橋梁墩臺裂縫原因分析與處理措施

卞紅霞

摘要：橋梁墩臺裂縫是橋梁施工較為常見的病害現(xiàn)象，本文以某鐵路建設(shè)工程橋梁墩臺裂縫病害檢測、處理為例，通過對裂縫病害進行調(diào)查，并對裂縫產(chǎn)生的機理按不同類型分別進行了分析，最后針對裂縫產(chǎn)生的原因提出了預(yù)防意見和整治措施。

關(guān)鍵詞：橋梁;墩臺;裂縫;機理分析;處理措施

1??引言

隨著近幾年鐵路建設(shè)尤其高速鐵路建設(shè)規(guī)模的快速推進，橋梁在土建工程中比例越來越高，為節(jié)約用地和減少路基沉降帶來的安全影響，以橋代路在設(shè)計中也越來越普遍。混凝土墩臺裂縫已成為鐵路建設(shè)過程中最主要橋梁病害之一，裂縫的存在可能不同程度降低混凝土的結(jié)構(gòu)承載能力或耐久性。針對某鐵路工程部分橋梁墩臺的裂縫病害，建設(shè)指揮部委托了專業(yè)檢測單位進行檢測，查明分析其成因，掌握其發(fā)展規(guī)律，采取有效控制措施預(yù)防并對既有裂縫進行處理。

2??工程概況

某鐵路工程項目橋梁全部按旅客列車設(shè)計時速140km/h設(shè)計。橋墩結(jié)構(gòu)形式主要為圓端形墩和矩形墩，橋臺結(jié)構(gòu)形式為T形橋臺。橋墩臺身設(shè)計混凝土強度等級均為C30。

3??裂縫產(chǎn)生的機理分析

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)該項目橋梁墩臺裂縫病害集中在某施工標段范圍內(nèi)，主要是橋墩的豎向裂紋、墩臺的橫向裂紋、橋臺的豎向裂紋和墩、臺局部表面網(wǎng)狀裂紋或局部裂紋。導(dǎo)致橋梁墩臺裂縫產(chǎn)生的原因很多，為正確判斷裂縫的性質(zhì)及其對結(jié)構(gòu)的影響，針對現(xiàn)場的裂縫分布情況以及特征，對其產(chǎn)生的機理分別進行了分析。

3.1橋墩的豎向裂紋

表現(xiàn)：比較典型的是沿模板的對拉鋼筋分布的豎向裂紋，裂紋深度在10cm之內(nèi)，可認為是淺表裂紋，長度最長的達到9m。

成因分析：其原因可能有三個方面，第一在澆筑過程中，由于模板的振動或變形，帶動拉桿變動，而在混凝土的形成過程中，混凝土強度很低，造成開裂;第二由于大部分橋墩是一次澆注，混凝土方量很大，模板側(cè)向剛度不足，受混凝土自重的影響，模板側(cè)向發(fā)生變形，使得混凝土在順橋方向發(fā)生開裂;第三是由于混凝土收縮的影響。

3.2墩、臺的橫向裂紋

表現(xiàn)：墩、臺的橫向裂紋一般發(fā)生在混凝土的接茬部位，根據(jù)取芯和超聲的檢測，裂紋深度均很深，且裂縫間存在夾渣。

成因分析：墩、臺一般是連續(xù)澆注，但由于該地區(qū)靠近海邊，時常下陣雨，造成混凝土不能連續(xù)澆注，而施工單位在處理接茬部位時，二次澆筑時沒有對混凝土接茬表面進行鑿毛、清理處理，使得新老混凝土不能連成一體，產(chǎn)生斷縫。

3.3橋臺的豎向裂紋

表現(xiàn)：在橋臺的側(cè)墻中部多存在豎向裂縫，裂縫呈現(xiàn)下寬上窄，一般由承臺頂開始，一直裂至臺帽底緣。

成因分析：根據(jù)查閱相關(guān)資料，橋臺為樁基礎(chǔ)，樁檢測結(jié)果良好，多為一類樁，且現(xiàn)場未見明顯的沉降痕跡，因此樁基沉降應(yīng)該不是主要問題。另外據(jù)了解，承臺混凝土和臺身混凝土澆注時間存在較長的時間差，而裂紋未向承臺發(fā)展，因此推斷，由于橋臺為后澆素混凝土，混凝土方量較大，且未設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)，臺身和承臺間存在收縮差，承臺約束了臺身的收縮，而混凝土在形成過程中，強度較低，如養(yǎng)護不到位，臺身混凝土的收縮應(yīng)力極易超過混凝土的抗拉強度，導(dǎo)致混凝土開裂。

3.4墩、臺表面網(wǎng)狀裂紋或局部裂紋

表現(xiàn)：墩、臺局部表面存在網(wǎng)狀裂紋或局部裂紋，裂紋寬度一般在0.2mm以內(nèi)，深度在3cm以內(nèi)。

成因分析：此類裂紋屬于收縮、溫度裂縫，是由于養(yǎng)護不善所致，對結(jié)構(gòu)的工作性能影響不大。

4??混凝土墩臺裂縫控制與預(yù)防措施

通過分析裂縫的成因后，從設(shè)計、施工和養(yǎng)護三個方面應(yīng)采取有針對性的一些措施防止裂縫的出現(xiàn)，下面是的幾點建議：

4.1優(yōu)化混凝土配合比的設(shè)計

要根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境、材料的實際情況優(yōu)化配合比。隨著季節(jié)變化，可以設(shè)計夏期和非夏期配合比，同時要注意混凝土材料性能的變化等因素合理調(diào)整配合比。

4.2合理選用材料

盡量使用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥和火山灰水泥。采用低砂率、低塌落度、低水膠比和摻加高效減水劑和高性能引氣劑，提高粉煤灰用量的設(shè)計原則，以求生產(chǎn)出高質(zhì)量的抗裂混凝土。

4.3嚴格控制混凝土塌落度

在保證混凝土具有良好工作性的情況下，應(yīng)盡可能地降低混凝土的單位用水量。

4.4采取措施調(diào)整混凝土下料溫度

根據(jù)環(huán)境溫度采取措施，盡量控制混凝土下料溫度相對接近，減少溫差。

4.5按照規(guī)定進行混凝土澆筑

對于大體積混凝土，尤其要控制好現(xiàn)場澆注施工工藝，根據(jù)澆筑面積確定灌注導(dǎo)管數(shù)量，澆注方向和分層厚度，并做好混凝土振搗，避免過振或欠振。

4.6避免過早拆模，避免大風天氣拆模，拆模后采用包裹措施圍閉橋梁墩身。

4.7合理養(yǎng)護，澆水養(yǎng)護時，控制水溫，避免直接沖淋混凝土表面，避免驟然降溫。

4.8盡量縮短承臺與墩臺澆筑時間間隔。

4.9設(shè)計中考慮在墩臺混凝土表層布設(shè)抗裂鋼筋網(wǎng)，可有效防止混凝土收縮時產(chǎn)生干裂（該項目橋梁墩臺設(shè)計未布設(shè)）。

5??裂縫整治措施

5.1橋墩的豎向裂紋

由于檢測時尚未架梁，主要恒、活載均未施加，裂縫的發(fā)展尚不明確，若后期恒載增加，同時疊加活載及動力作用，裂縫很可能進一步發(fā)展，對結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性均會造成影響。

5.2墩、臺的橫向裂紋

因為墩、臺的橫向裂縫疑似斷開縫，這對結(jié)構(gòu)來說屬于重大隱患，雖然墩、臺屬于受壓結(jié)構(gòu)，但在臺風、列車制動力、列車離心力、地基側(cè)壓力等作用下，墩、臺仍可能發(fā)生側(cè)向變形，因此必須進行加強整治處理。

處理方案一：在接茬裂縫上下及深度方向各鑿去一部分混凝土，在原有的混凝土中植筋，并設(shè)置橫向鋼筋，構(gòu)成環(huán)形鋼筋網(wǎng)，然后采用自流平、收縮小的細石混凝土澆注，使得上下層混凝土能夠共同工作。注意要控制好鑿除的順序、深度、高度，同時上下混凝土應(yīng)鑿成齒狀，以抵抗剪力。

處理方案二：若橫向縫距離地面不高，在橫向縫以上一定高度及以下部位植筋，并布置橫向鋼筋，構(gòu)成鋼筋網(wǎng)，再采用高一級的混凝土澆筑，使上下層混凝土能夠共同工作。

5.3橋臺的豎向裂紋

橋臺的豎向裂紋較為嚴重，其進一步擴展對結(jié)構(gòu)的受力和耐久性均存在一定的影響，建議采取以下措施：

第一：在裂紋尖端鉆孔，阻止裂紋進一步擴展。

第二：在混凝土收縮基本完成后，采用灌漿的方法封閉裂縫。

第三：采取外包鋼筋混凝土加強的方式處理。

5.4墩臺表面網(wǎng)狀裂紋或局部裂紋

這些裂紋的存在只對結(jié)構(gòu)的耐久性存在一定的影響，可根據(jù)裂紋寬度進行適當處理：裂縫寬度δ≥0.15mm時，對其灌壓環(huán)氧漿處理。裂縫寬度δ<0.15mm時，采用環(huán)氧膠泥封閉處理。

6??結(jié)論

本文通過對橋梁墩臺裂縫進行了分類總結(jié)和機理分析，并按上述方法進行處理。對比較嚴重的病害：墩臺的豎向裂縫、橫向裂縫，處理完畢后，結(jié)合成橋后的荷載試驗，在局部進行了專門試驗，有效的控制了裂縫的發(fā)展，達到了預(yù)期的處理效果，保證了橋梁墩臺結(jié)構(gòu)的可靠性。

參考文獻：

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[2] 莫睿嫻?淺談橋梁混凝土的裂縫及預(yù)防措施?【J】?廣東建材，2008，1

（作者身份證號碼：320911197809295320）