目前高速公路橋梁下部結構大量採用鋼筋混凝土結構，在鋼筋混凝土構件中混凝土一方面與鋼筋共同參與受力，同時保護鋼筋免受外界侵蝕。但由於混凝土自身逐漸風化的特性，混凝土表層會隨時間逐漸失去混凝土自身的密實的水泥石結構，逐漸變得疏鬆，甚至出現裂隙。鋼筋混凝土中如果鋼筋的保護層不足會影響構件的耐久性，嚴重的甚至使構件早早失效。
一、研究背景
對於鋼筋混凝土構件而言，保護層的重要性是不言而喻的。保護層過小，可能導致鋼筋在使用期限內嚴重鏽蝕失去功能；保護層過大有兩種情況，一種是構件尺寸不變，縮小鋼筋尺寸來達到目的，這樣就導致了鋼筋位置偏移，減弱了鋼筋的承載作用，有可能引發安全事故；另一種情況是鋼筋尺寸不變，構件尺寸變大，這將導致巨大的浪費；有些構件侷限於周邊條件尺寸無法變大。筆者參與過多條高速公路的施工與監理及竣工驗收，發現圓柱墩的保護層合格率一直偏低，一般只有40%左右，尤其8m～15m高度的墩柱中部保護層厚度合格率最低。
筆者經過多次現場分析、改進施工工藝，最終將保護層合格率由40%左右提高到70%。
二、影響墩柱保護層厚度的因素分析
目前墩柱的施工工藝比較簡單，多為先行加工安裝鋼筋，採用定型鋼模板控制墩柱的幾何尺寸，澆築混凝土並振搗密實，根據環境採用合適的養生措施。影響墩柱保護層厚度的因素有很多，筆者從工序上分為以下幾方面主要原因：
（一）鋼筋加工安裝原因
保護層厚度在施工過程中反映為鋼筋與模板的距離，因此，墩柱鋼筋的骨架幾何尺寸直接影響成型後墩柱的保護層厚度。在模板幾何尺寸一定的情況下，墩柱骨架鋼筋尺寸愈大，則相應的保護層厚度愈小，反之亦然。其次，由於墩柱的平面位置要求比較嚴格，《公路工程質量驗收評定標準》規定墩柱的軸線偏位為10mm，而墩柱保護層厚度的要求為±5mm，這就意味著墩柱鋼筋的安裝位置必須控制在設計位置±5mm內，否則墩柱的平面位置與保護層無法同時滿足標準要求，出現這種情況時一般以犧牲墩柱保護層厚度來保證平面位置的準確，這也是目前的通病。
另外墩柱鋼筋的骨架剛度也是很重要的方面，鋼筋的精確定位目前一般只控制頂與底，如果骨架自身剛度不足，勢必導致鋼筋中部位置失去控制，進而影響到保護層的控制。
（二）定型鋼模板原因
定型模板的幾何尺寸直接決定成型後墩柱的幾何尺寸，墩柱的幾何尺寸與鋼筋骨架的幾何尺寸及平面位置共同決定了保護層。在其它影響因素不變的情況下，模板幾何尺寸愈大將導致保護層厚度愈大，反之亦然。在假設鋼筋平面位置與幾何尺寸嚴格與設計一致的情況下，模板的最大幾何尺寸誤差也不能超過5mm，如果考慮到鋼筋平面位置與幾何尺寸的合理誤差，模板加工要求的精度就更高。
（三）混凝土澆築
混凝土澆築工藝直接影響到已經調整並加固完畢的鋼筋及模板，如下料方式不當容易造成鋼筋與模板間墊塊脫離位置，振搗人員上下方式不當容易引起鋼筋整體晃動並導致位置偏移，振搗棒插入位置不當容易導致鋼筋移位。
三、針對性措施研究
控制保護層的總體工作思路在嚴格控制鋼筋及模板平面位置、幾何尺寸的基礎上控制鋼筋與模板的距離，並使鋼筋、模板及相應的固定設施（墊塊、模板固定支架及拉索）形成乙個整體，在澆築混凝土過程中避免破壞鋼筋、模板的整體性，從而保證鋼筋保護層厚度在控制範圍內。遵照這一思路，結合前面的原因分析，針對性的進行措施研究。
（一）墩柱鋼筋加工安裝
墩柱鋼筋一般設計為豎向受力主筋按照一定間距焊接固定到環向骨架鋼筋上，在主筋外側按照一定間距盤繞螺旋形箍筋。因此，控制墩柱鋼筋籠的幾何尺寸關鍵在於控制環向骨架鋼筋的幾何尺寸。筆者經多個工地觀察發現現場加工工人很難準確把握環形骨架鋼筋的半徑，圖紙一般只提供環形骨架鋼筋中心軸線半徑，無法直接用於生產控制。
經過多次資料測算調整，發現加工環形骨架筋的圓柱形構件半徑＝環形骨架半徑-環形骨架筋鋼筋半徑-4mm～6mm時效果最好。環形骨架鋼筋直徑16mm～20mm時取用4mm，22mm～25mm時取用5mm，大於25mm時取用6mm。
鋼筋骨架整體剛度通過加強主筋與環形骨架筋焊接及主筋與外部螺旋形箍筋固定來實現。筆者在鋼筋加工、安裝現場發現，對於鋼筋籠整體的剛度而言，主筋與螺旋形箍筋的固結尤為重要，建議在主筋與螺旋形箍筋交叉點採用點焊或鐵絲梅花形固定，即間隔乙個交叉點固定。另外螺旋形箍筋使用前先調直，在半徑相近的圓形構件上彎曲成相近環形半徑備用，保證螺旋形箍筋與主筋密貼。
鋼筋安裝定位先確定中心點，按照圖紙設計半徑±5mm在現場用墨線標出，鋼筋安裝時只有全部主筋都落在墨線形成的環內才可固定，完成鋼筋的安裝工作。
（二）墩柱模板加工
墩柱定型鋼模板從模板設計、模板加工製作控制模板的幾何尺寸。模板設計一方面保證構件的幾何尺寸，同時考慮模板的周轉次數，進行相應的剛度設計；定型鋼模板在起吊、運輸、使用時需要考慮模板的承載情況，確保使用過程中模板不變形。
模板加工需要設計相應的胎模，在胎模上進行預拼裝，檢查各項資料指標，合格後電焊固定。電焊焊接過程中一定要考慮電焊溫度變化在模板內部形成的內應力，防止模板從胎模上落架後由於自身內應力過大逐步變形，根據模板剛度決定一次施焊長度，一般控制在2cm左右，並且實施跳焊，分散模板內部的溫度應力，避免應力集中。
（三）墩柱混凝土澆築
為減輕混凝土入模衝擊力對鋼筋與模板間墊塊的影響，混凝土自由落體高度大於2m時採用串筒，必要時設定減速板。另外人員上下通過專用軟梯，禁止通過攀爬固定完畢的鋼筋。振搗時嚴格控制振搗棒的落點位置在距離鋼筋10cm～15cm處，禁止振搗棒碰觸鋼筋。
四、實施效果
採取了相關措施後，通過鋼筋保護層探測儀測定保護層厚度，基本上處於控制狀態，合格率可以達到70%以上，遠遠高於現行水準。且不合格的點偏差較小，一般在10mm之內。考慮到儀器自身的精度誤差在3mm，實際的保護層情況可能更好。
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