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京哈铁路还乡河大桥墩台裂缝病害成因分析及应对措施才宝生

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2020年第3期作者：才宝生

[导读] 摘要：通过对还乡河铁路桥梁墩台的外观检查、裂缝检测和运营性能试验，综合分析裂缝的产生原因，采取相应的加固和维修措施，以保证铁路桥梁的运营安全。

        中国铁路北京局集团有限公司唐山工务段河北唐山 064000
        摘要：通过对还乡河铁路桥梁墩台的外观检查、裂缝检测和运营性能试验，综合分析裂缝的产生原因，采取相应的加固和维修措施，以保证铁路桥梁的运营安全。
        关键词：铁路；墩台；裂缝；成因；措施
        1 概况
        京哈铁路下行线235#桥为还乡河大桥，全长255.9m，建成于1973年。孔跨式样为（12×20m）普通钢筋混凝土低高度T形梁，20m梁图号为专桥1010。全桥采用板式橡胶支座。桥墩均为圆端形桥墩，基础类型均为钻孔桩基础，基础地质为砂粘土、卵石、细砂。随着运量的逐年增加，桥梁部分梁体出现横向裂缝；部分桥墩出现竖向及环向裂缝。
        2 裂缝状况
        2.1 桥台裂缝
        经现场检查，在桥台左侧发现较明显竖向裂缝5条（其中1#裂缝贯通于桥台顶部与护坡），发现较明显横裂缝4条；在桥台右侧发现较明显竖向裂缝11条，发现较明显横裂缝4条（其中4#横裂缝贯）。分别选取左侧1#、2#和右侧3#、4#进行裂缝宽度和深度测试，从检查测试结果看，1#桥台竖向裂缝较多，右侧比左侧裂缝分布更为密集。总体上竖向裂缝比横向裂缝发展得更为严重（更宽、更深）。
        2.2 桥墩裂缝
        现场检查桥墩，从地面至墩身4m范围内有3条环向裂缝已基本贯通，相关裂缝分布示意图和主要裂缝编号见图1。现场选择1#、2#、3#、4#竖裂缝和5#、6#、7#横向裂缝分别测量裂缝进深度和宽度的测量。该桥墩左右两侧（圆端部位）以环向开裂为主，大小里程方面（平面部位）竖向裂缝更为明显，总体上竖向裂缝比环向裂缝发展得更为严重（更宽、更深）。

        3.1.2 试验数据分析
        1）自振频率
        自振频率采用环境振动法测试，实测8#、9#、10#墩横向自振频率分别为2.35Hz、2.32Hz、2.37Hz，均满足《桥检规》桥墩横向自振频率大于通常值（1.00Hz、1.06Hz、1.00Hz）的要求。
        2）墩顶横向振幅
        此次试验被测试桥墩为8#墩、9#墩、10#墩，墩高分别为13.91m、13.8m、15.49m墩全高分别为19.76m、19.76m、19.76m。
        根据《桥检规》铁路桥梁墩顶横向振幅通常值计算公式可计算出8#、9#、10#墩墩顶横向振幅，计算得当车速小于60km/h时8#、9#、10#桥墩墩顶横向振幅通常值分别为4.83mm、4.32mm、4.89mm；当车速大于60km/h时8#、9#、10#桥墩墩顶横向振幅通常值分别为5.02mm、4.51mm、5.09mm。
        墩顶横向振幅实测结果表明：
        （1）在运营列车作用下，第8~10号墩的墩顶横向振幅最大值分别为0.621mm、0.705mm、0.639mm，均在《桥检规》中相应的通常值范围内。
        （2）运营列车作用下墩顶横向振幅随行车速度增大而增大。
        3.1.3 试验结果
        8#—10#墩实测结果表明，该桥所测桥墩横向自振频率及在运营列车作用下的横向振幅均满足《桥检规》中相应的通常值的要求，所测桥墩具有足够的横向刚度，满足运营要求。
        3.2 裂缝成因分析
        由检测结果可知，该桥桥墩在运营列车下受力正常，桥墩典型裂缝并非由于运营受力异常造成，应属桥墩预制过程中混凝土干燥收缩或水化热产生的初期裂缝。由于该桥的桥墩为素混凝土，未配置任何护面钢筋，细小的初期裂缝随着多年运营受力及温度变化，逐步发展至现有规模。
        4 裂缝的应对措施
        裂缝长期发展会影响墩身的承载性能，故对所有裂缝宽度超过0.3mm的桥墩进行处理。对裂缝较密集的高墩（承台顶至墩顶大于10m）采取部分增大截面法或粘贴碳纤维布法处理，增大截面法或粘贴碳纤维布法，对于剩余2/3墩身上宽度超过0.3mm的裂缝，采取灌缝封闭法处理；对裂缝宽度超标，但裂缝较少的高墩及裂缝宽度超标的低墩均应采用优质灌缝胶进行灌缝封闭处理。具体处理措施如下：
        4.1 增大截面法
        采用钢筋混凝土结构外包于原浆砌桥墩，外包高度应大于桥墩高度的1/3，且露出地面不小于3米，增大桥墩截面积。其中：外包钢筋混凝土结构厚度不小于25cm，外包钢筋混凝土结构外层钢筋保护层厚度不得小于5cm，使用ZM早强式锚固包
        4.2 粘贴碳纤维布
        （1）混凝土表面处理：使用电动工具将混凝土表面打磨后将粉尘清除，清理后保持干燥。
        （2）涂刷底胶：用毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面。
        （3）配置浸渍胶：配制浸渍胶搅拌均匀无起泡产生为止，并防止灰尘等杂质混入。
        （4）粘贴碳纤维布：用毛刷均匀地将粘接胶涂在选定的混凝土表面，在已涂好粘接胶的混凝土表面铺覆碳纤维布。
        4.3 灌缝封闭法
        4.3.1 裂缝处理措施
        （1）处理工序：清洗裂缝处理→检查裂缝宽度及走向→粘接注胶嘴→封缝→依次压力注胶→清除注胶嘴。
        （2）裂缝封闭处理：用毛刷或胶辊粘胶涂刷于要求裂缝封闭的混凝土表面。
        （3）裂缝注胶处理：以一定的压力将裂缝胶注射入裂缝内，胶液固化后将开裂两侧的混凝土连接成结构整体。
        4.3.2 涂刷混凝土防水材料
        （1）基面检查：施工前首先对基面进行检查，不得有孔洞、裂缝等各种缺陷部位存在，如有，则要对这些部位先进行局部处理，达到要求后方可进行施工。
        （2）制浆：配比按材料要求确定。
        （3）涂抹：确保混凝土处于饱和表面干燥状态，使用半硬的鬃毛刷子或尼龙刷子将材料采用涂刷方法已经处理好的混凝土基面。
        （4）用量：涂刷用量约为1.5kg/㎡。
        5 效果确认
        在进行封闭处理后，我们设定了周、月的检查周期，对裂纹原状态进行发展变化的比对，未发现有更进一步的变长、变宽的变化；对封闭面进行检查，未发现鼓起、开裂或脱落的现象产生。墩台原裂缝未能进一步发展，封闭面状态稳固良好，达到了预期的目标。
        6 结语
        墩台裂缝长期发展会影响墩身的承载性能，进而导桥梁设备的使用及桥上行车安全，在检查发现伊始，对其进行彻底整治，是消除裂纹进一步发展变化的有效途径，通过我们在现场的整治结果证明，灌缝封闭处置方法是完全能够阻截裂缝病害发展的，因此，此项整治方法在墩台裂缝病害的整治上有着较大的应用与推广空间。
        参考文献：
        [1]中国铁路总公司．TG/GW103—2018普速铁路桥隧建筑物修理规则［S].北京：中国铁道出版社，2018．
        [2]中华人民共和国铁道部．铁运函〔2004〕120号铁路桥梁检定规范［S].北京：中国铁道出版社，2004．