桥梁墩台裂缝原因分析与处理措施

卞红霞

摘要：桥梁墩台裂缝是桥梁施工较为常见的病害现象，本文以某铁路建设工程桥梁墩台裂缝病害检测、处理为例，通过对裂缝病害进行调查，并对裂缝产生的机理按不同类型分别进行了分析，最后针对裂缝产生的原因提出了预防意见和整治措施。

关键词：桥梁;墩台;裂缝;机理分析;处理措施

1  引言

随着近几年铁路建设尤其高速铁路建设规模的快速推进，桥梁在土建工程中比例越来越高，为节约用地和减少路基沉降带来的安全影响，以桥代路在设计中也越来越普遍。混凝土墩台裂缝已成为铁路建设过程中最主要桥梁病害之一，裂缝的存在可能不同程度降低混凝土的结构承载能力或耐久性。针对某铁路工程部分桥梁墩台的裂缝病害，建设指挥部委托了专业检测单位进行检测，查明分析其成因，掌握其发展规律，采取有效控制措施预防并对既有裂缝进行处理。

2  工程概况

某铁路工程项目桥梁全部按旅客列车设计时速140km/h设计。桥墩结构形式主要为圆端形墩和矩形墩，桥台结构形式为T形桥台。桥墩台身设计混凝土强度等级均为C30。

3  裂缝产生的机理分析

经过调查发现该项目桥梁墩台裂缝病害集中在某施工标段范围内，主要是桥墩的竖向裂纹、墩台的横向裂纹、桥台的竖向裂纹和墩、台局部表面网状裂纹或局部裂纹。导致桥梁墩台裂缝产生的原因很多，为正确判断裂缝的性质及其对结构的影响，针对现场的裂缝分布情况以及特征，对其产生的机理分别进行了分析。

3.1桥墩的竖向裂纹

表现：比较典型的是沿模板的对拉钢筋分布的豎向裂纹，裂纹深度在10cm之内，可认为是浅表裂纹，长度最长的达到9m。

成因分析：其原因可能有三个方面，第一在浇筑过程中，由于模板的振动或变形，带动拉杆变动，而在混凝土的形成过程中，混凝土强度很低，造成开裂;第二由于大部分桥墩是一次浇注，混凝土方量很大，模板侧向刚度不足，受混凝土自重的影响，模板侧向发生变形，使得混凝土在顺桥方向发生开裂;第三是由于混凝土收缩的影响。

3.2墩、台的横向裂纹

表现：墩、台的横向裂纹一般发生在混凝土的接茬部位，根据取芯和超声的检测，裂纹深度均很深，且裂缝间存在夹渣。

成因分析：墩、台一般是连续浇注，但由于该地区靠近海边，时常下阵雨，造成混凝土不能连续浇注，而施工单位在处理接茬部位时，二次浇筑时没有对混凝土接茬表面进行凿毛、清理处理，使得新老混凝土不能连成一体，产生断缝。

3.3桥台的竖向裂纹

表现：在桥台的侧墙中部多存在竖向裂缝，裂缝呈现下宽上窄，一般由承台顶开始，一直裂至台帽底缘。

成因分析：根据查阅相关资料，桥台为桩基础，桩检测结果良好，多为一类桩，且现场未见明显的沉降痕迹，因此桩基沉降应该不是主要问题。另外据了解，承台混凝土和台身混凝土浇注时间存在较长的时间差，而裂纹未向承台发展，因此推断，由于桥台为后浇素混凝土，混凝土方量较大，且未设置防裂钢筋网，台身和承台间存在收缩差，承台约束了台身的收缩，而混凝土在形成过程中，强度较低，如养护不到位，台身混凝土的收缩应力极易超过混凝土的抗拉强度，导致混凝土开裂。

3.4墩、台表面网状裂纹或局部裂纹

表现：墩、台局部表面存在网状裂纹或局部裂纹，裂纹宽度一般在0.2mm以内，深度在3cm以内。

成因分析：此类裂纹属于收缩、温度裂缝，是由于养护不善所致，对结构的工作性能影响不大。

4  混凝土墩台裂缝控制与预防措施

通过分析裂缝的成因后，从设计、施工和养护三个方面应采取有针对性的一些措施防止裂缝的出现，下面是的几点建议：

4.1优化混凝土配合比的设计

要根据现场施工环境、材料的实际情况优化配合比。随着季节变化，可以设计夏期和非夏期配合比，同时要注意混凝土材料性能的变化等因素合理调整配合比。

4.2合理选用材料

尽量使用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥。采用低砂率、低塌落度、低水胶比和掺加高效减水剂和高性能引气剂，提高粉煤灰用量的设计原则，以求生产出高质量的抗裂混凝土。

4.3严格控制混凝土塌落度

在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量。

4.4采取措施调整混凝土下料温度

根据环境温度采取措施，尽量控制混凝土下料温度相对接近，减少温差。

4.5按照规定进行混凝土浇筑

对于大体积混凝土，尤其要控制好现场浇注施工工艺，根据浇筑面积确定灌注导管数量，浇注方向和分层厚度，并做好混凝土振捣，避免过振或欠振。

4.6避免过早拆模，避免大风天气拆模，拆模后采用包裹措施围闭桥梁墩身。

4.7合理养护，浇水养护时，控制水温，避免直接冲淋混凝土表面，避免骤然降温。

4.8尽量缩短承台与墩台浇筑时间间隔。

4.9设计中考虑在墩台混凝土表层布设抗裂钢筋网，可有效防止混凝土收缩时产生干裂（该项目桥梁墩台设计未布设）。

5  裂缝整治措施

5.1桥墩的竖向裂纹

由于检测时尚未架梁，主要恒、活载均未施加，裂缝的发展尚不明确，若后期恒载增加，同时叠加活载及动力作用，裂缝很可能进一步发展，对结构的承载能力和耐久性均会造成影响。

5.2墩、台的横向裂纹

因为墩、台的横向裂缝疑似断开缝，这对结构来说属于重大隐患，虽然墩、台属于受压结构，但在台风、列车制动力、列车离心力、地基侧压力等作用下，墩、台仍可能发生侧向变形，因此必须进行加强整治处理。

处理方案一：在接茬裂缝上下及深度方向各凿去一部分混凝土，在原有的混凝土中植筋，并设置横向钢筋，构成环形钢筋网，然后采用自流平、收缩小的细石混凝土浇注，使得上下层混凝土能够共同工作。注意要控制好凿除的顺序、深度、高度，同时上下混凝土应凿成齿状，以抵抗剪力。

处理方案二：若横向缝距离地面不高，在横向缝以上一定高度及以下部位植筋，并布置横向钢筋，构成钢筋网，再采用高一级的混凝土浇筑，使上下层混凝土能够共同工作。

5.3桥台的竖向裂纹

桥台的竖向裂纹较为严重，其进一步扩展对结构的受力和耐久性均存在一定的影响，建议采取以下措施：

第一：在裂纹尖端钻孔，阻止裂纹进一步扩展。

第二：在混凝土收缩基本完成后，采用灌浆的方法封闭裂缝。

第三：采取外包钢筋混凝土加强的方式处理。

5.4墩台表面网状裂纹或局部裂纹

这些裂纹的存在只对结构的耐久性存在一定的影响，可根据裂纹宽度进行适当处理：裂缝宽度δ≥0.15mm时，对其灌压环氧浆处理。裂缝宽度δ<0.15mm时，采用环氧胶泥封闭处理。

6  结论

本文通过对桥梁墩台裂缝进行了分类总结和机理分析，并按上述方法进行处理。对比较严重的病害：墩台的竖向裂缝、横向裂缝，处理完毕后，结合成桥后的荷载试验，在局部进行了专门试验，有效的控制了裂缝的发展，达到了预期的处理效果，保证了桥梁墩台结构的可靠性。

参考文献：

[1] 刘志斌，黄颖 混凝土墩台裂缝成因与处理【J】 辽宁交通科技，2005，2

[2] 莫睿娴 浅谈桥梁混凝土的裂缝及预防措施 【J】 广东建材，2008，1

（作者身份证号码：320911197809295320）