鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因及防治措施

鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因及防治措

施摘要：鐵路為我國交通運(yùn)輸做出了巨大貢獻(xiàn)，鐵路橋梁建設(shè)項(xiàng)目越來越多，人們對(duì)鐵路橋梁建設(shè)質(zhì)量問題加以重視。在進(jìn)行鐵路橋梁施工作業(yè)時(shí)，往往存在著難度大，周期長，風(fēng)險(xiǎn)高等特征，非常容易發(fā)生混凝土裂縫的問題。對(duì)此，必須從裂縫的成因著手，給出合理的整改對(duì)策，給整個(gè)工程的進(jìn)行帶來助力，從而能夠在最大程度上降低建設(shè)方面的問題，且打造出安全有效的施工環(huán)境。關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；墩身；混凝土裂縫；成因；防治措施引言在鐵路交通發(fā)展的過程中，橋梁的發(fā)展也更趨向于大型化和復(fù)雜化，橋梁的質(zhì)量相比于原來也有了更高的要求。自橋梁工程發(fā)展這么多年以來，裂縫問題一直是混凝土橋梁的一項(xiàng)通病。依據(jù)大量的工程實(shí)例，裂縫對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)而言不可避免，或多或少的存在著，但其裂縫的發(fā)展程度可以通過措施進(jìn)行控制。裂縫問題會(huì)同時(shí)涉及到多個(gè)領(lǐng)域，其中主要包含了巖土、結(jié)構(gòu)、材料以及施工等方面。裂縫問題會(huì)或多或少的存在于混凝土的橋梁結(jié)構(gòu)中，雖然裂縫不可避免但是可以通過處理措施將其控制在可控的范圍之內(nèi)，對(duì)裂縫的控制相對(duì)而言是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)。裂縫除了會(huì)影響橋梁的美觀，更重要的是會(huì)削弱橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。所以加強(qiáng)對(duì)橋體裂縫原因的分析，提出解決措施具有十分重要的意義。1鐵路橋梁墩身混凝土裂縫的主要特征鐵路橋梁墩身混凝土開裂主要呈現(xiàn)以下特征：（1）裂縫多表現(xiàn)為豎向延伸，裂縫長度與墩體高度相接近；（2）墩體中間裂縫的寬度較大，該裂縫在兩端延伸處逐步變細(xì)且最終消失；（3）裂縫數(shù)量多，寬度小，多以寬度在0.3mm以下的裂縫為主，同時(shí)也存在一些寬度較大的裂縫；（4）墩身兩端的裂縫分布較少，而更多的裂縫集中在墩身部位；（5）拆模以后墩體裂縫更容易發(fā)生，主要是由于氣溫快速降低，加劇了裂縫的形成，一段時(shí)間以后，裂縫的總體數(shù)量雖然逐步增多，但裂縫寬度卻不會(huì)有明顯的變化；（6）墩體四周有回填土?xí)r，裂縫表現(xiàn)更為明顯，主要表現(xiàn)為橫向剪切裂縫。2鐵路橋梁施工中裂縫的成因分析2.1從工程設(shè)計(jì)的層面分析（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)。在設(shè)計(jì)階段，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因設(shè)計(jì)人員專業(yè)能力不足、工作不細(xì)致認(rèn)真，而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，使得鐵路或橋梁的主體結(jié)構(gòu)存在受力不均的嚴(yán)重問題，從而引發(fā)結(jié)構(gòu)性裂縫；（2）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作不充足?，F(xiàn)階段很多設(shè)計(jì)單位或人員，忽視設(shè)計(jì)前的實(shí)地勘察工作，僅憑收集的數(shù)據(jù)信息和工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行鐵路橋梁設(shè)計(jì)，導(dǎo)致在后續(xù)施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)場(chǎng)施工條件不符的情況，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)的可行性和工程的可靠性，顯著增大裂縫的產(chǎn)生概率；（3）圖紙繪制不認(rèn)真。施工過程中，施工人員會(huì)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工，但是經(jīng)常會(huì)遇到，設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)注不全面、繪制錯(cuò)誤等情況，從而嚴(yán)重影響施工質(zhì)量，造成裂縫。2.2施工原因鐵路橋梁工程的施工因素直接制約著裂縫問題的發(fā)生，其施工方法非常復(fù)雜，如果不能規(guī)范化管理施工程序，易導(dǎo)致嚴(yán)重的施工質(zhì)量和安全問題，增加不規(guī)范施工的情況，為整個(gè)工程造成安全隱患，路面裂縫問題隨之發(fā)生。在鐵路橋梁施工時(shí)，整個(gè)工程的施工過程具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是緊密相連的，如果任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)不規(guī)范的施工現(xiàn)象，都會(huì)引發(fā)鐵路橋梁裂縫情況。2.3荷載引起的裂縫這種類型的裂紋通常是由外載荷的直接應(yīng)力和二次應(yīng)力引起的。造成這一問題的具體原因是橋墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能有效地考慮計(jì)算與模型之間的關(guān)系。結(jié)果造成結(jié)構(gòu)條件不合理，設(shè)計(jì)截面不足，鋼筋布置存在問題。橋梁工程施工環(huán)節(jié)荷載引起的裂縫，在一定程度上是由于結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)、未能嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行施工造成的裂縫；或者是由于大型車輛過度滾動(dòng)而產(chǎn)生的裂縫，或者是由于自然災(zāi)害導(dǎo)致。3提升鐵路橋梁墩身混凝土裂縫控制質(zhì)量的技術(shù)措施3.1施工材料控制鐵路橋梁墩身混凝土開裂的控制，首先要從施工材料的質(zhì)量控制出發(fā)，加強(qiáng)混凝土原材料的質(zhì)量管理。施工材料的控制應(yīng)該從以下幾方面來開展：1） 水泥。水泥的水化熱反應(yīng)會(huì)加劇混凝土裂縫的形成，因此，施工過程中應(yīng)盡量選用粉煤灰水泥、礦渣硅酸鹽水泥等低水化熱水泥。水泥的細(xì)度模數(shù)越大、標(biāo)準(zhǔn)越高、單位體積用量越多，混凝土的收縮越大且持續(xù)時(shí)間越久。當(dāng)混凝土坍落度、強(qiáng)度確定后，在混合料中添加一定的減水劑與粉煤灰，就可以起到降低水化作用，并節(jié)約水泥的用量。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)可知，在混合料中使用了一定的外加劑和骨料以后，水泥用量可以節(jié)約25%?30%。2） 集料。鐵路橋梁墩身混凝土施工中，細(xì)集料最好選用級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)在2.3?3.7的中粗砂；粗集料應(yīng)選用級(jí)配良好，粒徑在5?40mm的大粒徑骨料，并將針片狀含量控制在10%，含泥量控制在1%以內(nèi)。3.2強(qiáng)化設(shè)計(jì)管理設(shè)計(jì)方案是整個(gè)工程的核心，是后續(xù)工程順利施工的基礎(chǔ)。為使整個(gè)工程施工順利開展，應(yīng)嚴(yán)格管理工程設(shè)計(jì)工作。工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)施工圖紙階段，應(yīng)從整個(gè)工程的實(shí)際情況出發(fā)，認(rèn)真審核施工圖紙的每一個(gè)細(xì)節(jié)，并深入現(xiàn)場(chǎng)考察施工位置的實(shí)際情況，從而使設(shè)計(jì)的施工圖紙具有較強(qiáng)的可行性。施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，加大力度審核圖紙的實(shí)效性和科學(xué)性，及時(shí)與施工人員交流，確保施工圖紙?jiān)跐M足工程實(shí)際要求的前提下，不斷提升其安全性和科學(xué)性，防止鐵路橋梁投入運(yùn)營后出現(xiàn)裂縫的情況。3.3施工工藝控制墩身混凝土的施工流程復(fù)雜，為了有效對(duì)混凝土裂縫加以控制，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)施工工藝控制：（1）適當(dāng)降低混凝土入模溫度，在混凝土攪拌作業(yè)進(jìn)行時(shí)，添加一定的冷卻水，實(shí)現(xiàn)攪拌溫度控制，在混凝土澆筑作業(yè)中，科學(xué)控制澆筑溫度。（2）進(jìn)行墩身分層澆筑作業(yè)時(shí)，每層的澆筑厚度都應(yīng)該保持在300mm以內(nèi)，且要注意對(duì)澆筑速度的控制，當(dāng)澆筑速度過快時(shí)，由于水泥水化熱產(chǎn)生的熱量難以及時(shí)散發(fā)，可能會(huì)引起混凝土裂縫。（3）做好混凝土的振搗作業(yè)，通過振搗工具的選擇，振搗時(shí)間的控制，提高混凝土密實(shí)度，嚴(yán)禁振搗時(shí)的過振作業(yè)，否則，墩身外表面可能會(huì)由于混凝土離析而引起質(zhì)量問題。振搗作業(yè)結(jié)束以后，在墩頂開展二次抹面作業(yè)，并及時(shí)覆蓋，維持一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)。（4）對(duì)于墩身下部易出現(xiàn)開裂問題的部位，在處理時(shí)可以通過布設(shè)小間距、小直徑的溫度鋼筋，來改善混凝土的抗裂性。3.4裂縫修補(bǔ)方法對(duì)于修補(bǔ)目前常用的就是表面修補(bǔ)法，通過噴漿、填縫、抹漿來封閉橋體表面的裂隙;將水泥或者是化學(xué)材料通過壓力灌漿的方式灌滿內(nèi)部的裂隙中；表面粘貼玻璃布或者是鋼板材料除了能夠封閉裂縫，還可以強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度。整體上，其中一種是為了能夠提升結(jié)構(gòu)的耐久性而進(jìn)行的修補(bǔ)，這類方法主要是針對(duì)微細(xì)的裂縫、填縫以及非受力的裂縫；第二種就是已經(jīng)確保了耐久性，在此基礎(chǔ)之上來進(jìn)一步強(qiáng)化受力方面而進(jìn)行的修補(bǔ)，這類修補(bǔ)主要是針對(duì)裂縫較多、結(jié)構(gòu)內(nèi)部有空隙的情況。結(jié)語混凝土是現(xiàn)代工程施工中的重要材料，但易出現(xiàn)裂縫病害，不僅影響整體觀感，還會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物的承載力造成影響，隨之出現(xiàn)鋼筋銹蝕等問題，混凝土的碳化現(xiàn)象愈發(fā)明顯，整體耐久性持續(xù)下降，無法為結(jié)構(gòu)的正常使用提供保障，甚至對(duì)人員的安全造成威脅?；诖耍仨氃谑┕ぶ凶龊觅|(zhì)量控制工作，分析可能出現(xiàn)的裂縫并采取針對(duì)性防治措施，確?；炷潦褂眯Ч?，為工程項(xiàng)目的持續(xù)運(yùn)營創(chuàng)造穩(wěn)定環(huán)境。參考文獻(xiàn)[1]劉濤，張浩杰.混凝土鐵路橋梁墩身剛度及開裂對(duì)整體受力影響的有限元分析[J].鐵路工程,2019,44(6