探讨重力式U型桥台施工防裂控制技术

徐雪羽

(浙江永和路桥建设有限公司)

1 引 言

U 型桥台是重力式桥台常用种类及形式，其作用是利用自重对台后土压力形成一种平衡，自身属于圬工结构，前墙需要承受桥跨结构的作用力及来自台后的土压力，而且连接两端承受土压力的侧墙。U 型桥台顾名思义平面上是呈现出U 型的结构。侧墙主要功能是承受土压力，正常情况下是不参与受力。近些年，由于U 型桥台结构简单、施工简便而得到广泛应用。然而，U 型桥台本身体积较大，地基受力容易产生变形，水平外力作用下容易造成开裂，这些质量问题一直困扰着U 型桥台，因此对U 型桥台施工防裂控制技术进行研究具有重要意义。

2 工程概况

某桥梁工程，桥台设计成重力式U 型桥台，其功能是为桥梁起点、终点起到支撑作用，并稳定路堤、支撑上部荷载。U 型桥台是现阶段公路桥梁常见的重力式桥台结构，是利用自重来对台后土压力形成平衡的作用，台体大多是用石砌、片石混凝土材料进行建造，采用现场砌筑的方法施工。具体而言，本桥梁采用的是片石混凝土，共四座桥台，每一座桥台设计混凝土方量约为1 200 方。自2007年施工以来，2009年发现其中有桥台开裂的现象。开裂的座桥是钢筋混凝土空心板、下部是重力式墩，U 型桥台，台高超过8 m，侧墙长达12 m，开裂裂缝位置在侧墙外表面连接处，侧墙稍有外倾的迹象，外倾量在墙的开裂端较小，在上端较大，下端较小。内侧裂缝不易观测，应当也出现不同程度的裂缝。

3 重力式U型桥台施工防裂控制技术

结合本工程桥台设计，施工中容易出现混凝土裂缝，而引发混凝土裂缝的原因复杂，有变形裂缝、温度裂缝等，甚至后期养护不当也有可能产生裂缝。那么，如何做好防裂控制，需要在桥梁工程施工准备及施工期间采取正确的控制措施，主要有以下几个方面。

3.1 配合比设计预控措施

本桥梁工程项目桥台施工属于大体积混凝土施工，混凝土配合比设计过程中为了对混凝土裂缝进行控制，无论是干缩裂缝、塑性收缩裂缝，或者是温度裂缝等，尤其是在水泥原材料、水胶比以及水泥用量等多个方面进行详细比较和验证，最后确定适当合理的配合比。具体而言，首先经过比较和验证，最后选择矿渣硅酸盐水泥，这种水泥具有很好的保水性能及可塑性。泌水较少，因此具有非常好的工作性能，可以在一定程度上降低混凝土的水化热，有利于避免大体积混凝土温度裂缝的产生;除此之外，可以产生比较多的钙矾石结晶，对于混凝土表面的干缩裂缝而言是一种有效措施，还可以对环境及化学物质的侵害起到一种有效的抵御作用;其次，水胶比进行确定方面，我们选择逐个调整及验证的手段，最后确定水胶比为0.5;最后，按照理论对水泥用量进行计算，要少于360 kg/m3，为了降低混凝土水化热，对混凝土和易性进行改善，按照计算机验证分析，决定采用等量的粉煤灰代替水泥用量。

3.2 基础处理预控措施

工程中基础处理指的是确保基础底的刚度，避免出现沉降裂缝的出现，桥台基础施工中经常会出现地质软弱不均、松软以及水侵害等质量通病。为了确保工程质量，预防裂缝出现，在工程施工中采取如下措施:首先是针对地基地质问题，采用7 ～8 m 的预制桩进行补强，桩按照梅花形进行布设，间距约为1.5 m;其次，地基表面松软层进行清除，碎石进行分层回填夯实，如果地质条件较差则需要申请设计部门进行验算，增加一层厚度为75 cm 的钢筋混凝土底板;最后，桥台基础周围进行排水沟的开挖，截留地表水，使其流入桥台基础，在基础低洼侧基础周围两米处进行集水坑的设置，使其起到汇集地下水源的作用，如此做可以使得桥台地基不会受到水的侵害。

3.3 工序施工中预控措施

为确保桥台工程的施工质量，每一个环节都需要采取对应预防措施。第一，对基础进行混凝土硬化，增加其强度，模板尽量采用钢模板，支撑采用钢管支撑，放置在硬地木方上，避免由于模板刚度不足而支撑间距较大，或者是支撑底部稍有松动而引起的裂缝;第二，设计选择片石混凝土，在一定程度上已经大大降低混凝土内部水化热，从而对裂缝的出现起到一定的预防作用，施工过程中桥台结构周围进行D8 钢筋网片的设置，保护层始终控制在5 cm。第三，混凝土进行浇筑控制，尤其是高温条件下对原材料需要进行遮盖及洒水，使其温度降低到安全范围，最后降低混凝土入模温度，对混凝土坍落度进行严格控制，使其始终处于设计的下限，防止出现泌水情况。混凝土入模之后还要根据分层浇筑进行振捣密实。第四，混凝土的养生方面一定要落实到位，尤其是时间方面要满足需求。养生中选择土布覆盖洒水养生，土工布具有一定程度的保水性，可以确保混凝土表面的湿度。

3.4 环境及台背回填时的控制措施

桥梁工程项目中桥台属于上跨桥，下穿地方道路，为了达到设计美观的要求，在进行桥台迎面设计时增添装饰，外界环境对于混凝土表面的影响会大大降低。在台背进行回填过程中如果处理不当，则有可能在前墙及侧墙交接的地方出现竖向裂缝。这种裂缝进行防治只有从产生的原因进行分析，并采取针对性的预防措施进行控制，具体而言有以下两种方法。一方面，U 型桥台的结构决定了其极其容易积水，假如桥台内部排水不是很畅通，而且桥台填土选用不当，选择的是黏性土，会导致填土内部摩擦角增大，使得土侧压力变大，导致桥台前墙及侧墙的外倾，最终产生裂缝。因此，针对裂缝产生的原因，回填施工时必须要解决水的问题，可以在回填之前抽干水，然后晾干基地，片石混凝土进行填筑，底基层大约1 m，确保底基层的刚度符合要求，并且能够起到隔水的效果，再其上面进行碎石渗水沟的设置，渗水沟和排水管进行连接，确保回填土不受到水的侵害;另一方面，回填过程中要根据施工规范进行分层填筑，分层要小于30 cm，而且在距离桥台有2 m 左右时可以用小型机具进行夯实，防止出现由于施工机械过于沉重，而使得桥台侧墙及前墙连接处出现裂缝。除此之外，台背进行回填时要碾压密实，每一层都要做压实度检测，检测合格之后才可以进行下一步工序，防止出现由于压实度不足而出现的填土下沉的现象，而导致桥台侧墙及前墙交接处出现开裂。

3.5 裂缝处理方法

桥台施工中，裂缝的出现一方面对桥梁结构的整体性及刚度产生影响，另一方面引起钢筋锈蚀，使得混凝土碳化速度加快，大大降低混凝土的耐久性及抗渗能力，使其使用寿命降低。所以，要按照裂缝的性质、种类，以及产生的原因，并且针对裂缝的具体情况，进行区别对待和处理，确保桥梁工程可以安全使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下几种:表面修补法、灌浆法、结构加固法、置换法、仿生自愈合法等，由于混凝土裂缝的形成原因很多，并非单一的原因造成，有可能是几种影响因素共同产生作用，因此在项目施工中要按照项目的地理环境、地质条件等具体情况具体分析，采取对应的预防措施。

4 结 语

综上所述，重力式U 型桥台施工中裂缝产生的原因比较复杂，要想对重力式U 型桥台开裂现象进行预防和控制，需要对各个影响因素进行综合考虑。尽管经过证明桥台裂缝对结构的使用影响不大，但是对于桥梁结构的整体性及耐久性等方面进行考虑，以及桥梁工程的外观上分析，应当进行修补和控制。结合工程实践，对有关重力式U 型桥台施工防裂控制技术进行研究和探讨，以期对于桥梁工程施工质量水平的提高，起到一定的促进作用。

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