鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因及防治措施

周小祥

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司， 北京 100043）

1 工程概況

新建大同至張家口高速鐵路河北段DZSG2015-1標段右線跨呼張正線特大橋位于河北省張家口市懷安縣境內，大橋中心里程DK45+762.62，橋梁起訖里程改DK44+898.7-改DK46+626.56，橋梁全長1727.81延長米，起點位于柴溝堡鎮郭家房村西側，終點位于改DK46+626.56與跨京新高速他大橋相匯。全橋孔跨式樣：單線15-24m簡支梁，38-32m簡支梁，1-（32+48+32）m單線連續梁，全橋長 1727.81m，共56跨。橋墩采用單線圓端形實體橋墩，最大墩高度24m。墩臺基礎設計為樁基礎[1]。

2 鐵路橋梁墩身混凝土裂縫成因

2.1 荷載引起的裂縫

這種類型的裂紋通常是由外載荷的直接應力和二次應力引起的。造成這一問題的具體原因是橋墩結構設計不能有效地考慮計算與模型之間的關系。結果造成結構條件不合理，設計截面不足，鋼筋布置存在問題。橋梁工程施工環節荷載引起的裂縫，在一定程度上是由于結構處理不當、未能嚴格按照圖紙進行施工造成的裂縫; 或者是由于大型車輛過度滾動而產生的裂縫，或者是由于自然災害導致[1]。

2.2 溫度導致的裂縫

墩身混凝土施工時，由于整體結構不能使用隔震層等相對松弛的約束機制，導致大量混凝土體積非常容易受到大氣和溫度的影響，使其內部溫度應力產生破壞。進而在最終造成裂縫的出現。

2.3 地基地質所導致的裂縫

這種類型的裂縫通常是由于地面的水平沉降和位移引起的，而上述問題的發生往往是由于橋梁工程前期存在著資料試驗不足等方面的問題所導致

2.4 設計結構所導致的裂縫

在進行鐵路橋墩混凝土相關工程設計時，如果沒有充分考慮混凝土施工條件與圖紙之間的差異，或者橋墩結構受力設置不當，或者缺乏安全系數，鋼筋布置不科學會導致裂縫的發生。

3 提升鐵路橋梁墩身混凝土裂縫控制質量的技術措施

3.1 鐵路橋梁墩身混凝土的溫度控制

鐵路橋墩混凝土在澆筑過程中，所采用的大體積混凝土的內部溫度會迅速升高，導致溫差較大，為了保證澆筑過程中墩身混凝土的質量，相關施工人員可采用內框架外保溫措施，采用冷卻管降低混凝土內部溫度,在采用薄壁鋼管冷卻管道，澆筑前應檢查水質，檢查是否存在堵漏問題，完成整個冷卻工作時，則是應該在第一時間進行壓漿封閉作業，從而確保混凝土的冷卻質量。應該對混凝土外壁展開保溫作業，由此實現對內外溫差的有效把控，促使其處于不會開裂的區間，并且還應該重視混凝土外壁的濕度問題應該借助薄膜編織布等展開外部的包裹作業，防止混凝土由于自然條件的突然變化而出現裂縫[2]。

3.2 鐵路橋梁墩身混凝土的材料控制

在整個工程里，材料為防止裂縫出現的根本所在，第一必須重視水泥的選用，橋梁墩身混凝土澆筑時，為保證調配出適宜的混凝土，應該從水泥用量上展開有效的把控，在降低水泥用量的同時盡可能的使用低熱水泥，特別是能夠使用一些硅酸鹽水泥。第二為骨料的選用，造成混凝土裂縫出現的眾多因素之中，遭受拉破壞的主要形式便為水泥和骨料連接面處的破壞，這也就意味著混凝土抗拉的具體情況往往受制于骨料和水泥的連接情況，所以必須要對骨料的直徑情況、含沙量等設置明確的把控標準，由此從源頭上強化混凝土的抗拉性能。第三為，應該減弱水灰比，如此能夠極大的降低水化熱，減少在進行澆筑后混凝土收縮情況，且強化混凝土和易性，降低由于配合比因素所造成的外觀問題。

3.3 完善質量管理組織機構

建立和完善質量管理機構也是控制橋墩混凝土質量的重要措施。在組織過程中，要有相關制度和措施的支持，針對不同項目設立專門的質量管理部門，加強監理人員、設計人員和有關負責人之間的交流與合作。在質量管理機構內設計計量、質量檢驗、計劃統計專業技術機構。建立健全質量責任制和獎懲制度，把橋梁工程項目施工質量與責任人的直接利益聯系起來[3]。

3.4 冷卻管降溫和保溫措施

灌注作業后，混凝土內部溫度得到了快速提升，致使其與外界的溫度差異變大。此時如果不對混凝土內外溫度差異進行控制，就容易發生裂縫問題。為了有效規避上述問題，可以運用“內降外保”的方式處理[3]。“內降”是在混凝土內部設置一定比例的冷卻管，通過內部水管水流動達到降溫的目的。在此過程中要對混凝土芯部溫度進行測量，如果此值和施工現場溫度大致相似，可以停止水源供給。一般以薄壁鋼管作為冷卻管。為了增強降溫的效果，層間距和橫向距離需控制在 1m 以內。要加強對混凝土管的監管，對于存在堵塞的問題要及時疏通。對于體積較大的混凝土，可通過接長冷卻管工藝、設計循環單元，使內部冷卻管水流快速流動。對于測溫管的運用，主要采取 PVC管或鋼管。需對混凝土平面對稱性進行確定，并且確定相應的觀測點。為了增強測溫的準確性，需要確保測溫計在孔內停留時間大于3min。對于“外保”，主要是在混凝土上面布置土工布，防止表層溫度快速蒸發，提高保溫效果，減少與混凝土溫度差異，進而提高混凝土的質量。

4 提升鐵路橋梁墩身混凝土裂縫控制質量的管理措施

4.1 強化工程人員素質

橋梁加固工程里施工人員的整體水平為責任心為核心所在，會對橋梁墩身加固品質起到關鍵性的作用，因此在相關部門方面必須對這些員工予以足夠的考核以及培訓，在固定時間里展開專業性的技能培訓，由此強化他們的實踐能力，且要展開相應的考核作業，由此幫助他們獲得行業中最為先進的技能，從而實現自身能力的提升，其次為必須構建健全的績效機制，促使員工工作熱情能夠得以顯著提升，這也就是說只有完成這些最基本的專業技能的培養方可以從根本層面上實現對品質的保障[4]。

4.2 合理制訂施工方案

在工程施工時，必須要充分結合橋梁的實際狀況，強化對圖紙的審核工作，而且應該對施工方所使用的材料配合比展開總體上的控制，這樣可以保障建設方的資金能夠實現最優的配置，施工方還應該整理提供有關工程的數據，由此幫助施工人員能夠對材料展開科學的研判，從而聯系施工計劃確定最好的采買計劃，如此能夠從根本上確保材料的品質[5]。

4.3 嚴格控制施工現場

在具體施工時，還有一個因素必須要予以足夠的關注，那便是自然因素以及人為因素，這二者會對墩身工程施工造成較大的影響，由于鐵路橋梁墩身工程為戶外工程，必須長時間處于野外作業，這種情況下便非常容易受到自然因素的制約，所以工程責任人必須在第一時間掌握所在區域的環境變化狀況，由此制定出滿足條件變化的施工規劃，在第一時間防止由于天氣變化給工程帶來的負面作用，積極構建施工管理辦法，保障施工進度能夠順利進行，工程設備可以有序把控，材料能夠科學堆放，構建出文明施工的規范，這對施工現場品質而言，能夠起到根本性的決定作用。在進行施工時，往往會出現一些操作失誤等造成的風險，如果發生了無法預估的狀況，就整個施工現場而言，必須存在對應的解決策略，現場施工的現場管控問題，必須要保障人員能夠處于充足的狀態，如若工地中發生了員工受傷的情況或者是設施遭受損壞，則是可以在第一時間展開支援，由此保障員工的安全以及工程的有效展開。應該在場地的重要部位構建相應的警示牌，從而提醒施工人員能夠在規定的標準展開作業，要確保施工人員佩戴相應的防護用具，這從本質上能夠防止施工風險的出現[6]。

4.4 完善施工管理標準

為了能夠最大化的保障施工質量，在施工方方面必須要對整個施工流程進行科學配置，展開流水化作業。將政府部門下發的相關規范當成標準去要求施工員，它能夠保障整個施工進度得以有效進行，以及保障橋梁墩身的質量，由此促使施工標準化的意識能夠深刻的印在所有的員工心中，所以必須強化員工的日常學習教育，應該在平時的工作中構建相應的管理課程，各個部門都應當完成好本部門的安全生產教育，對事故防范的安全意識、施工標準等方面展開相應的宣導，由此來確保整個工程的管理質量全方位的強化。在項目負責人方面，還應該對制度的執行展開有效的監控，對于一些不能和實際情況相符合的措施，應該在第一時間進行調整，由此保障制度的科學性[7]。

4.5 更新施工技術

為了全面推進橋墩混凝土施工，必須從根本上深化對傳統橋梁施工技術和管理的改革，采用現代標準流水施工或可互換的施工模式，實現高效標準化施工生產，為橋梁混凝土的現代化施工應用奠定堅實的基礎。現代設備的全面推廣也是完善現代技術在建筑施工中應用的重要措施。先進的施工技術離不開現代化設備的幫助。為此，施工人員應合理利用現代施工技術，引進先進的施工設備，及時更新橋墩混凝土施工技術，不斷提高我國橋梁施工水平。

5 結束語

混凝土是現代工程施工中的重要材料，但易出現裂縫病害，不僅影響整體觀感，還會對結構物的承載力造成影響，隨之出現鋼筋銹蝕等問題，混凝土的碳化現象愈發明顯，整體耐久性持續下降，無法為結構的正常使用提供保障，甚至對人員的安全造成威脅。基于此，必須在施工中做好質量控制工作，分析可能出現的裂縫并采取針對性防治措施，確保混凝土使用效果，為工程項目的持續運營創造穩定環境。。