真检查混凝土表面，确保杂物清除。 5.结语
由上述可知，设计疏漏，施工低劣，监理不力，均可能使桥墩在施工中质量下降，做好现场施工监控，及时发现和处理问题，在确保墩身混凝土质量中极其重要。
参考 文献
[1]王铁梦。工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术，2000，（05）。
[2]王顺，苗家森，孟繁忠等。薄壁空心墩施工工艺及质量控制[J].学报，2002。 [3] 《铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB10415-2003）》 [4] 《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ203-2008）》 [5] 李有能·《浅谈薄壁空心高墩混凝土外观质量控制》