浅谈混凝土灌注桩泥皮对承载力的影响

浅谈混凝土灌注桩泥皮对承载力的影响

焦洋（河北省唐山市丰南区城信建筑安装工程有限公司，河北唐

摘要：贮液结构的膨胀缝是一种完全变形缝，可以适应缝两侧的混凝土构件由于体积变化而产生的膨胀或收缩变形。但对于软土地基上的贮液结构，则常常由于这种缝两侧的构件发生切向差异变形使其中的止水带受到损害而导致渗漏发生。

关键词：膨胀缝；结构单元错位；软土地基

1膨胀缝的典型构造

结构的连续性在设缝处完全中断，膨胀缝将结构分隔成若干独立的结构单元；缝有一定的宽度；缝中设止水片；一般应有作为第2道止水屏障的嵌缝料及填充膨胀缝间隙的填缝板，作为嵌缝料的支托。对于地基条件良好的贮液结构物，膨胀缝的上述典型构造是合理的。为使膨胀缝的典型构造能正常发挥功能，在设计和施工中必须做到以下各基本点：

（1）缝宽合理，能适应缝侧结构单元的膨胀变形；

（2）止水片与嵌缝料的性能及断面设计能适应规定范围的拉伸、压缩或横向错位不致开裂或松脱而形成渗漏；填缝板应有足够的压缩性，在规定的压缩范围内不致压坏并能恢复到原来的形状；

（3）止水片周围的混凝土要振捣密实并与止水片咬合紧密；

2膨胀缝发生渗漏的主要原因

2.1止水片位置不准确，止水片中心线与膨胀缝中心线不一致，导致止水片埋入混凝土的深度时大时小；另外就是止水片周围的混凝土未完全振捣密实或是和止水片未被完全咬合密切，形成渗漏途径，这种情况在止水片转弯处、丁字型接头处或十字型接头处尤其容易发生。

2.2膨胀缝两侧的结构单元相对变形较大，止水片破裂或松脱。过去曾发生过两侧结构单元的抗滑稳定系数不够导致止水片拉伸变形过大而开裂的情况，这种情况近年已经罕见。近年来更多的则是缝两侧结构单元错位过大、止水片在复杂应力作用下发生破裂，这种情况在未经处理的软土地基上的大型混凝土贮液结构物上发生较多。因此，软土地基上混凝土贮液结构膨胀缝两侧结构单元的错位问题，值得特别的关注。由于大多数贮液结构物，一般贮水深度不很大且有一定的埋置深度，作用在地基上的附加应力很小或甚至为负值，概念上认为在这种情况下地基变形很小、更不会有错位导致渗漏的情况，对未可预见的不利因素考虑很少，这一问题的严重性往往被忽视了。

3膨胀缝两侧结构单元错位的主要原因

3.1各结构单元作用在地基上的荷载不均匀或是覆土或回填进程的先后导致结构单元下的地基变形不均匀。

3.2膨胀缝两侧的结构分先后施工时，后施工单元对基坑底部回弹土体的再压缩或对其下被扰动土层的再压实（即使两相邻单元的荷载完全相同），也可能发生错位。软土地基上，用开挖施工方法建造混凝土贮液结构物时，由于软土地基一般具有含水量大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高并具有明显的流变性质等特点，基坑底部土体的回弹、坑底表层土的扰动和回填程序等的影响是不可忽略的；并且由于软土的流变特性，有些影响可能是经过一段相当长的时间才表现出来。基坑开挖时，坑底土体应力的释放使坑底发生回弹，对回弹的再压缩使基坑底部发生压缩变形；此外，软土地基上基坑底部由于排水不及时、施工操作不规范而使坑底土层受扰动的情况实际上也是很难避免的，被扰动土层也极易在不大的荷载作用下发生压缩变形。这些都是当膨胀缝两侧的结构单元在不同步施工时、在两部分间产生错位的原因；如果先期完成的结构单元已经覆土完成，其施工期的地基压缩已完成了一大部分，则后建单元在覆土后产生的错位将更大。关于基坑底部的回弹值有一些简化的估算方法，也可用土体的粘弹性模型在假定的边界条件下进行计算。由于边界条件在施工过程中往往是变化的，土体的粘弹性参数也要有原位试验的位移-时间曲线才能进行反推，计算繁杂，且大多数情况下，设计时并不具备这一条件。由于软土的流变性质，基坑开挖后空置的时间越长，则土体的回弹值尚又增大。这可以解释以往的一些工程中，在膨胀缝两侧（特别是该缝作为施工标段的分界线时）错位或渗漏特别常见的原因。此外，在这些地方，如果埋在先期已经完成的结构单元中的止水片不注意保护，任其外露，在紫外线的直射下或较高环境温度的环境中，橡胶或塑料止水片的老化过程将大大加速，其适应变形的能力将急剧下降，这一情形将更加加大标段间止水片开裂渗漏的可能性。为了消除膨胀缝两侧的结构单元的错位及其危害，对软土地基进行必要的地基处理是根本的办法，但往往代价较大。而在膨胀缝中加设可以防止错位的“键”，则在很大程度上可起到防止错位的作用。而在地震区，为了防止膨胀缝两侧结构单元的水平向错位，即使地基条件良好，这种“键”的设置也是可取的。目前，这种“键”有2种基本型式，即企口式和传力杆式。

3.2.1企口式

美国ACI350委员会在《ConcreteSanitaryEngi2neeringStructures》中，推荐的型式如图1，但其细部存在如下的缺陷：

（1）企口中，凸榫上下表面的填缝板有一定的厚度，使较大的错位得以发生；

（2）止水片安置在凸榫中部，在凸榫断面是一种削弱，从而削弱了该缝的抗错位能力；如果凸榫中要布置抗剪钢筋，则止水片的位置妨碍了钢筋的安置。

3.2.2传力杆式

在道路设计中，为保持路面的横向整体性，广泛采用了安设钢传力杆的做法。我国的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJ012294）规定，在邻近结构物处、刚柔性路面交接处、板厚改变处及转弯半径较小处均应采用传力杆型的膨胀缝。该规范并且规定，当混凝土板厚为21～30cm时，钢传力杆的直径为25～30mm、间距为300mm。

关于作用在抗错位的“键”上的剪力，可根据施工时或投产后的荷载及边界条件进行近似计算。但对于地基的附加压力为负值的情况，则宜适当考虑基坑土体回弹的再压缩的影响；如果必要，尚应考虑基坑表层土体受扰动及基坑回填等难以控制的不利因素的影响。

混凝土贮液结构物膨胀缝止水片周围的混凝土浇捣不密实、混凝土与止水片的咬合不良，是目前贮液结构物发生渗漏的另一普遍原因。对此，除了要强调注意混凝土的强度及抗渗等级外，尚应注意混凝土的和易性，并加强混凝土在浇筑振捣时质量意识，而膨胀缝处的节点构造设计，看来也有值得改进的地方。目前，不少膨胀缝节点的设计存在如下弊病：钢筋过粗过密，混凝土的振捣操作困难；止水片固定方式不理想，容易发生移位；在止水片转弯处（垂直方向上），混凝土断面太小，止水片转弯半径受限制，致使转弯处止水片两翼翘曲，影响其与混凝土间的咬合质量。

在一些设计中，采用了将两表面层钢筋向止水片处弯折、将止水片夹住以定位的方法，但这并不能将止水片夹牢，却造成了该处钢筋过密的现象，其后果是振捣困难、止水片因移位与混凝土间的咬合长度不够、咬合质量不良等。一些设计没有注意不同规格止水片要求的最小转弯半径是不同的，对较薄的板不设腋角，导致止水片安装不平整、服贴，影响了该处的咬合质量。

参考文献

[1]JTJ012-94，国家标准.公路水泥混凝土路面设计规范[S].