桥梁立柱钢筋保护层控制方法

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

　　
　　[摘要]：高速公路桥梁下部结构多采用钢筋混凝土结构，钢筋混凝土构件的保护层十分重要，本文针对高速公路大量采用钢筋混凝土墩柱的特点，结合项目特点的体会，探讨墩柱保护层厚度控制的相关施工措施。
　　[关键词]：桥梁保护层原因控制方法
　　目前高速公路桥梁下部结构大量采用钢筋混凝土结构，在钢筋混凝土构件中混凝土一方面与钢筋共同参与受力，同时保护钢筋免受外界侵蚀。但由于混凝土自身逐渐风化的特性，混凝土表层会随时间逐渐失去混凝土自身的密实的水泥石结构，逐渐变得疏松，甚至出现裂隙。钢筋混凝土中如果钢筋的保护层不足会影响构件的耐久性，严重的甚至使构件早早失效。
　　一、研究背景
　　对于钢筋混凝土构件而言，保护层的重要性是不言而喻的。保护层过小，可能导致钢筋在使用期限内严重锈蚀失去功能；保护层过大有两种情况，一种是构件尺寸不变，缩小钢筋尺寸来达到目的，这样就导致了钢筋位置偏移，减弱了钢筋的承载作用，有可能引发安全事故；另一种情况是钢筋尺寸不变，构件尺寸变大，这将导致巨大的浪费；有些构件局限于周边条件尺寸无法变大。笔者参与过多条高速公路的施工与监理及竣工验收，发现圆柱墩的保护层合格率一直偏低，一般只有40%左右，尤其8m～15m高度的墩柱中部保护层厚度合格率最低。笔者经过多次现场分析、改进施工工艺，最终将保护层合格率由40%左右提高到70%。
　　二、影响墩柱保护层厚度的因素分析
　　目前墩柱的施工工艺比较简单，多为先行加工安装钢筋，采用定型钢模板控制墩柱的几何尺寸，浇筑混凝土并振捣密实，根据环境采用合适的养生措施。影响墩柱保护层厚度的因素有很多，笔者从工序上分为以下几方面主要原因：
　　（一）钢筋加工安装原因
　　保护层厚度在施工过程中反映为钢筋与模板的距离，因此，墩柱钢筋的骨架几何尺寸直接影响成型后墩柱的保护层厚度。在模板几何尺寸一定的情况下，墩柱骨架钢筋尺寸愈大，则相应的保护层厚度愈小，反之亦然。其次，由于墩柱的平面位置要求比较严格，《公路工程质量验收评定标准》规定墩柱的轴线偏位为10mm，而墩柱保护层厚度的要求为±5mm，这就意味着墩柱钢筋的安装位置必须控制在设计位置±5mm内，否则墩柱的平面位置与保护层无法同时满足标准要求，出现这种情况时一般以牺牲墩柱保护层厚度来保证平面位置的准确，这也是目前的通病。另外墩柱钢筋的骨架刚度也是很重要的方面，钢筋的精确定位目前一般只控制顶与底，如果骨架自身刚度不足，势必导致钢筋中部位置失去控制，进而影响到保护层的控制。
　　（二）定型钢模板原因
　　定型模板的几何尺寸直接决定成型后墩柱的几何尺寸，墩柱的几何尺寸与钢筋骨架的几何尺寸及平面位置共同决定了保护层。在其它影响因素不变的情况下，模板几何尺寸愈大将导致保护层厚度愈大，反之亦然。在假设钢筋平面位置与几何尺寸严格与设计一致的情况下，模板的最大几何尺寸误差也不能超过5mm，如果考虑到钢筋平面位置与几何尺寸的合理误差，模板加工要求的精度就更高。
　　（三）混凝土浇筑
　　混凝土浇筑工艺直接影响到已经调整并加固完毕的钢筋及模板，如下料方式不当容易造成钢筋与模板间垫块脱离位置，振捣人员上下方式不当容易引起钢筋整体晃动并导致位置偏移，振捣棒插入位置不当容易导致钢筋移位。
　　三、针对性措施研究
　　控制保护层的总体工作思路在严格控制钢筋及模板平面位置、几何尺寸的基础上控制钢筋与模板的距离，并使钢筋、模板及相应的固定设施（垫块、模板固定支架及拉索）形成一个整体，在浇筑混凝土过程中避免破坏钢筋、模板的整体性，从而保证钢筋保护层厚度在控制范围内。遵照这一思路，结合前面的原因分析，针对性的进行措施研究。
　　1.墩柱钢筋加工安装
　　墩柱钢筋一般设计为竖向受力主筋按照一定间距焊接固定到环向骨架钢筋上，在主筋外侧按照一定间距盘绕螺旋形箍筋。因此，控制墩柱钢筋笼的几何尺寸关键在于控制环向骨架钢筋的几何尺寸。笔者经多个工地观察发现现场加工工人很难准确把握环形骨架钢筋的半径，图纸一般只提供环形骨架钢筋中心轴线半径，无法直接用于生产控制。经过多次数据测算调整，发现加工环形骨架筋的圆柱形构件半径＝环形骨架半径-环形骨架筋钢筋半径-4mm～6mm时效果最好。环形骨架钢筋直径16mm～20mm时取用4mm，22mm～25mm时取用5mm，大于25mm时取用6mm。
　　钢筋骨架整体刚度通过加强主筋与环形骨架筋焊接及主筋与外部螺旋形箍筋固定来实现。笔者在钢筋加工、安装现场发现，对于钢筋笼整体的刚度而言，主筋与螺旋形箍筋的固结尤为重要，建议在主筋与螺旋形箍筋交叉点采用点焊或铁丝梅花形固定，即间隔一个交叉点固定。另外螺旋形箍筋使用前先调直，在半径相近的圆形构件上弯曲成相近环形半径备用，保证螺旋形箍筋与主筋密贴。
　　钢筋安装定位先确定中心点，按照图纸设计半径±5mm在现场用墨线标出，钢筋安装时只有全部主筋都落在墨线形成的环内才可固定，完成钢筋的安装工作。
　　2.墩柱模板加工
　　墩柱定型钢模板从模板设计、模板加工制作控制模板的几何尺寸。模板设计一方面保证构件的几何尺寸，同时考虑模板的周转次数，进行相应的刚度设计；定型钢模板在起吊、运输、使用时需要考虑模板的承载情况，确保使用过程中模板不变形。
　　模板加工需要设计相应的胎模，在胎模上进行预拼装，检查各项数据指标，合格后电焊固定。电焊焊接过程中一定要考虑电焊温度变化在模板内部形成的内应力，防止模板从胎模上落架后由于自身内应力过大逐步变形，根据模板刚度决定一次施焊长度，一般控制在2cm左右，并且实施跳焊，分散模板内部的温度应力，避免应力集中。
　　3.墩柱混凝土浇筑
　　为减轻混凝土入模冲击力对钢筋与模板间垫块的影响，混凝土自由落体高度大于2m时采用串筒，必要时设置减速板。另外人员上下通过专用软梯，禁止通过攀爬固定完毕的钢筋。振捣时严格控制振捣棒的落点位置在距离钢筋10cm～15cm处，禁止振捣棒碰触钢筋。
　　四、实施效果
　　采取了相关措施后，通过钢筋保护层探测仪测定保护层厚度，基本上处于控制状态，合格率可以达到70%以上，远远高于现行水准。且不合格的点偏差较小，一般在1