浅析两种钢筋混凝土保护层厚度施工方法

随着我国高速公建设的迅速发展,钢筋混凝土工程作为大型桥梁隧道的主要结构形式。其钢筋保护层厚度的大小不仅关系到结构的受力状态,还决定着结构的使用寿命。试想某一钢筋混凝土结构在使用寿命期为满,其钢筋就发生锈蚀断裂的后果会怎么样,笔者以多年的施工经验浅谈两种钢筋保护层的控制的施工方法。1、设计及规范对钢筋保护层的要求现行施工《规范》中,对于钢筋保护层的允许偏差要求为柱、梁类构件偏差值±5mm,基础、锚碇、墩台为±10mm,板为±3mm。对于几米、几十米甚至上百米的结构物,要求其精度要控制在10mm范围内,本身就不是一件易事,况且钢筋的安装主要靠人工完成。骨架在未完成混凝土浇筑之前是一柔性体,因此要控制好保护层厚度困难就硬大。2、钢筋保护层质量控制措施早期原始的钢筋保护层控制主要是将现场预制的混凝土砂浆垫块绑扎在钢筋骨架外侧来实现,其砂浆强度难以保证,有的在混凝土浇筑过程中就有被挤压压碎的情况。现发展为有卡口的高强度PVC塑料垫块,工厂统一预制有卡口的高强度混凝土砂浆垫块,虽然较早期原始的控制方法有较大的改进。但已有一定的弊端,聚合物垫块其线性膨胀系数与混凝土、钢材线性膨胀系数不同,早期易造成混凝表面开裂,潮湿空气锈蚀钢筋,工厂统一预制有卡口的高强度混凝土砂浆垫块其由于抗压体积较小也容易被破坏。目前还有采用劲性骨架的控制方法,但费用高,且不适用于梁、板类小截面的构件及水下桩基等工程。下面以本人十余年的桥梁施工经验介绍两种保护层的控制的施工方法。2.1、梁板类构件的控制由于之前所介绍的几种方法都有其自身的缺陷性,我们在梁板浇筑时采用钢筋头作为保护层垫块。具体措施如下:(1)、钢筋的加工及安装钢筋骨架的尺寸是影响保护层厚度的关键因素。在结构尺寸固定的情况下,骨架尺寸偏大、则保护层厚度相应的就变小,骨架尺寸小了,保护层就变大。因此在钢筋下料,成型阶段认真进行。一般在设计图纸上未考虑钢筋弯曲时弯折角处的加长值,因此下料时应根据单根钢筋的弯折角数量角度计算其下料长度。钢筋在弯曲过程中角度控制也是一个重要的环节,一般钢筋在弯曲后有一个回弹,应此在弯曲时要有一定的超弯曲,即比设计角度适当加大一点。做到钢筋加工的尺寸满足规范要求。钢筋加工完成下一道工序即进入场内运输和安装,在运输过程中要避免钢筋变形。安装时首先进行精确放样确保位置准确。骨架的绑扎定位要牢固,绑扎的点数应满足规范,尽量采取所有焊点都进行绑扎或点焊,必要增加支撑钢筋,已避免由于自重或模板安装、混凝土浇筑过程中变形改变保护层的尺寸。(2)、保护层垫块的选取由于采用混凝土砂浆垫块和PVC塑料垫块都有其自身的缺陷性,我们在施工过程中采用钢筋头作为垫块,其膨胀系数和强度均与钢筋混凝土完全一致。钢筋头采用φ12或φ16的钢筋,将一端加工成锥形或楔形,将无锥形的一端焊接在钢筋骨架的受力钢筋上,将有锥形或楔形的一端朝向模板,伸除骨架的长度即为保护层的厚度。焊接钢筋头的位置选择在有加力钢筋的位置,若无加力钢筋,则进行增加,这样做的目的是保证钢筋骨架有足够的刚度以避免在混凝土浇筑过程中骨架发生变形。(3)、采用上述措施作为钢筋保护层垫块,其混凝土浇筑完成后,钢筋头有外露的可能,在潮湿空气下发生修锈蚀,由于钢筋锈蚀速度极慢,在结构使用寿命周期内不会达到钢筋骨架层。但由于锈蚀后其颜色与混凝土不一至,影响外观。因此在混凝土浇筑完成后采用环氧树脂水泥浆(水泥用普通水泥与白水泥按7:3配设)涂层对钢筋头保护层位置进行涂刷以防止保护层钢筋头垫块锈蚀,其外观已和混凝土结构外观一致。施工完毕采用钢筋雷达测定仪进行保护层的厚度检测,其合格已能满足规范的要求。2.2钻孔灌注桩保护层的控制钻孔灌注桩作为桥梁工程基础的主要结构形式,其结构的环境所处的环境复杂,常年受地下、地标水的浸蚀。若保护层控制不当,易造成钢筋锈蚀。目前常用的做法是在桩基钢筋笼主筋外侧纵向每2米焊接4棵φ16的钢筋作为保护层。由于钻孔灌注桩地质情况复杂,在粘性土、砂土等地质条件下采用该方法控制保护层,保护层钢筋易陷进孔壁,造成结构钢筋五保护层,广东某高速公路特大桥地质情况为砂土层,厚15～22m,第一批桩基施工完毕,在凿出桩头过程中,发现桩基表面部分面积主筋无保护层,向下开挖6m深仍有部分面积无保护层,对挖除段桩基钢筋保护层进行分析,其原因为:钢筋笼有一定的柔性,在下放钢筋笼和混凝土浇筑过程中钢筋笼发生偏位,其孔壁泥浆护壁和周围砂土层强度底,致使保护层钢筋陷入孔壁内,造成一方无保护层、另一方保护层偏大现象。经业主、设计、施工、监理四方召开专题会议决定在桩基周围钻孔灌注水泥浆进行补救。为避免类似问题的发生。经过认真分析研究,采取圆形钢筋圈作为桩基钢筋笼定位及保护层垫块,取得了良好的效果,具体施工方法如下:1、桩基钢筋笼的加工,如前所述,钢筋笼骨架尺寸的精度直接影响着保护层的厚度,由于桩基钢筋笼尺寸大、重量都大,要先预制,再行吊装拼接。因此为确保钢筋笼尺寸满足规范要求,事先对场地进行硬化,在硬化的场地上每隔1.5m做一条长-高-宽为150-30-30cm的操作平台,总长度在20m左右。各条操作平台的顶面必须在同一水平面上,钢筋笼就在该平台上进行拼装。为确保钢筋笼在吊装过程中不变形,在内侧加强钢筋上临时焊接十字交叉加强钢筋,钢筋采用φ20以上的螺纹钢,在钢筋笼下放过程中逐一拆除,以避免钢筋笼在下放过程中变形,从而确保保护层的厚度。2、保护层垫块的安装,由于设计采用在主筋上纵向焊接钢筋作为定位及保护层垫块,在钢筋笼下放过程中,该钢筋对护壁形成竖向切割,易造成该钢筋嵌入孔壁土体,从而使钢筋笼的保护层不是偏大就是偏小。为避免此情况发生,采用圆形钢筋圈作为桩基钢筋笼定位及保护层垫块。若桩基的直径D,则采用φ16钢筋加工成外径为D的圆形圈(因钻孔桩有一定的扩孔系数,因此不必担心钢筋笼会被卡住),用小钢筋头将该钢筋圆形圈与钢筋笼取同心圆焊接在钢筋笼的外侧作为定位及保护层垫块。这样在钢筋笼下放过程中,圆形圈对孔壁形成剪切作用,与孔壁的接触面积已比采用竖向定位筋大,因此不宜嵌入孔壁,所形成的保护层对于钢筋笼的主筋已是固定不变,可有效确保钢筋笼定位准确,保护层厚度满足规范要求。在完成的桩基中抽取部分桩基对顶上6m范围进行开挖检查,其保护层完全满足规范要求。