某铁路线桥梁墩身裂缝成因分析及处理措施

某铁路线桥梁墩身裂缝成因分析及处理措施

摘要：混凝土作为目前应用最最广泛的建筑材料，具有一些明显的优势，主要表现在抗压性、可塑性和耐火性上，但是在抗拉性能上较差，混凝土裂缝是混凝土的质量通病，也是混凝土施工控制的重点和难点。本文结合某铁路线桥梁墩身混凝土裂缝情况，介绍了混凝土裂缝的类型及成因，系统分析了某铁路线桥梁墩身裂缝的产生原因，论证了墩身裂缝对结构安全的影响，详细介绍了裂缝的处理措施，达到了预期的效果，可供同行参考。

关键词：桥梁墩身；裂缝；成因；论证；处理措施 引言

经济发展和交通事业之间相互推进，一方面交通设施本身构成社会发展，是其中的重要部分，另一方面经济发展需要交通设施作为基础条件，随着城市人口增多，资源分配受限，桥梁建设任务的要求也越来越高。在工作中，混凝土裂缝影响桥梁结构物的使用生命，带来安全隐患。裂缝是混凝土的质量通病，也是施工过程中控制的重点和难点。认识混凝土裂缝产生的原因，从施工过程中加以控制、避免，是解决混凝土裂缝问题的根本；同时由于施工过程中控制不到位或混凝土结构物建成后受地震、地基沉降、外部荷载、温度应力、使用环境不当的影响也会产生裂缝，论证裂缝对结构物使用功能的影响有多大，如何处理这些裂缝，保证、延长结构物的使用生命，减少经济损失显得尤为关键。本文结合某铁路线桥梁墩身裂缝，介绍了混凝土裂缝的成因，对裂缝对结构物的影响进行了论证，还介绍了裂缝的处理措施，提出有针对性的裂缝处理方案。

一、混凝土结构物裂缝常见的类型及产生裂缝的原因

1.1混凝土结构物裂缝常见的类型

根据混凝土裂缝的形成机理，混凝土裂缝可分为：干缩裂缝、塑性收缩裂缝、沉陷裂缝、温度裂缝、化学腐蚀裂缝、混凝土质量问题形成的裂缝、施工和外力形成的裂缝等。

根据混凝土裂缝贯穿程度（裂缝深度h与结构物厚度H的关系）而分：h≤0.1H为表面裂缝；0.1H＜h＜0.5H为浅层裂缝；0.5H≤h＜1.0H为纵深裂缝；h=H为贯通裂缝。

1.2一般混凝土裂缝产生的原因

混凝土裂缝的产生有可能是单一原因引起的，也可能是多种原因共同作用的结果。判定裂缝产生的原因并不容易，只能从裂缝的位置、表象上进行判断和界定。

1.2.1干缩裂缝形成的原因

引起混凝土干缩裂缝的重要原因是水分蒸发，这种蒸发干燥过程总是由表及里逐步发展的，因湿度是不均的，干缩变形也是不均匀的。一般来说，单位用水量和水泥用量比较多的混凝土胶体数量多，而混凝土的干缩变形也比较大。混凝土的干缩裂缝取决于干缩、徐变、弹性性质和抗拉强度。当混凝土发生干缩变形，并处于约束状态，当混凝土的干缩应力达到混凝土的抗拉强度就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多出现混凝土结构物刚刚浇筑完成，裂缝成不规则分布，宽度一般为0.1～0.4mm。

1.2.2收缩裂缝

收缩裂缝指混凝土在凝结前，表面失水较快而产生的裂缝。影响混凝土收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度、扰动等。

1.2.3温度裂缝

混凝土浇筑后，大量的水化热聚积在混凝土的内部不易散发，会导致混凝土内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，内外较大的温差就会在混凝土的表面产生温度裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工的中后期。裂缝分布有一定的规律性，一般出现在结构的薄弱部位，裂缝为一条或多条垂直于常轴方向，裂缝宽度一般为0.2mm以上，裂缝贴片观测会发现随温度、季节的变化而变化。

1.2.4施工工艺质量引起的裂缝

（1）混凝土浇筑速度过快，混凝土振捣不到位。

（2）混凝土养护不及时，不到位。

（3）混凝土浇筑间歇时间过长，施工缝接茬处理不好。

（4）模板加固不牢固，出现下沉或局部失衡，造成已浇筑成型的构件产生相应部位的裂缝。

（5）拆模时间过早，混凝土尚未形成足够强度，在自身重力作用下，容易产生各种受力裂缝。

二、某铁路线桥梁墩身裂缝分析

2.1背景概况

某铁路线位于四川省东南部山区，某桥桥梁墩身混凝土设计强度等级C30，墩身以下为桩基础，墩身型式为双线制实心素混凝土（圆端型重力式桥墩，坡比35:1），墩身高度在12-30米间。墩身施工工艺，采用大型定型刚模板，混凝土

在拌合站集中拌制，砼罐车运输，吊车吊送混凝土入模。墩身施工分三到四次施工完成。施工时间基本在2006年夏季至2007冬季。该桥3#、7#、8#墩身出现少量的竖向中等宽度裂缝，缺陷墩身裂缝在浇注后至年年发育完全。

2.2裂缝原因分析

依据缺陷墩身裂缝的深度、宽度、数量分布，结合混凝土的施工记录、墩身设计图纸等分析后认为该批缺陷墩身裂缝属大体积混凝土自身应力形成的，裂缝的主要原因是由于水化热造成墩身内部温度很高、又无妥善散热措施、产生的内外温差太大形成温度裂缝。该批墩身中横桥向愈长、竖向高度愈大，裂缝宽度就宽、长度愈大，由于浇注时间长，先浇砼出现硬化，会使新老混凝土间产生附加的温度应力，连同原有内力的合力易超过混凝土抗拉强度产生破坏裂缝，其特征是新老混凝土的接头处、沿接缝面的垂直方向裂缝、部分对拉螺栓连线处出现裂缝等。该桥3#、7#、8#墩身裂缝属明显的温度型裂缝。

2.3缺陷墩身的计算验证

发现裂缝后，项目联系某大学相关专家教授对缺陷墩身进行了检测，利用有限元建模对裂缝进行了计算，分析论证认为墩身纵横向位移能满足规范要求，桥墩在纵向最不利荷载、横向最不利荷载、纵向、横向最不利荷载作用下，竖向正应力在墩身底部附近有部分混凝土应力出现拉应力。墩身设计是不得出现拉应力，但该墩身截面薄长，设计上存在一定缺陷，施工中应加以重视。同时缺陷墩身裂缝截面损伤力学比较反映裂缝深度对缺陷墩身纵向抵抗矩的损失最为严重，其次是面积损失，横向抵抗矩的损失率相对裂缝深度影响较小。可见桥墩大小里程面的水平裂缝缺陷对墩身结构力学的影响重大，建议加强沉降观测，并对缺桥墩处治加固。

三、裂缝处理

混凝土的裂缝处理有传统修补法和新材料、新工艺修补方法。传统修补法有表面处理法、压力注浆法、凿槽填补法、化学注浆法和混凝土置换法；新材料、新工艺修补方法有裂缝补缝剂法、粘钢加固法、碳纤维材料加固法等。

该桥梁结合裂缝检测报告，利用传统修补法的压力注浆法进行加固。灌浆材料采用低粘度改性环氧树脂，注浆处理的最小裂缝宽度为0.1mm，能有效解决裂缝末尾裂缝的充填作用。

3.1压力注浆施工

3.1.1寻找裂缝：找出砼结构裂缝位置，并用红线标出。

3.1.2砼表面打磨处理：用角磨机对砼结构裂缝两侧砼表面打磨，粗糙结构表面，便于封缝，打磨方向为顺裂缝方向，打磨范围为裂缝两侧30mm。

3.1.3砼表面灰尘清理：用钢丝刷清理表面已打磨的砼表面，然后用吹尘吹净结构表面灰尘。

3.1.4埋设灌浆嘴：用丙酮清洗裂缝表面，在砼结构裂缝上部埋设注胶底座，埋设间距视裂缝大小而定，一般裂缝不大于300mm，且每个裂缝转折点要埋设一个，每条裂缝至少要埋设2个注胶底座，注意注胶底座埋设时要注意不能堵塞缝口，以免注胶困难。

3.1.5结构胶封缝： 用快速封缝胶将其它部位的缝口封堵密实。

3.1.6试漏：封缝完毕后，在封好的裂缝表面及灌浆嘴四周涂刷肥皂水，并从灌浆嘴内通入压缩空气，检查封缝效果，如有不密实之处，应再次封缝，直到全部裂缝封闭密实为止；