市政道路橋梁工程中關于沉降的問題

文／馮新安 北京住總集團有限責任公司市政道橋工程總承包部 北京 100000

引言：

當今社會，科技發展帶動了整個社會各個領域經濟效益的提升，建筑行業中，路橋作為基建當中的重要一環，其主要目的就是確保社會發展，同時盡量充分發揮建筑的使用功能，做好道路橋梁系統的建設。但是我國的橋梁建筑依舊存在著許多問題，需要人們解決，這些問題分為兩個方面：設計方面和建筑方面。

1、橋梁道路設計

1.1 橋梁設計的注意事項

公路橋梁的設計能夠影響到公路橋梁建設工程的質量，這就需要我們對公路橋梁進行設計時要依據準確的結構計算，還要在構造時有合理的解決辦法。這不僅要考慮到在施工和使用時產生的各種負載重力，還要考慮到在使用時遇到的各種自然條件下，可能產生的負面影響。針對于不同的地區和不同的地形，就要考慮到一些特殊的在使用時和自然條件惡劣時產生的一些因素。

1.2 橋梁設計存在的問題

1.2.1 橋梁設計方案不夠合理

對于橋梁來說，在使用時，橋梁的上面通常會受到很大的負載，所以這就要求使用的樁基在使用時具有很好的穩定性和較強的承載能力，鉆孔灌注樁正好具備了這些特點，橋梁樁基的設計對工程質量等方面有很大的影響。通過以往的工程試驗證明，當巖面較平整，樁的嵌巖深度h＞2d 時，樁側嵌固力約占總荷載50%以上。隨著嵌固深度增加。承載力也隨之增大。但嵌固深度增加，承載力也隨之增大。嵌固深度h＞3d 時，承載力增長不大。《公路橋涵地基與基礎設計規范》中計算單樁軸向受壓容許承載力的公式中沒有對樁嵌入基巖深度規定限值。也沒有隨嵌入深度值增大而設定相關的折減系數。因此，在樁基設計實踐中，當樁基承載力需要通過較大的嵌巖深度來提高時，不妨考慮加大樁徑。

1.2.2 設計無法達到相關要求的標準

我國設計人員，對橋梁公路進行設計時，大多只考慮了強度而忽略了公路橋梁結構的耐久性；考慮強度的極限值而忽略了使用的極限值。而對于公路橋梁來說，使用時的質量是最重要的；只看重對結構的建造，對結構維護這一層面沒有引起重視。面對實際設計問題，耐久性只被當作一種概念。使用年限也沒有準確的標準，在結構設計方面也沒有足夠的耐久性的考量。認知的偏差，體現在質量和使用年限上，就是失之毫厘差之千里。

1.2.3 橋梁設計研究不透徹

橋梁設計是一個非常復雜的系統工程，設計中存在的缺陷問題值得我們重視和思考。根據具體的項目條件做出科學合理的工程設計，橋梁設計應在設計理念，結構體系和構造細部等方面做好防患設計，盡量減少設計缺陷以降低安全隱患。橋梁設計缺陷的誘因：1.橋梁節點存在設計薄弱環節，尤其是城市高架橋。2.地理條件處理不當，對地質情況認識不夠，措施不到位。3.特殊造型橋梁設計，追求美觀而不符合受力的結構設計。4.疲勞破壞考慮不夠，研究不夠。5.缺乏相關結構試驗，很少見到結構試驗的資料，尤其是非標準橋梁，以及橋梁節點，橋梁實體破壞〉模型試驗〉模型計算〉理論計算〉各種假設。這些因素都會影響到結構的的安全性和耐久性。現如今，我們建造好的公路橋梁雖然都符合了規范所要求的強度，卻在未來使用的10年內，大概率會出現各類問題。

1.3 主要對策

道路橋梁設計中，要考慮周邊環境，橋梁尺寸，規模，使用材質，結構設計等，建造周期，成本，設計使用年限等。安全性是橋梁設計的大前提和重中之重。橋梁設計時必須考慮到不斷增加的車速，車重，車流量，同時兼顧溫度，地形，地質地貌，優先確保設計容量充分，足夠，確保橋梁的安全性。橋梁設計也要考慮到其經濟性。在滿足結構安全的大前提下，考慮到降低造價，減小地方財政負擔。橋梁設計中，其輸送功能，交通組織功能也非常重要。例如立交橋，橋上橋下均有比較大的車流量，需要考慮到下行車輛撞擊橋墩的危險性。橋梁也同時體現設計理念，盡可能與周邊景觀相融合，取得設計一體的效果。

2、橋梁道路建設——沉降問題

沉降問題是道路橋梁建設當中遇到的最常見的問題，對于這個問題，以下從成因及處理措施兩個方面進行分析。

2.1 成因

2.1.1 混凝土材料質量所導致的沉降

在施工過程中，混凝土的配料需要施工單位進行科學計算和合理的實驗得出。首先，水泥強度的變化會影響混凝土的強度。施工單位應該按照公式計算，當水灰比等相等時，高標號水泥比低標號水泥配制出的混凝土抗壓強度高，混凝土施工時不能用錯水泥標號，一般的水泥標號選用應當與混凝土的強度相適應。其次，需要合理調整好混凝土施工的配合比例，找出混凝土組合材料之間最適合本次工程的比例，生產出優質的混凝土。實驗室得出的配合比是以干燥狀態材料為基礎，而施工工地的砂石骨料都還有一定水分，會改變產品之間的相適應性，對于混凝土的強度和其他性能也都會產生不同程度的影響，施工時要根據砂石含水的情況進行修正。因此，混凝土的材料配料不正確易導致沉降的產生。

2.1.2 鋼筋銹蝕而引起的沉降

作為道路橋梁結構中最為重要的支架，鋼筋一直是被大量使用的材料，鋼筋會因為不良的使用條件、不當的使用方法和各種環境造成的污染，產生銹蝕，鋼筋銹蝕已經成為了普遍現象。鋼筋銹蝕會影響道路橋梁的使用性和持久性，銹蝕嚴重會降低道路橋梁的承載力，使之過早產生破壞，大量混凝土結構由于鋼筋銹蝕，安全問題得不到保障，使之不得不被拆除或者維修，造成巨大的經濟損失。

一般的狀況下，由于混凝土內部的PH 值為12 左右，在這個環境下，鋼筋周圍會形成一種保護膜，稱之為鈍化膜，這種膜可以保護鋼筋不被銹蝕。而這種鋼筋表面的鈍化膜的穩定性主要取決于周圍混凝土的PH 值，即酸堿值。混凝土在碳化作用下，鋼筋因原先在堿性介質中生成的鈍化膜被破壞而漸漸失去保護作用，導致鋼筋銹蝕。當酸堿值大于十時，鋼筋的銹蝕速度相對較小，但是當酸堿值小于四時，鋼筋的銹蝕速度會以肉眼可見的速度上升。現代科學家證明鋼筋銹蝕是從酸堿值達到11.8 的時候開始的。這時的鋼筋的鈍化膜分子結構已經開始不再穩定，并且被酸堿逐漸破壞，在氧和水的作用下，鋼筋表面發生化學反應，先形成小部分銹斑，最后這些銹斑會連接成一大片的銹蝕，造成鋼筋銹蝕，由于銹蝕后的鋼筋體積會發生膨脹，結果導致混凝土開裂，最后大量混凝土開裂的縫隙拼接在一起，就會使道路橋梁產生塌陷沉降。

2.2 沉降問題控制

2.2.1 建筑材料控制

在橋梁混凝土施工過程中，由于氣流的溫度波動和混凝土收縮時所產生的過熱溫度應力和收縮應力,水化熱問題很嚴重,水化熱,指的就是水化合時所釋放出的熱。降低了水化熱,可采用鋼筋混凝土,也可采用鋼筋"雙摻"(摻有粉煤灰、摻有外加劑)。合理地選擇混凝土的配合比盡量減少或增加單位水泥的使用量,在充分滿足建筑設計的要求及保證施工質量的必要前提下,盡量減少對單位水泥的使用量,采用中、低熱水泥來降低建筑混凝土的水化熱。另外還可以降低鋼筋混凝土出機口的溫度,,主要就是可以降低石子的入風口對混凝土的出風口溫度所影響最嚴重的石頭入風口溫度與拌合水的溫度。實驗結果表明,石子的溫度每下降一度,混凝土輸入機口的溫度就可以直接下降0.5 攝氏度,水溫每下降一度,混凝土的溫度就可以直接下降0.2 攝氏度。通過建立合理有效的混凝土溫控技術措施,從而有效地控制了沉降。

2.2.2 鋼筋除銹

工人使用打磨機鋼絲刷砂紙等工具對生銹的鋼筋進行打磨除銹這種方法屬于人工除銹，需要大量的人力操作，雖然簡單，但非常費時費力，且除銹效率特別低，除過銹的鋼筋其性能也會有所下降，只適用于鋼筋數量較少，而且鋼筋生銹時間短的情況。機械除銹所采用的主要設備有鋼筋除銹機、干式噴砂機和水噴砂機，其原理都是直接將鋼筋表面的已經銹蝕的鋼材進行鏟除或者拋光。根據表面銹蝕程度的不同，可以選擇不同的機械除銹機。化學除銹主要使用鋼筋除銹劑，其中鹽酸草酸型除銹劑其方法簡單，見效快，成本也較低，得到大量使用，但是這種類型的鋼筋除銹劑有非常大的腐蝕性，容易破壞鋼筋的質量，影響鋼筋混凝土的強度。同時，由于這類除銹劑屬于酸堿性，對于鋼筋的損害較大，使得鋼筋返銹也非常快。所以對于除銹劑的選擇，要選擇有機酸，沒有輻射，既不會影響鋼筋的質量，又能夠提升鋼筋的牢固性。同時還要選擇具有防銹性的除銹劑，即除過銹后，在室外自然狀態下兩到三個月不會發生反銹，使得鋼筋表面產生鈍化膜，安全牢固。只用化學除銹是不太徹底的，需要綜合采用機器除銹和人工除銹方法，先將表面比較厚的鍍銹層打磨掉，然后再進行化學除銹。

結語：

更多國家對于橋梁修建有更高的要求，許多橋梁技術正逐漸趨向成熟化發展。這對于橋梁設計師來說，對橋梁系統設計做到思慮周全是設計師必須要掌握的。在此基礎上對橋梁設計的環保性和嚴謹性也提出了要求。進行合理的橋梁設計，提高建筑橋梁設計的優越性，保證橋梁系統的安全和質量。只有從根本上根除道路沉降問題產生的原因，才可以使道路沉降這一問題得到解決。