高原地區(qū)梁式橋梁典型質(zhì)量通病原因分析及防治措施

曹瑞普 蘇交科集團(tuán)股份有限公司

1.前言

近些年隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入實(shí)施，著力強(qiáng)化交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加速國家高速公路及國省道干線公路改造及農(nóng)村公路建設(shè)，而橋梁是關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程，一旦損壞將會影響整條路的通暢。在橋梁工程類型中，梁式橋目前是公路上應(yīng)用得最廣泛的橋型之一，隨著海拔高度的上升，高原地區(qū)的氣候、環(huán)境就變得極度復(fù)雜、惡劣，這對橋梁工程的質(zhì)量耐久性帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2.質(zhì)量通病原因分析及防治措施

2.1 大體積承臺溫度裂縫（見圖1）

圖1 承臺溫度裂縫

原因分析：

（1）混凝土原材料選用不當(dāng)，水泥質(zhì)量不好，如水泥安定性不合格，骨料級配不良或砂石含泥量超標(biāo)，導(dǎo)致澆筑后易產(chǎn)生裂縫。

（2）當(dāng)承臺混凝土澆筑量較大時，混凝土硬化過程中產(chǎn)生的水化熱使混凝土內(nèi)部溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外部，從而出現(xiàn)較大的溫度應(yīng)力，若此超過混凝土自身的極限抗拉應(yīng)力，就會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。

（3）混凝土澆筑后的保溫及降溫工序控制沒有得到很好監(jiān)控，從而導(dǎo)致混凝土開裂。

（4）混凝土養(yǎng)生不到位，過早脫模，使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

防治措施：

（1）合理選用優(yōu)質(zhì)水泥與集料。水泥品種優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，不宜選用復(fù)合硅酸鹽水泥，同時根據(jù)實(shí)際情況，檢測集料堿活性指標(biāo)，控制混凝土的總堿含量。

（2）合理骨料級配，優(yōu)化混凝土配合比。盡量選用連續(xù)級配的粗集料，細(xì)骨料宜選用中砂，在混凝土中宜摻加可降低混凝土早期水化熱的外加劑和摻合料，在保證混凝土強(qiáng)度、和易性及塌落度的前提下，減少單方混凝土膠凝材料中的水泥用量。

（3）加強(qiáng)混凝土施工工序控制，合理選擇澆筑工藝方案。通常情況宜采用分層或分塊澆筑，針對大體積承臺澆筑混凝土體量較大時，施工前應(yīng)確定振搗間距及深度、混凝土分層厚度、澆筑順序及方向等滿足實(shí)際需求。還要確保澆筑過程中間歇小于前層混凝土初凝時間，且施工縫處的混凝土面鑿毛處理應(yīng)滿足規(guī)范相應(yīng)要求。

（4）規(guī)范布置冷卻循環(huán)等措施，澆筑后及時對混凝土進(jìn)行溫度監(jiān)測；鋼筋綁扎施工時按照設(shè)計(jì)或規(guī)范要求布置冷卻管道，待混凝土澆筑完成后及時對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外及周邊環(huán)境溫度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時對冷卻水循環(huán)措施進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保溫控指標(biāo)滿足要求。

（5）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)生措施，合理規(guī)定拆模時間。混凝土澆筑完成后，尤其在大風(fēng)天氣下應(yīng)盡快對此覆蓋、保濕，混凝土養(yǎng)生時間不少于7d，對于大面積裸露的承臺混凝土應(yīng)帶模蓄水養(yǎng)生不少于5d，冬季期間混凝土澆筑前應(yīng)架設(shè)暖棚，采取蒸汽措施進(jìn)行保溫保濕。

以青海地區(qū)某特大橋大體積混凝土承臺為例，分三種工況進(jìn)行建模分析：一次澆筑（見圖2）、兩次澆筑（見圖3）和冷卻管循環(huán)（見圖4）。承臺一次澆筑的最高溫度為79℃，超出規(guī)范要求不大于75℃；承臺分兩次澆筑的最高溫度為75℃，處于規(guī)范要求臨界狀態(tài)，但對承臺整體控制仍舊不利；但通過布置冷卻管循環(huán)，最高溫度為65℃，可以有效降低承臺內(nèi)部的最高溫度。

圖2 一次澆筑

圖3 兩次澆筑

圖4 布置冷卻管循環(huán)

2.2 沿梁體預(yù)應(yīng)力管道出現(xiàn)析白裂縫（見圖5）

圖5 梁體沿波紋管析白

原因分析：（1）使用傳統(tǒng)孔道壓漿材料和普通制漿設(shè)備，部分性能指標(biāo)未滿足規(guī)范要求。（2）孔道壓漿飽滿度控制不嚴(yán)，管道中存在空氣和水。（3）孔道壓漿完成后未對梁體進(jìn)行二次養(yǎng)生，造成孔道中漿體未凝固成型就已受凍。（4）受氣候因素影響，孔道壓漿漿體強(qiáng)度發(fā)展緩慢，波紋管中游離態(tài)水凍融循環(huán)。（5）壓漿工序?qū)儆陔[蔽工程，孔道壓漿質(zhì)量檢測經(jīng)驗(yàn)不足或檢測手段應(yīng)用匱乏，致使壓漿施工問題未能有效解決。

防治措施：（1）加強(qiáng)波紋管后期保護(hù)措施，避免因后期存放保護(hù)不當(dāng)，造成波紋管銹蝕或破損。（2）優(yōu)先采用質(zhì)量合格的專用壓漿料進(jìn)行智能壓漿，并按照規(guī)范相應(yīng)要求及時對攪拌后的漿液進(jìn)行檢測、留存試塊，避免使用傳統(tǒng)孔道壓漿材料或壓漿劑現(xiàn)場拌合、配制，使指標(biāo)不滿足規(guī)范要求。（3）壓漿前應(yīng)采用空壓機(jī)吹除孔道內(nèi)的空氣、積水，避免混凝土澆筑或養(yǎng)生過程中留存的水稀釋漿液，造成泌水現(xiàn)象。（4）確保壓漿全過程及完成48h之內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件自身及周邊溫度不低于5℃，否則應(yīng)采取二次養(yǎng)生措施，確保養(yǎng)生時間不少于7d。（5）應(yīng)委托具有資質(zhì)的第三方檢測單位對壓漿密實(shí)度進(jìn)行專項(xiàng)檢測。

2.3 橋梁橡膠支座老化、開裂（見圖6）

圖6 支座老化、開裂

原因分析：（1）橡膠支座產(chǎn)品質(zhì)量不合格或支座耐久性能指標(biāo)不滿足高海拔氣候條件。（2）支座在轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲以及安裝過程中存在不規(guī)范現(xiàn)象。（3）支座長時間不均勻受力，產(chǎn)生鼓凸較為嚴(yán)重，故導(dǎo)致支座開裂。（4）支座一旦脫空，脫空外露部分長時間與外界空氣接觸，則會導(dǎo)致橡膠老化、開裂。

防治措施：

（1）對支座選型及布置時應(yīng)充分考慮凍融環(huán)境對橡膠支座的承載力、極限抗壓強(qiáng)度、豎向剛度、抗壓彈性模量的影響，尤其對彎橋、縱坡較大的橋梁，應(yīng)計(jì)算低溫組合最不利荷載下支座的受力狀況。

（2）支座到達(dá)現(xiàn)場后，核查產(chǎn)品合格證、附件清單、有關(guān)材質(zhì)報(bào)告單等，確保支座及配件外觀質(zhì)量、產(chǎn)品參數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求；同時必須對支座進(jìn)行隨機(jī)抽樣，在監(jiān)理單位的見證下委托具有資質(zhì)的第三方檢測單位進(jìn)行檢測，不合格的材料應(yīng)清除出場。

（3）加強(qiáng)支座墊石、梁底預(yù)埋鋼板、支座安裝等施工工序質(zhì)量控制，確保支座就位準(zhǔn)確，與梁底及支座墊石緊密貼合，處于與設(shè)計(jì)狀態(tài)一致的受力狀態(tài)。

（4）為避免因陽光直射、雨雪浸淋等原因造成橡膠支座老化，橡膠支座應(yīng)妥善維護(hù)，并對所處的環(huán)境環(huán)境保持干燥、清潔；嚴(yán)禁與有害化學(xué)物品等接觸，影響支座質(zhì)量，對支座產(chǎn)生腐蝕。

3.結(jié)束語

綜上所述，由于高原地區(qū)低溫、低濕度、晝夜溫差大、紫外線強(qiáng)等氣候環(huán)境因素，一些質(zhì)量通病亦量大面廣，施工中需要重點(diǎn)考慮環(huán)境特點(diǎn)及氣候條件的特殊性。本文結(jié)合高原地區(qū)梁式橋梁典型的質(zhì)量通病及防治措施進(jìn)行闡述，希望能夠?yàn)榻窈蟾咴貐^(qū)橋梁施工提供借鑒意義，幫助工程人員有效預(yù)防上述質(zhì)量通病，進(jìn)一步提升高原地區(qū)公路梁式橋梁施工質(zhì)量水平。