鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因及防治措施

周小祥

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司， 北京 100043）

1 工程概況

新建大同至張家口高速鐵路河北段DZSG2015-1標(biāo)段右線跨呼張正線特大橋位于河北省張家口市懷安縣境內(nèi)，大橋中心里程DK45+762.62，橋梁起訖里程改DK44+898.7-改DK46+626.56，橋梁全長1727.81延長米，起點位于柴溝堡鎮(zhèn)郭家房村西側(cè)，終點位于改DK46+626.56與跨京新高速他大橋相匯。全橋孔跨式樣：單線15-24m簡支梁，38-32m簡支梁，1-（32+48+32）m單線連續(xù)梁，全橋長 1727.81m，共56跨。橋墩采用單線圓端形實體橋墩，最大墩高度24m。墩臺基礎(chǔ)設(shè)計為樁基礎(chǔ)[1]。

2 鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因

2.1 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)計不能有效地考慮計算與模型之間的關(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)格按照圖紙進(jìn)行施工造成的裂縫; 或者是由于大型車輛過度滾動而產(chǎn)生的裂縫，或者是由于自然災(zāi)害導(dǎo)致[1]。

2.2 溫度導(dǎo)致的裂縫

墩身混凝土施工時，由于整體結(jié)構(gòu)不能使用隔震層等相對松弛的約束機(jī)制，導(dǎo)致大量混凝土體積非常容易受到大氣和溫度的影響，使其內(nèi)部溫度應(yīng)力產(chǎn)生破壞。進(jìn)而在最終造成裂縫的出現(xiàn)。

2.3 地基地質(zhì)所導(dǎo)致的裂縫

這種類型的裂縫通常是由于地面的水平沉降和位移引起的，而上述問題的發(fā)生往往是由于橋梁工程前期存在著資料試驗不足等方面的問題所導(dǎo)致

2.4 設(shè)計結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的裂縫

在進(jìn)行鐵路橋墩混凝土相關(guān)工程設(shè)計時，如果沒有充分考慮混凝土施工條件與圖紙之間的差異，或者橋墩結(jié)構(gòu)受力設(shè)置不當(dāng)，或者缺乏安全系數(shù)，鋼筋布置不科學(xué)會導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。

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 鐵路橋梁墩身混凝土的溫度控制

鐵路橋墩混凝土在澆筑過程中，所采用的大體積混凝土的內(nèi)部溫度會迅速升高，導(dǎo)致溫差較大，為了保證澆筑過程中墩身混凝土的質(zhì)量，相關(guān)施工人員可采用內(nèi)框架外保溫措施，采用冷卻管降低混凝土內(nèi)部溫度,在采用薄壁鋼管冷卻管道，澆筑前應(yīng)檢查水質(zhì)，檢查是否存在堵漏問題，完成整個冷卻工作時，則是應(yīng)該在第一時間進(jìn)行壓漿封閉作業(yè)，從而確?；炷恋睦鋮s質(zhì)量。應(yīng)該對混凝土外壁展開保溫作業(yè)，由此實現(xiàn)對內(nèi)外溫差的有效把控，促使其處于不會開裂的區(qū)間，并且還應(yīng)該重視混凝土外壁的濕度問題應(yīng)該借助薄膜編織布等展開外部的包裹作業(yè)，防止混凝土由于自然條件的突然變化而出現(xiàn)裂縫[2]。

3.2 鐵路橋梁墩身混凝土的材料控制

在整個工程里，材料為防止裂縫出現(xiàn)的根本所在，第一必須重視水泥的選用，橋梁墩身混凝土澆筑時，為保證調(diào)配出適宜的混凝土，應(yīng)該從水泥用量上展開有效的把控，在降低水泥用量的同時盡可能的使用低熱水泥，特別是能夠使用一些硅酸鹽水泥。第二為骨料的選用，造成混凝土裂縫出現(xiàn)的眾多因素之中，遭受拉破壞的主要形式便為水泥和骨料連接面處的破壞，這也就意味著混凝土抗拉的具體情況往往受制于骨料和水泥的連接情況，所以必須要對骨料的直徑情況、含沙量等設(shè)置明確的把控標(biāo)準(zhǔn)，由此從源頭上強(qiáng)化混凝土的抗拉性能。第三為，應(yīng)該減弱水灰比，如此能夠極大的降低水化熱，減少在進(jìn)行澆筑后混凝土收縮情況，且強(qiáng)化混凝土和易性，降低由于配合比因素所造成的外觀問題。

3.3 完善質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)

建立和完善質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)也是控制橋墩混凝土質(zhì)量的重要措施。在組織過程中，要有相關(guān)制度和措施的支持，針對不同項目設(shè)立專門的質(zhì)量管理部門，加強(qiáng)監(jiān)理人員、設(shè)計人員和有關(guān)負(fù)責(zé)人之間的交流與合作。在質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)計計量、質(zhì)量檢驗、計劃統(tǒng)計專業(yè)技術(shù)機(jī)構(gòu)。建立健全質(zhì)量責(zé)任制和獎懲制度，把橋梁工程項目施工質(zhì)量與責(zé)任人的直接利益聯(lián)系起來[3]。

3.4 冷卻管降溫和保溫措施

灌注作業(yè)后，混凝土內(nèi)部溫度得到了快速提升，致使其與外界的溫度差異變大。此時如果不對混凝土內(nèi)外溫度差異進(jìn)行控制，就容易發(fā)生裂縫問題。為了有效規(guī)避上述問題，可以運(yùn)用“內(nèi)降外保”的方式處理[3]?！皟?nèi)降”是在混凝土內(nèi)部設(shè)置一定比例的冷卻管，通過內(nèi)部水管水流動達(dá)到降溫的目的。在此過程中要對混凝土芯部溫度進(jìn)行測量，如果此值和施工現(xiàn)場溫度大致相似，可以停止水源供給。一般以薄壁鋼管作為冷卻管。為了增強(qiáng)降溫的效果，層間距和橫向距離需控制在 1m 以內(nèi)。要加強(qiáng)對混凝土管的監(jiān)管，對于存在堵塞的問題要及時疏通。對于體積較大的混凝土，可通過接長冷卻管工藝、設(shè)計循環(huán)單元，使內(nèi)部冷卻管水流快速流動。對于測溫管的運(yùn)用，主要采取 PVC管或鋼管。需對混凝土平面對稱性進(jìn)行確定，并且確定相應(yīng)的觀測點。為了增強(qiáng)測溫的準(zhǔn)確性，需要確保測溫計在孔內(nèi)停留時間大于3min。對于“外?！?，主要是在混凝土上面布置土工布，防止表層溫度快速蒸發(fā)，提高保溫效果，減少與混凝土溫度差異，進(jìn)而提高混凝土的質(zhì)量。

4 提升鐵路橋梁墩身混凝土裂縫控制質(zhì)量的管理措施

4.1 強(qiáng)化工程人員素質(zhì)

橋梁加固工程里施工人員的整體水平為責(zé)任心為核心所在，會對橋梁墩身加固品質(zhì)起到關(guān)鍵性的作用，因此在相關(guān)部門方面必須對這些員工予以足夠的考核以及培訓(xùn)，在固定時間里展開專業(yè)性的技能培訓(xùn)，由此強(qiáng)化他們的實踐能力，且要展開相應(yīng)的考核作業(yè)，由此幫助他們獲得行業(yè)中最為先進(jìn)的技能，從而實現(xiàn)自身能力的提升，其次為必須構(gòu)建健全的績效機(jī)制，促使員工工作熱情能夠得以顯著提升，這也就是說只有完成這些最基本的專業(yè)技能的培養(yǎng)方可以從根本層面上實現(xiàn)對品質(zhì)的保障[4]。

4.2 合理制訂施工方案

在工程施工時，必須要充分結(jié)合橋梁的實際狀況，強(qiáng)化對圖紙的審核工作，而且應(yīng)該對施工方所使用的材料配合比展開總體上的控制，這樣可以保障建設(shè)方的資金能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的配置，施工方還應(yīng)該整理提供有關(guān)工程的數(shù)據(jù)，由此幫助施工人員能夠?qū)Σ牧险归_科學(xué)的研判，從而聯(lián)系施工計劃確定最好的采買計劃，如此能夠從根本上確保材料的品質(zhì)[5]。

4.3 嚴(yán)格控制施工現(xiàn)場

在具體施工時，還有一個因素必須要予以足夠的關(guān)注，那便是自然因素以及人為因素，這二者會對墩身工程施工造成較大的影響，由于鐵路橋梁墩身工程為戶外工程，必須長時間處于野外作業(yè)，這種情況下便非常容易受到自然因素的制約，所以工程責(zé)任人必須在第一時間掌握所在區(qū)域的環(huán)境變化狀況，由此制定出滿足條件變化的施工規(guī)劃，在第一時間防止由于天氣變化給工程帶來的負(fù)面作用，積極構(gòu)建施工管理辦法，保障施工進(jìn)度能夠順利進(jìn)行，工程設(shè)備可以有序把控，材料能夠科學(xué)堆放，構(gòu)建出文明施工的規(guī)范，這對施工現(xiàn)場品質(zhì)而言，能夠起到根本性的決定作用。在進(jìn)行施工時，往往會出現(xiàn)一些操作失誤等造成的風(fēng)險，如果發(fā)生了無法預(yù)估的狀況，就整個施工現(xiàn)場而言，必須存在對應(yīng)的解決策略，現(xiàn)場施工的現(xiàn)場管控問題，必須要保障人員能夠處于充足的狀態(tài)，如若工地中發(fā)生了員工受傷的情況或者是設(shè)施遭受損壞，則是可以在第一時間展開支援，由此保障員工的安全以及工程的有效展開。應(yīng)該在場地的重要部位構(gòu)建相應(yīng)的警示牌，從而提醒施工人員能夠在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)展開作業(yè)，要確保施工人員佩戴相應(yīng)的防護(hù)用具，這從本質(zhì)上能夠防止施工風(fēng)險的出現(xiàn)[6]。

4.4 完善施工管理標(biāo)準(zhǔn)

為了能夠最大化的保障施工質(zhì)量，在施工方方面必須要對整個施工流程進(jìn)行科學(xué)配置，展開流水化作業(yè)。將政府部門下發(fā)的相關(guān)規(guī)范當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)去要求施工員，它能夠保障整個施工進(jìn)度得以有效進(jìn)行，以及保障橋梁墩身的質(zhì)量，由此促使施工標(biāo)準(zhǔn)化的意識能夠深刻的印在所有的員工心中，所以必須強(qiáng)化員工的日常學(xué)習(xí)教育，應(yīng)該在平時的工作中構(gòu)建相應(yīng)的管理課程，各個部門都應(yīng)當(dāng)完成好本部門的安全生產(chǎn)教育，對事故防范的安全意識、施工標(biāo)準(zhǔn)等方面展開相應(yīng)的宣導(dǎo)，由此來確保整個工程的管理質(zhì)量全方位的強(qiáng)化。在項目負(fù)責(zé)人方面，還應(yīng)該對制度的執(zhí)行展開有效的監(jiān)控，對于一些不能和實際情況相符合的措施，應(yīng)該在第一時間進(jìn)行調(diào)整，由此保障制度的科學(xué)性[7]。

4.5 更新施工技術(shù)

為了全面推進(jìn)橋墩混凝土施工，必須從根本上深化對傳統(tǒng)橋梁施工技術(shù)和管理的改革，采用現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)流水施工或可互換的施工模式，實現(xiàn)高效標(biāo)準(zhǔn)化施工生產(chǎn)，為橋梁混凝土的現(xiàn)代化施工應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。現(xiàn)代設(shè)備的全面推廣也是完善現(xiàn)代技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用的重要措施。先進(jìn)的施工技術(shù)離不開現(xiàn)代化設(shè)備的幫助。為此，施工人員應(yīng)合理利用現(xiàn)代施工技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的施工設(shè)備，及時更新橋墩混凝土施工技術(shù)，不斷提高我國橋梁施工水平。

5 結(jié)束語

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，還會對結(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，甚至對人員的安全造成威脅?；诖?，必須在施工中做好質(zhì)量控制工作，分析可能出現(xiàn)的裂縫并采取針對性防治措施，確保混凝土使用效果，為工程項目的持續(xù)運(yùn)營創(chuàng)造穩(wěn)定環(huán)境。。