高海拔強鹽沼澤區橋梁樁基損傷現場模擬試驗

孟英鵬

摘 ? ?要：隨著我國西部大開發的深入發展，很多高速公路橋涵結構都需要穿越高海拔強沿沼澤區，這對橋梁樁基的耐腐蝕性以及牢固性要求相對較高。特別是在高速公路橋梁樁基長時間運行后會出現性能變化而影響公路橋梁的安全性以及穩定性。因此，需要對高海拔強鹽沼澤區橋梁樁基損傷進行現場模擬試驗。這樣才能準確掌握影響公路橋梁樁基承載力以及穩定性的各種因素，提高公路橋梁樁基的安全性。

關鍵詞：高海拔;強鹽沼澤區;橋梁樁基;損傷試驗

1 ?公路橋梁樁基安全性評價概述

在對高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基損傷進行現場試驗時，需要對橋梁的安全性進行評價，關注公路橋梁樁基在受外界環境影響時，承載力出現的變化以及樁基整體結構性能的變化。這樣可以對公路橋梁樁基安全性進行準確預測。公路橋梁樁基受外界環境影響比較大，很容易出現問題對橋梁的承載力以及安全性產生不利影響。橋梁樁基安全性評價的發展歷史相對較長，在對橋梁樁基進行評價時，主要是從樁基的質量狀況、服務功能、安全性能等方面出發，利用評分的方式對樁基的安全性進行定量評價。這樣可以保證橋梁樁基安全性評價結果的準確性。需要注意的是常用對策橋梁樁基安全性評價方法適用在普通舊橋上部結構的損傷以及評價過程中，不能對高海拔強鹽沼澤區的公路橋梁樁基的安全特性進行評價。因此，在高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基安全性進行評價時，需要對評價方法進行進一步研究創新，要重點考慮公路橋梁樁基的耐腐蝕性[1]。

2 ?高海拔強鹽沼澤區公路橋梁路基問題

在高海拔強鹽沼澤區公路橋梁施工時，沿線區域的地表蒸發比較強烈，地下水分的蒸發量比較大，并且地下水位埋深受季節變化的影響比較大，鹽類很容易在地表面積聚形成斑狀、潮濕、鹽霜、鹽殼等現象。這會對公路橋梁樁基結構造成嚴重腐蝕，從而影響公路橋梁樁基的穩定性以及牢固性。對高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基進行檢查，可以發現公路界碑被嚴重腐蝕、鋼筋外露，并且沿線橋梁、涵洞基礎以及橋墩都出現了不同的侵蝕情況。特別是鹽分含量較高的地表區域，橋墩的侵蝕情況更加嚴重。

3 ?公路橋梁樁基損傷現場模擬試驗

在高海拔強鹽沼澤區，公路橋梁樁基受地下水位變化以及溫度變化的影響比較大，可能會導致樁身處被腐蝕時，并且會因為凍融循環作用而影響樁身的穩定性及安全性。高海拔強鹽沼澤公路橋梁樁基被腐蝕會對公路運行安全產生極大影響。為了能夠準確研究高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基腐蝕后的具體變化情況，需要對其在不同條件下的公路橋梁樁基的力學性能變化情況進行研究和分析。

3.1 ?現場試驗準備工作

在開展公路橋梁樁基損傷現場試驗工作之前，需要做好充足的準備工作。因為不同的混凝土材料會對公路橋梁樁基的腐蝕情況產生影響。因此，在現場試驗工作之前要對混凝土配合比進行合理控制。對試驗過程中的各種組成材料性質要進行嚴格控制：①水泥為普通硅酸鹽水泥，在3齡期的無側限抗壓強度為24.1MPa，而28齡期的無側限抗壓強度為49.3MBPa。②碎石粒徑要控制在5～21毫米，砂以中砂為主，細度模數最好控制為2.6，含泥量要在0.8%以下，保證顆粒級配良好。③礦物摻合料以粉煤灰、硅灰以及礦渣等為主。粉煤灰的需水量比為101%，摻量為20%。硅灰的平均粒徑為0.2μm，摻量為5%。礦渣粉的摻量為20%，活性指數7天為76 ，28天為103。在實際試驗時，還需要添加其他摻加劑，包括UEA混凝土膨脹劑，要將其加入量控制為凝膠材料質量的10%;而水泥基自愈合防水材料摻量為膠凝材料質量的1.5%;在添加緩凝高效引氣型減水劑時，要保證其減水率為25%，并且要使氯離子含量滿足相關要求產量，摻量最好為膠凝材料質量的1.2%。亞硝酸鈣阻銹劑摻量為膠凝材料質量的2.0%。在對混凝土進行配備時，最好使用飲用水，防止其他水源內含有雜質較多而對混凝土強度產生不利影響。

3.2 ?現場試驗方法

在現場試驗時，混凝土試件要在現場成型，澆混凝土的坍落度控制在180mm～220mm，含氣量為3%～5%?；炷猎嚰目倲禐?75塊，將99塊放置在現場試驗室進行標準養護，可以對最終的試驗結果進行對比。對其余的576塊試件進行拆模，運輸到施工現場進行預埋試驗。在對混凝土試件進行預埋時，需要對不同深度進行合理控制，一般在地表、地下0.25m、地下1.25m以及水中進行預埋。預埋的時間為3個月、9個月以及12個月，再將試件取出稱重?；炷猎嚰耐林幸约八腥〕龊蟊仨氂盟M行清潔并晾干表面，再進行測試。在對混凝土試件的單軸抗壓強度進行試驗時，可以利用2000kN電液伺服壓力試驗機進行試驗[2]。

對鋼筋銹蝕率進行測定時，主要是以面積銹蝕率以及質量銹蝕率測定兩種方法。第一，面積銹蝕率測定是指將銹蝕后的鋼筋取出后清除混凝土，并利用透明玻璃紙包裹鋼筋表面銹蝕物，將鋼筋放在方格紙上，畫出方格紙上銹蝕物的面積。然后利用公式計算鋼筋面積銹蝕率。公式如下：

[δ=（S0-S1）/S0]

式中：

S0——鋼筋表面積，注意鋼筋表面積不包含鋼筋兩端頭面積;

S1——鋼筋表面銹蝕面積。

第二，質量銹蝕率測定。在該方法應用時需要先對銹蝕前的鋼筋質量進行測定，然后測定取出后銹蝕鋼筋的質量。利用公式可以獲取鋼筋質量銹蝕率。公式為：

[λ=（m0-m1）/m0]

式中：

m0——鋼筋銹蝕前的質量

m1——分別表示鋼筋銹蝕后的質量。

3.3 ?試驗結果

在此次試驗室根據裝身方向埋至不同深度的混凝土試件，經過360天后，進行現場干式循環以及凍融循環共同作用下的腐蝕試驗，可以準確掌握高海拔超澤區公路橋梁樁基混凝土的力學性能變化。具體的試驗結果如下，第一在高海拔強煙周澤，環境中因為干濕循環，動能循環和腐蝕性離子共同作用，樁基在地面以下一定范圍內受腐蝕比較嚴重，裝會導致樁體強度明顯下降，嚴重影響橋梁樁基的承載力，第二隨著樁體深度的不斷加深，樁體抗壓強度的損失率，會先上升再減小，最后再上升。第三在高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基損傷試驗時，需要根據相關公式對鋼筋的腐蝕程度進行準確計算，可以掌握鋼筋混凝土結構的具體腐蝕情況。第四鋼護筒在短期內可以保護鋼筋，防止鋼筋受到侵蝕。但是在長期侵蝕環境的影響下，鋼護筒的保護作用會逐漸減弱甚至消失。因此，需要重點關注鋼護筒在防腐設計后，鋼筋的防腐性能?？沽蛩猁}水泥在強鹽沼澤區施工時并不能提高在多種侵蝕離子共同作用下的鋼筋混凝土結構的抗侵蝕性能。第五，在高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基施工過程中，可以在混凝土中適當加入礦物摻加劑提高鋼筋混凝土的抗腐蝕性能。第六，對高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基的腐蝕情況進行分析，可以發現Cl-、SO42-、CO34-、HCO3-等具有較強腐蝕性的離子會進入到公路橋梁樁基內部，從而產生鈣礬石、硅灰石膏等具有較強膨脹性的晶體，從而導致樁體內部結構損傷嚴重[3]。

4 ?結束語

綜上所述，在高海拔強鹽沼澤區進行公路橋梁樁基施工時，需要對公路橋梁樁基進行現場損傷試驗研究，才能準確掌握導致公路橋梁樁基出現嚴重損傷的各種因素，并采取有效措施提高公路橋梁樁基施工質量。盡可能提升樁基本身的耐腐蝕性能，才能保證高海拔強鹽沼澤區公路橋梁樁基的安全性以及牢固性，確保該區域的公路系統能夠正常穩定運行。

參考文獻：

[1] 鹽沼澤腐蝕對公路橋梁樁基礎豎向極限承載力影響的數值模擬研究[J].公路，2017（1）：60～66.

[2] 鄭揚.鹽沼澤腐蝕區橋梁樁基豎向承載特性分析及其防腐技術研究[D].2015.

[3] 姚賢華.高寒鹽沼澤區公路橋梁樁基的力學特性及其安全評價[D].長安大學，2018.