重力式橋臺的裂縫病害及防治

摘要：重力式橋臺的典型病害是臺身開裂、臺后路面下沉，若任其發(fā)展必將影響橋梁的正常使用和安全。U型橋臺是當(dāng)前公路橋梁中廣泛應(yīng)用的的一種重力式橋臺，它是憑借自重來維持臺后土壓力的平衡，臺體施工所用材料主要是混凝土、片石混凝土和石砌等圬工材料，而且都是現(xiàn)場澆筑或砌筑。本文根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際情況，對U 型橋臺裂縫類型以及出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行了簡要的分析，同時(shí)提出了加固及防治措施。

關(guān)鍵詞：橋梁工程U形橋臺施工工藝 病害防治 加固

1 工程概況

樂山至宜賓高速公路工程LJ16合同段太原鐵建管段起點(diǎn)里程為K130+251.4，終點(diǎn)里程為K136+900(既有內(nèi)宜高速公路)全長6.6486公里。管段位于宜賓北約10km，起于宗場鎮(zhèn)北，止于象鼻鎮(zhèn)，主要工程包括路基、橋梁、涵洞、排水及防護(hù)等工程。其中，大橋7座共876.33延米，中小橋4座共320.12延米，互通立交主線橋2座共709延米，匝道橋6座共1500延米。多數(shù)橋梁的下部結(jié)構(gòu)中都涉及到了重力式橋臺。

2 工程地質(zhì)條件

工程所經(jīng)區(qū)域?yàn)榈湫偷那鹆甑匦蔚孛矄卧獏^(qū)，基巖埋藏較淺，頂部常直接裸露，風(fēng)化嚴(yán)重，表層有時(shí)為殘積物掩蓋，谷底堆積有洪積物、坡積物或沖積物，局部存在淤泥。谷底多為農(nóng)田所在位置，表層覆蓋層為地表水長期浸泡，地層承載力值低。

路線沿線巖性以泥質(zhì)砂巖為主，夾泥巖、砂巖，區(qū)域內(nèi)構(gòu)照不發(fā)育，多為新華夏構(gòu)造體系形跡。巖體完整，巖層產(chǎn)狀較平緩。

3 U型橋臺施工工藝

3.1 明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)施工定位放樣→基坑開挖→模板加工及安裝→混凝土澆筑→基坑回填。

3.2 臺身、臺帽及耳背墻施工。

①腳手架施工臺身施工的腳手架均采用雙排腳手

架。

②鋼筋制作及安裝。

③模板的制作及安裝。

④澆筑混凝土。

由于篇幅原因，具體施工工序及措施不在這里贅述。

4 結(jié)合樂宜高速橋梁施工分析U形橋臺典型病害與防治

4.1 臺后路面下沉開裂

臺后路面開裂U 型橋臺病害中比較常見的病害之一，而且多存在路面凹陷的問題，這主要是沒有根據(jù)施工要求進(jìn)行臺后填土施工所引起的。如在橋臺臺后填土過程中，土層過厚，而且無法壓實(shí)，有的施工單位竟然采用大石塊作為填筑材料，這樣便無法滿足設(shè)計(jì)的壓實(shí)度，車輛通行后極易導(dǎo)致路面沉陷，嚴(yán)重時(shí)臺后路面開裂、凹陷。若路面存在橫向裂縫，則要時(shí)刻關(guān)注裂縫的發(fā)展情況，檢查橋臺臺身是否發(fā)生了位移或沉降；若臺后路面存在裂縫，并有路面隆起時(shí)，這可能是臺前水平推力過大引起的，拱橋的U型橋臺常出現(xiàn)這樣的問題。

4.2 前墻中部裂縫

橋臺前墻中部之所以存在豎向裂縫，一方面是因?yàn)闃蛎姘l(fā)生了不均勻沉陷或其基礎(chǔ)松軟造成的。正常情況下，豎向裂縫都上窄下寬，而且延伸到基礎(chǔ)底部。另一方面，是對于材料為水泥混凝土澆筑的寬橋臺，完成澆筑以后，混凝土表面常產(chǎn)生裂縫病害，這種裂縫主要是豎向的，但有長有短，無規(guī)律可循，有時(shí)也可能產(chǎn)生細(xì)短的橫向裂縫，與豎向裂縫一起構(gòu)成網(wǎng)狀裂縫?；炷帘砻媸湛s或發(fā)生溫差變化，往往會(huì)引發(fā)這種裂縫。要減少或杜絕這種裂縫，先要保證橋臺構(gòu)造的設(shè)計(jì)合理可行，施工時(shí)必須采用合格的原材料，并嚴(yán)格按施工規(guī)范開展?jié)仓┕せ顒?dòng)。具體來講，應(yīng)該最好以下兩點(diǎn)：

一是在施工設(shè)計(jì)要防止前墻過寬。施工中，最好將過寬的橋臺分為兩個(gè)相對獨(dú)立的U型臺，或?qū)⒆冃慰p設(shè)置在前墻中間，使其形成2個(gè)L型的橋臺，再以L型或2個(gè)U 型橋臺進(jìn)行計(jì)算。正常情況下，如果橋臺寬度大于12～15m，最好不要使用整體橋臺；二是在施工過程中應(yīng)采取有力的措施盡量避免混凝土收縮，如在確?；炷翉?qiáng)度的前提下，水泥的水熱化要求可適當(dāng)降低，最好不要在高溫時(shí)段進(jìn)行混凝土的澆筑。

4.3 在U型橋臺裂縫病害中，發(fā)生頻率較高的要數(shù)前墻與側(cè)墻交接處的豎向裂縫。很多因素都會(huì)引發(fā)豎向裂縫，總的來說，主要包括下列因素：

4.3.1 對于U型橋臺來說，橋臺封閉是無疑是最明顯的缺點(diǎn)，填土很容易積水，不便于橋臺內(nèi)排水，而且是通過粘性來填筑橋臺填土，這會(huì)擴(kuò)大填土內(nèi)摩擦角，增大土側(cè)壓力，導(dǎo)致側(cè)墻或前墻出現(xiàn)向外傾斜的趨勢，最終引發(fā)橋臺裂縫。這類橋臺裂縫主要表現(xiàn)在其兩側(cè)墻體出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象。

4.3.2 橋臺較高，也抬高了臺后填土的高度，而且在荷載超標(biāo)的情況下，會(huì)降低橋臺的抵抗力，進(jìn)而引發(fā)橋臺裂縫。

4.3.3 橋臺填土或其壓實(shí)度到不到設(shè)計(jì)要求，造成填土沉陷，橋臺前墻與側(cè)墻交接的部位也會(huì)出現(xiàn)裂縫。

4.3.4 有的橋臺因?yàn)樵跇蛎驿佒蚺_內(nèi)填土的施工中，使用的碾壓機(jī)械是重型壓路機(jī)，這回導(dǎo)致前墻和側(cè)墻外傾，而且其交接的部位會(huì)有裂縫出現(xiàn)。所以，最好用輕質(zhì)材料分層填筑橋臺，而且要夯實(shí)，然后設(shè)置好墻體、盲溝的排水孔。

4.3.5 加固、修補(bǔ)臺身裂縫時(shí)，一定要重點(diǎn)處理裂縫部位，并適當(dāng)加固橋臺結(jié)構(gòu)。

①我們修補(bǔ)臺身裂縫主要是為了保持結(jié)構(gòu)的整體性能，提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，使其具有一定的剛度和強(qiáng)度，保證其整體的美觀性。當(dāng)前，很多施工單位都通過壓力注漿修補(bǔ)法和表面封閉修補(bǔ)法來修補(bǔ)橋臺裂縫。對于開裂并未碎裂的前、側(cè)墻采用高壓灌注環(huán)氧砂漿的方法修補(bǔ)裂縫。為加強(qiáng)裂縫兩側(cè)砼的整體性，防止裂縫再次出現(xiàn)，可在裂縫兩側(cè)采用騎縫鋼筋予以錨固。對于裂縫較少的墻體，可在騎縫鋼筋外抹一層環(huán)氧砂漿防銹，并掛一層細(xì)鋼絲網(wǎng)（固定在騎縫鋼筋上）防止砂漿脫落。若墻體裂縫較多且縱橫交錯(cuò)，可在墻體外包一層10cm厚砼。外包砼內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與騎縫鋼筋間相互固定。

壓力注漿修補(bǔ)法一般采用自動(dòng)壓力灌漿技術(shù)，此法施工過程如下：首先調(diào)查裂縫現(xiàn)狀，分析原因、制定方案，選擇合適的樹脂。然后進(jìn)行基層處理，將裂縫表面的灰塵清理干凈，以保證該部位牢固、干燥，在裂縫寬、開口順暢的地方，每隔15-20cm設(shè)計(jì)一個(gè)注入口。用快干型封縫膠將注漿底座粘帖于注入口處，同時(shí)用快干封面膠沿著裂縫表面涂刷，確保封閉。完成上述工序后，根據(jù)設(shè)計(jì)的配比制備好溶劑型灌漿樹脂，然后將其倒進(jìn)軟管內(nèi)，在底座上安裝有樹脂的灌漿器，將彈簧松開開始注漿。要自下而上的進(jìn)行注漿，如果樹脂量達(dá)不到要求可隨時(shí)填補(bǔ)，注滿所有的裂縫后方可停止注漿。注漿完畢后，拆除灌漿器，樹脂固化后將堵頭和底座敲掉，如有必要，可采用砂輪機(jī)打磨混凝土表面的封膠，使混凝土恢復(fù)到原來的狀態(tài)，根據(jù)2:1或3:1的配比要求將水泥和普通水泥混合，為了達(dá)到外表的美觀程度，可稍稍修飾混凝土外表。

②裂縫的出現(xiàn)會(huì)在一定程度上破壞臺身的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，簡單的填充或封閉的處理措施并不能從根本上杜絕裂縫的發(fā)生，施工單位應(yīng)該對裂縫發(fā)生的原因進(jìn)行具體的分析，再針對問題的根源采取補(bǔ)救措施。大部分施工單位主要采取以下幾種措施來整治裂縫：①將臺后填土挖出，再填料夯實(shí)，妥善處理臺身排水孔。②橋臺側(cè)墻即前墻外澆筑輔助擋土墻，施工時(shí)，首先將錨筋打設(shè)在臺身上，這樣，新墻和舊墻就能連成整體并發(fā)揮出整體的作用。③橋臺側(cè)墻之間穿預(yù)應(yīng)力鋼束，施加預(yù)應(yīng)力抵抗對側(cè)墻的土壓力。在側(cè)墻外設(shè)混凝土框架墻，以抵抗錨固處的局部壓力；錨固位置墻體可換成高強(qiáng)混凝土，將錨固點(diǎn)分散開來。④裂縫的出現(xiàn)會(huì)在一定程度上破壞橋臺的整體性能，但若是破壞后的橋臺按照L型橋臺（前墻豎向裂縫時(shí)）或獨(dú)立擋土墻（前墻和側(cè)墻交接處豎向裂縫）計(jì)算其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，可不進(jìn)行加固。

分離立交橋臺臺身開裂現(xiàn)象非常嚴(yán)重，尤其是側(cè)墻大塊碎裂，僅修補(bǔ)裂縫已無法恢復(fù)側(cè)墻的整體性，須鑿除并按原尺寸重澆部分墻身，并在重澆墻身內(nèi)設(shè)置一層鋼筋網(wǎng)（鋼筋網(wǎng)錨入側(cè)墻保留部分）以加強(qiáng)新、老砼的結(jié)合。

修復(fù)側(cè)墻需開挖臺腔填土，這部分填土在回填時(shí)應(yīng)采用砂礫或滲水性好的土。對于側(cè)墻開裂并未碎裂的橋臺，在臺帽下臺身外側(cè)面（包括臺背）設(shè)置鋼筋砼圈梁(見圖A)，以加強(qiáng)橋臺側(cè)墻的抗傾覆性與整體性、增大各側(cè)墻的抗剪能力，達(dá)到約束橋臺各墻體側(cè)向變形的目的。圈梁厚為20cm，高度視開裂程度的不同取用50cm和100cm，圈梁通過錨入臺身的錨固筋與橋臺形成整體。

考慮到臺后鋼筋砼圈梁較長，如同一道擱置在彈性支承上且兩端固結(jié)的連續(xù)梁，受力較復(fù)雜，須在圈梁下設(shè)置一層厚20cm-30cm的素砼作為圈梁基礎(chǔ)。若臺身高度較大，除設(shè)置圈梁外還應(yīng)視臺身高度不同增設(shè)多根扁擔(dān)梁，以增大側(cè)墻的抗剪剛度，并約束側(cè)墻病害繼續(xù)發(fā)展（見圖A）。進(jìn)行局部側(cè)墻修復(fù)后的橋臺為增強(qiáng)側(cè)墻的整體性和抗推能力，防止側(cè)墻和前墻間開裂，也可在側(cè)墻頂部設(shè)置扁擔(dān)梁（見圖B）。扁擔(dān)梁與圈梁一樣也應(yīng)通過錨固筋與橋臺側(cè)墻形成整體。

對于臺腔填土采用非透水性材料的橋臺，為減少雨水滲入臺腔、改善受到車輛荷載后橋臺側(cè)墻的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，可采用拆除原搭板及枕梁后，依據(jù)橋臺構(gòu)造的不同，在整個(gè)橋臺頂層現(xiàn)澆25cm或30cm厚整體鋼筋砼蓋板的方法加固，并在蓋板下設(shè)置15-20cm厚貧砼基礎(chǔ)。橋臺頂層蓋板內(nèi)應(yīng)設(shè)置較強(qiáng)勁的雙層鋼筋網(wǎng)，以承受車輛荷載對蓋板的雙向空間作用。雙層鋼筋網(wǎng)之間通過短鋼筋連接。

5 結(jié)語

本人通過對樂山至宜賓高速公路工程LJ16合同段中重力式橋臺的施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，意識到在實(shí)際橋梁工程施工中，一定要嚴(yán)格按照圖紙準(zhǔn)確施工，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)際狀況與圖紙不符，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主等方共同處理，如施工后因多方面的原因造成開裂，要分析明確其產(chǎn)生裂縫的原因，針對病害應(yīng)該多方面綜合考慮后選擇適應(yīng)的加固和處理方式，也可以徹底消除工程隱患，只有這樣才能做好重力式橋臺裂縫的防治工作，保證其良好的發(fā)揮作用。