控制混凝土沉井开裂的施工控制关键技术

控制混凝土沉井开裂的施工控制关键技术

徐志欢

宁波市给排水工程设计研究院315000

摘要：钢筋混凝土结构是目前建筑行业普遍采用的建筑结构，仍处于主流趋势。在施工生产过程中难免会产生开裂现象。混凝土沉井在产生裂纹的初期，其裂纹产生的原因有很多种情况，但对于建筑物的外观和使用寿命都会有一定的影响，本文通过对混凝土沉井开裂的原因进行分析，考虑到可能受到混凝土水热化、混凝土收缩、温差影响等因素的制约，研究行之有效的局部抗裂措施。并分析抗裂钢筋对混凝土沉井抗裂的有效性，能够充分释放混凝土在收缩时产生的拉应力。从而从根本上提高混凝土的抗裂性能，避免混凝土沉井出现大面积的裂纹，影响建筑物的使用寿命。

关键词：混凝土沉井；开裂；控制；技术

在建筑施工标准规范中要求，混凝土沉井的基础应当设置成超长超宽的框架性结构，混凝土沉井在施工过程中，很容易受到水化热、日晒、温差等自然条件的影响，在混凝土结构投入到工程使用前，混凝土沉井很容易受到上述影响造成早期的裂纹。所以在研究过程中，要充分结合沉井的结构特点进行分析研究，所以在施工前期，工程技术人员应当针对混凝土沉井产生裂纹的原因进行充分的调研分析，运用科学合理的施工技术手段，合理规避沉井产生裂纹，保证混凝土沉井整体的施工质量。

一、混凝土沉井裂纹产生的原因分析

（一）混凝土强度对裂纹产生的影响

根据建设工程标准设计规范要求，混凝土深井在施工前期，要求其井底的钢沉井隔舱内部的混凝土已经全部完成浇筑施工，沉井陷入泥内会下沉一段距离，要求下沉直至预定的标高值，保证在标高值内保持稳定状态。之后继续进行混凝土浇筑，在此过程中，沉井的状态变化较小，混凝土沉井仅受到来自自身重量和下沉力的影响。综上分析，混凝土沉井框架结构受到来自混凝土强度和荷载而产生裂纹的影响相对是较小的，并不是主要原因[1]。

（二）水化热对混凝土裂纹产生的影响

本文选取A市某座高架桥为研究对象，为研究水热化对大桥混凝土沉井产生裂纹的影响，综合考虑混凝土沉井的技术参数和材料配比，取样混凝土用量为100kg/m³，能承受的最大的绝热温升测量值为50℃。混凝土沉井井壁厚度约为1.5m，沉井内部的隔墙厚度约为1m。本次研究选取沉井平面局部区域作为研究对象，选取隔墙相交处和隔墙处的样本，面积大小不一的两块区域，同样的条件下比较其水化热散热的时间，得出截面面积较大的水化热散热时间较长，温度降低的速度相对较慢，由于沉井井壁散热程度和速度不一，导致形成了温度差，致使井壁产生裂纹。

（三）混凝土收缩产生的影响

混凝土沉井建筑工艺要求下半部分要衔接内部浇注混凝土的钢沉井段，该段一般被认为是温度和收缩都以稳定的部位。钢沉井段由于其建筑要求，其刚度较大，自然形成了混凝土沉井下部的刚性约束。由于混凝土沉井整个施工周期较长，所以在施工期间沉井的上中下各段由于施工不同时，会在强度、刚度、温度各方面产生一定的差别，并且经研究得出上层混凝土容易受到下层混凝土的刚性约束而引起变形，混凝土在凝固过程中会产生收缩运动，这是上层混凝土在降温时候产生的主要的变形现象，由于沉井下部为钢沉井段，钢性很强，所以上层混凝土会受到下层混凝土的拉力，致使结构产生裂纹[2]。

（四）温度差的影响

运用相关专业软件对混凝土沉井的模型进行空间计算，假设混凝土沉井在初期的温度为10℃，预计整体结构升温到25℃；降温假设为，混凝土沉井初期温度仍设定为10℃，预计整体结构降温到-5℃，温度的梯度变化按照其沿着沉井的高和宽两个方向扩展来研究，预测其温度梯度变化的数值为6℃、7℃、8℃。

各荷载工况下沉井的最大拉应力情况见表1。从该表中可以看出，工况5的因温度梯度导致的温度应力超过了轴心抗拉强度的标准值，进而使得混凝土的表面产生裂纹。

二、混凝土沉井开裂的施工控制的关键技术要点

（一）施工方案

对于混凝土沉井在施工过程中控制其开裂的技术要求是很高的，也是十分必要的，在施工前期就要对引起开裂的各种因素考虑周全，优化施工技术手段。本次对A市高架桥的施工方案暂定为：混凝土沉井施工采用分节分块的技术手段，在沉井的长边方向将其分成均匀的三个区域，施工的步骤是先中间，后上部，最后是底部。在沉井施工期间增设10个后浇段，沉井的断面被等份分成了5份，在浇灌之后，等混凝土浇灌区域充分的降温收缩之后，开始后段的浇筑，这样可以有效地避免混凝土收缩引起的混凝土沉井裂纹。在沉井上部增设后浇段和抗裂钢筋，中间部位也增设后浇段，但不需要设置抗裂钢筋，沉井下段部位同上段的施工设置一样，也需要设置后浇段和抗裂钢筋。这样的施工工艺可以清晰的呈现出各段混凝土的承力情况，也能比较出各种施工工艺的优缺点。

（二）测量过程中原件安装的流程

混凝土沉井在施工过程中要在两根钢筋之间采用扎丝固定，保证扎丝与水平方向的纵向钢筋平衡。钢筋应变计的两端要焊接在阶段区域，搭接的长度要满足一定的要求，在钢筋焊接的过程中，要使用冷却降温的措施进行处理，防止高温导致钢筋应变计被烧坏不能使用[3]。

（三）监测点监测结果剖析

根据实地监测得出分析结果，选取位于混凝土沉井后浇段区域内的两个测试点，其中一个测试点A是位于中间段，另一个测试点B位于下游部位。上游段测试点取平均值来表示设置抗裂钢筋结构时在抗裂时受到的压力状态，中间段测试点选取平均值来表示不设置抗裂钢筋时混凝土结构的受压力状态。所以根据测试方案，测试点A用来表示后浇段在设置抗裂钢筋时沉井结构的受力状态，测试点B用来表示后浇段不设置抗裂钢筋时沉井结构的受力状态，本次研究针对不同的浇筑施工措施下的沉井结构的应力状态进行检测并详细分析。

第一，检测有没有安装抗裂钢筋。由于混凝土在浇灌之后会产生一定的收缩，其收缩作用对于测试点区域的钢筋产生一定的压力，如果在浇灌时设置抗裂钢筋，能够最大程度的将钢筋承受的压力分摊开，由于上段设置了抗裂钢筋，所以其受到的压应力比中间段未设置抗裂钢筋的区域要小。

第二，是否设置抗裂钢筋的情况分析。沉井上段安装了抗裂钢筋，中段没有安装，通过测试沉井上段和中段两处的测试点，得出在同样设置后浇段的情况下，安装了抗裂钢筋的混凝土对于后浇段的稳固和性能更为有利。并且对于靠近后浇段和远离后浇段的位置选取测试点，同样不设置抗裂钢筋的情况下，设置后浇段的钢筋压应力同比没有设置的地区要小，有效的避免了裂纹的产生。

通过测试混凝土的沉井应力得出结果为，设置了抗裂钢筋的混凝土沉井结构其浇灌之后的收缩应力是平均分布的，避免应力集中造成的裂纹，设置后浇段之后的混凝土沉井，浇段两侧的混凝土可以自由的变形，提高了抗裂能力。所以，通过实验研究得出，设置了混凝土后段浇灌和安装可抗裂钢筋的沉井，其抗裂性能良好[4]。混凝土沉井在设计时采用分节分块的设计建造，再进行后段浇灌并加装抗裂钢筋的施工技术工艺，能够有效地实现避免裂纹的目的。

结语

本文选取的研究案例其沉井的规模相对较大，桥梁底部沉积着许多因河流、湖泊沉积的土层，沉井的构造相对要复杂。本文通过举实例，分析混凝土沉井产生裂纹的影响因素，旨在找准对策，优化混凝土沉井的施工工艺。对于混凝土沉井的施工采取分节分块的设计工艺，再进行后浇段与安装局部位置的抗裂钢筋，两种施工技术相互结合，以达到最佳的抗裂效果。通过测试分析得出，通过上述施工家属手段，能够有效的使混凝土在收缩时释放拉应力，达到避免陈静混凝土产生裂纹的效果。大大提高了混凝土工程的施工质量。

参考文献

[1]陈开桥.控制混凝土沉井开裂的施工控制关键技术研究[J].桥梁建设,2015,(4):147-147.

[2]孙林柱.控制加气混凝土墙壁开裂的关键技术[J].新型建筑材料,2006,(2):27-27.

[3]夏峰.沉井施工质量及关键控制技术研究[J].中华民居，2014,(4):119-119.

[4]黄从刚.浅谈高地下水位沉井施工关键技术与质量控制[J].四川水力发电，2015,(6):29-29.