高速鐵路混凝土橋梁典型病害及防治對(duì)策

張李勝

摘 要：最近幾年，伴隨著我國(guó)鐵路工程突飛猛進(jìn)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)家不斷推進(jìn)高速鐵路建設(shè)，與此同時(shí)，在不同程度的橋梁結(jié)構(gòu)中存在各種病害，對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珮?gòu)成嚴(yán)重威脅本文以高速鐵路混凝土橋梁為例，分析了鐵路橋梁病害。

關(guān)鍵詞：鐵路混凝土橋梁；典型病害；防治對(duì)策

由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路橋梁的建設(shè)不斷擴(kuò)大，鐵路橋梁的建設(shè)是高速鐵路項(xiàng)目的重要組成部分。高速鐵路的運(yùn)行條件和載荷，由于設(shè)計(jì)、施工、鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)的變化影響和不同程度病害，因此，本文對(duì)鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的典型病害進(jìn)行了具體的分析和探討，并提出了保證橋梁結(jié)構(gòu)正常使用和安全運(yùn)行的有效對(duì)策。

一、高速鐵路混凝土橋梁典型病害

1.橋梁的結(jié)構(gòu)裂縫病害。橋梁結(jié)構(gòu)裂縫是縱貫鐵路橋梁混凝土的深裂縫，出現(xiàn)在鐵路雙線或梁體側(cè)面，甚至貫穿整個(gè)墩體。其次，混凝土表面裂縫深度較淺，長(zhǎng)度不一，形狀不規(guī)則。開(kāi)裂后，很容易滲透到雪和雨，因此產(chǎn)生凍融的膨脹應(yīng)力，造成橋梁開(kāi)裂和脫落的現(xiàn)象。第三，梁體的斜梁裂縫出現(xiàn)在梁腹板上，這可以大大減少預(yù)應(yīng)力混凝土的承載力。這些裂痕的直接原因它是由荷載列車引起的，使結(jié)構(gòu)承載力不夠，建筑結(jié)構(gòu)不合理，基礎(chǔ)不均勻沉降，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)附加力超過(guò)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，出現(xiàn)裂縫。

2.橋梁的腐蝕病害。高速鐵路主要依附于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼截面很小，特別是預(yù)應(yīng)力鋼絲包，橫截面面積非常小，如果橋鋼筋腐蝕現(xiàn)象，預(yù)應(yīng)力鋼束很容易受到損害，腐蝕嚴(yán)重的會(huì)減少鋼筋結(jié)構(gòu)的承載力，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。電化學(xué)腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕過(guò)程，由于環(huán)境特性和混凝土的性質(zhì)，在這些環(huán)境條件下產(chǎn)生生化反應(yīng)，并對(duì)表面產(chǎn)生影響。隨后暴露在混凝土中堿性物質(zhì)的氧化鐵層再次發(fā)生反應(yīng)，即電化學(xué)腐蝕。隨著時(shí)間的推移，鋼筋長(zhǎng)度方向上的腐蝕區(qū)域越來(lái)越大。

3.混凝土凍融病害。混凝土的凍融破壞主要是由混凝土中的許多孔隙引起的，水也可以很容易進(jìn)入空隙，如果溫度下降到零度以下，混凝土中的多孔水就會(huì)結(jié)冰，體積就會(huì)膨脹。體積最大的水是原來(lái)體積的幾十倍，造成混凝土內(nèi)部的壓力，然而，上升氣孔中的溫度變化會(huì)導(dǎo)致冰融化，壓力也會(huì)消失，因此，在多次凍結(jié)之后，混凝土可能會(huì)受到不同程度的破壞，從而降低混凝土的強(qiáng)度，造成裂痕、脫落

4.橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)病害。橋梁的墩臺(tái)已經(jīng)使用了很長(zhǎng)一段時(shí)間，不僅要承受上結(jié)構(gòu)建筑荷載外，還需要抵抗各種外部環(huán)境的力量，如風(fēng)、電流壓力、土壤侵蝕力等。此外，由于各種各樣的因素和鐵路列車的增加，橋梁經(jīng)常承受著過(guò)高的負(fù)荷，橋墩將受到不同程度的破壞。

二、鐵路橋梁病害的防治對(duì)策

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，新建鐵路里程不斷增加，特別是在跨江工程中，橋梁成為不可替代的解決方案。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)疾病的形成原因和治療對(duì)策進(jìn)行進(jìn)一步的系統(tǒng)研究，提出了一些具體措施和解決方案，的一個(gè)主要措施在整個(gè)生命周期的橋梁，為加強(qiáng)管理的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，把一些混凝土裂縫等結(jié)構(gòu)裂縫消除在萌芽狀態(tài)，很難避免裂縫，應(yīng)采取相應(yīng)措施減少它們以免引起裂紋擴(kuò)展，影響結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。盡管許多橋梁病害與建筑質(zhì)量差有關(guān)，但不可否認(rèn)的是，在認(rèn)識(shí)到建筑問(wèn)題的同時(shí)，橋梁的設(shè)計(jì)有了很大的改善。在設(shè)計(jì)初期加強(qiáng)對(duì)橋梁施工地點(diǎn)的地質(zhì)勘察，防止地基在地質(zhì)條件惡劣時(shí)遇到不均勻的沉積物。在施工階段，應(yīng)合理放置施工工具和材料，以防止臨時(shí)荷載在混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生裂縫，影響橋梁結(jié)構(gòu)的性能和后續(xù)運(yùn)行。由于高負(fù)荷鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)負(fù)荷的價(jià)值必須仔細(xì)計(jì)算，并考慮在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)適當(dāng)增加負(fù)載。從長(zhǎng)期來(lái)看，需要對(duì)混凝土損失和長(zhǎng)期掘進(jìn)預(yù)應(yīng)力的損失進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，使用適當(dāng)?shù)氖湛s蠕變模型。在施工過(guò)程中應(yīng)避免使用一些大型的水化熱、收縮和水泥體積的穩(wěn)定性差，應(yīng)該采取一些適當(dāng)?shù)墓橇稀⑺冶?、礦物摻合料，避免堿骨料反應(yīng)，注意維護(hù)工作后期混凝土澆注，澆注的混凝土砌塊集施工方案（如分層分段澆筑，等等），并采取有效措施，如嵌入式管道，等）溫度對(duì)混凝土澆筑進(jìn)行嚴(yán)格控制。在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)施工和運(yùn)行中容易出現(xiàn)裂縫的監(jiān)測(cè)，如支護(hù)工作是否良好，預(yù)應(yīng)力張拉值是否到位，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用和列車運(yùn)行的安全平穩(wěn)。

三、預(yù)制梁板常見(jiàn)病害及防治措施

預(yù)制梁常見(jiàn)病害在外觀。例如，在馬蹄處，梁的腹側(cè)表面和上口的斜面有氣孔和麻點(diǎn)。表面有梁腹側(cè)表面及馬蹄上口斜面存在氣孔、麻面現(xiàn)象明顯氣孔是細(xì)粒料不足以填充粗集料之間的空隙，導(dǎo)致集料不密實(shí)，形成產(chǎn)生氣泡的自由空隙：麻面是混凝土表面局部缺漿、粗糙或有許多小凹坑，由氣泡、溝洞在混凝土表面形成的汽水空隙。

1.原因分析。①物料分級(jí)不合理，粗骨料偏多，細(xì)骨料少，礫石料中針片狀物料含量過(guò)多；②馬蹄形通風(fēng)口頂部的斜面不自由，變截面處的鋼筋和波紋管密實(shí)，造成振動(dòng)不當(dāng)或不足，導(dǎo)致混凝土與模板之間殘留一些氣泡，形成氣孔；③模板分離器涂層不均勻，局部刷漏或失效，導(dǎo)致混凝土表面與模板粘結(jié)的表面：④混凝土未分層澆筑，不當(dāng)或過(guò)高，導(dǎo)致離析：⑤石材粒度過(guò)大或坍塌程度小。振動(dòng)或泄漏。

2.防治措施。①水灰比要嚴(yán)格控制的，針片狀顆粒含量必須符合要求。②控制混凝土的振動(dòng)距離和時(shí)間，5-10厘米是振動(dòng)棒與側(cè)模的距離，且應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋及各種預(yù)埋件、低插入深度應(yīng)控制在5-10厘米，分層鑄造時(shí)間間隔不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，振動(dòng)時(shí)間以20～30s為宜，與混凝土表面顯著下沉，沒(méi)有氣泡，表面光滑，輻射砂漿，層厚度應(yīng)控制在15厘米以內(nèi)，并排氣；③模板必須經(jīng)過(guò)除銹、拋光和使用無(wú)色差的脫模劑清潔：④做好配合比設(shè)計(jì)工作，當(dāng)配筋密實(shí)時(shí)，加入高效減水劑，保證混凝土的流量滿足工作要求，在運(yùn)輸、澆注各個(gè)環(huán)節(jié)采取措施，確?；炷敛浑x析。

在高速鐵路項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，出現(xiàn)了一些橋梁結(jié)構(gòu)。為了確保鐵路項(xiàng)目的安全，并與混凝土橋梁建設(shè)病害作斗爭(zhēng)，有必要從多個(gè)角度預(yù)防它，促進(jìn)我國(guó)鐵路項(xiàng)目的穩(wěn)步發(fā)展。

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