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关键词:公路桥梁;病害分析;防治措施
中图分类号:TU997文献标识码: A
公路桥梁所存在的问题出现的种类很多,原因也各有所不同。比如卡车的超载导致道路的损坏,或者是在施工中设计的不合理影响公路桥梁的使用,这给道路的交通安全带来了很大的隐患,需要针对这些问题提出解决的措施,保证公路桥梁的运行安全。
1.1沉陷与坑槽
沉陷是指道路的竖向变形,道路路面下沉达到一定的深度损害了路面的完整度。产生沉陷的原因有多种假如施工时材质的用量与施工工艺是合理的,路面的沉陷就是由自然环境中雨水的侵蚀或者是后期认为的破坏所引起的,比如卡车的超载等。但是多数时候都可以归结到施工质量的问题,最可能的是沥青混合料在摊铺时厚度不均或粗细料不均引起的面层轻微下沉,而且也忽视了路基的本身条件等问题,比如在对桥梁的施工中忽视了地基中含水量较大,忽视了加固的施工,最后导致路面的沉陷。
1.2混凝土开裂及成因
从目前钢筋混凝土桥梁使用的情况看,有很多桥梁体开裂和桥面铺装混凝土损坏等,使桥面产生坑槽,影响车辆的正常行驶,甚至影响到结构的正常使用和耐久性。混凝土桥梁裂缝的成因复杂、繁多,有时多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素。混凝土桥梁裂缝大致可划分以下几种:
第一,地基变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移,使结构中产生附加应力,超出混凝土结构的抗拉能力,导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准、地基地质差异太大、结构荷载差异太大、结构基础类型差别大、地冻胀、分期建造的基础、桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时,可能造成不均匀沉降。
第二,荷载引起的裂缝。混凝土桥梁在静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝;次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。通常裂缝方向与主拉应力方向大致是正交的。
第三,温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中,温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。
第四,收缩引起的裂缝。在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。研究表明,影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量、水灰比、外掺剂、养护方法、外界环境、振捣方式及时间。
1.3路面松散
“松散”,路面结料失去粘接力,集料松动或散失,严重时出现坑槽,是沥青路面常见病害。其症状为沥青混凝土中沥青与集料的粘结力逐渐下降并丧失,在车辆荷载作用下使沥青混凝土表面层呈松散状态,面层中的集料颗粒脱落,粗细集料散失,路面磨损,路表粗麻,表层剥落,路面外观质量差,行车不适。如不及时治理,它会从路表面向下不断发展,以致形成坑槽。
2.解决公路桥病害的措施
2.1提高路基的强度
路基是路面的基础,路基工作区又是路基经受行车荷载影响较大的深度区域,该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要,否则将产生不均匀沉降使路面发生开裂。因此,必须采取有效措施处理好影响路基工作区的稳定性和强度的关键环节,最大限度地减小路基完工后沉降量。
路基工作区的强度主要是在填筑过程中形成的。必须严格控制路基的填筑工艺,确保路基强度。填筑材料首选石、砾、砂类土,其次选用含砾、砂低液限粘土,再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。降低地下水位是提高路基强度的重要措施。路面底以下80cm路床是路基的关键部位,它直接承受和吸收路面的扩散应力,要有足够的强度和稳定性。当开挖后发现底下渗水,不论流量大小都要处理。填方地段要采用较好的材料填筑,土质差的地段要进行换填处理,确保其强度和稳定性。
2.2开展对裂缝的处理工作
对于基层开裂引起的反射裂缝及沥青混凝土温缩等引起的纵向裂缝,如缝宽较小可不予处理,如宽度在3mm以上,可将缝隙刷扫干净,并用压缩空气吹净尘土后,采用热沥青或乳化沥青灌缝撒料法封堵。如缝宽在5mm以上,可将缝口杂物清除,或沿裂缝开槽后用压缩空气吹挣。采用砂料式或细粒式热拌沥青混合料填充捣实,并用烙铁封口。
大部分无法再灌缝,采用切割扩宽裂缝方式进行灌缝。由土基沉降引起的横向裂缝,如出现错台、啃边、裂缝宽度大于5mm的,则需沿横缝两侧各50cm100cm范围开槽,按照上述方法先将裂缝填实。然后沿横缝加铺玻璃格删,重新摊铺上面层。对于灌缝处理,施工难度较大地方,一般不进行处理,直接罩面和补强。对需补强路段进行拉坡,在原路面上重新铺筑密级配沥青碎石基层,撒铺粘层油,铺筑中粒式沥青混凝土。具体路面结构为5cm中粒式沥青混凝土+l4cm密级配沥青碎石+原路面面层。
3.做好公路桥的病害的预防与养护工作
3.1预防病害
严格控制施工。合理安排好施工计划,施工时符合规定,是有效减少桥头跳车关键,应遵循“早开工,工期长一点”原则进行,控制好填料质量,尽量采用轻型材料,渗水性好填料。控制好每层填筑厚度,碾压遍数,并对每层填筑质量实施检测,特别是控制好压实度。
设置桥头搭板。在桥头设置搭板是防治桥头跳车的一项主要辅助措施。搭板的一端支承在台背上,用锚栓固定,另一端、可直接置于石灰稳定土或路面基层上,不设枕梁。搭板长度依据设计行车速度、路堤填土高度及预计的桥台与台后填土的工后沉降差的大小来确定,可选用4m、6m、8m、10m、12m几种长度。搭板的受力形式多种多样,在顶、底面配置足够数量的受力钢筋,搭板的下面设不小于2m厚的石灰稳定土或碎砾石垫层,石灰稳定土或碎砾石垫层应在两则铺至边坡面处,并顺路方向铺至搭板外2~3m。路径小于3m的明涵或暗式涵洞通道可不设桥头搭板,但台背填料应选用砂砾或石灰土,由挖除表土后的地面起进行填筑至路基顶,可选用小型振动式压路机碾压,压实度同前。
3.养护措施
注重高速公路管理及养护,采取积极有效措施,严格控制超载车辆,以减少超载车辆对路面的破坏,认真贯彻“预防为主,防治结合”的方针,加强科学研究,建立路面养护管理系统,对路况进行跟踪观测,及时采取预防措施,清除隐患,发现问题,及时处治,以免进一步酿成大病害。同时,加强对路面病害处治方法的研究,不断提高路面养护质量。对沥青路面必须进行预防性、经常性和周期性的养护。必须加强路面的日常巡查,随时掌握路面的使用状况,根据路面的实际情况指定日常小修保养以及经常性、预防性和周期性养护工程计划。
总结
对公路桥的修复与预防还需要尽量的使用现代化的技术,与信息技术的应用相结合,使建设的质量和工作效率得到同步提高。
参考文献
[1]宋国瑞.浅谈高速公路沥青路面病害成因及防治措施[J].科技信息,2008
道路工程并不是水电工程的主体建设项目,但却是水电工程的重点建设项目之一,在电站建设规划及实施过程中起着无比重要的作用。首先,水电工程的主要特点为施工布置面狭长,生产、生活区域及各种料场、渣场成线性布置,道路是串联整个水电工程构造物体系的关键。其次,道路是水电工程大动脉,各种生活、生产物资需依靠道路进行运输,才能保障工程建设的正常开展。因此,保证生命线的畅通,就是保证电站工程顺利进行的关键所在。本文就水电工程中易发、多发的道路病害、灾害原因进行分析,并结合实际提出相应常用的预防和治理措施。
一、路面推移、壅包、波浪
(一)、发生原因
路面的推移、壅包、波浪是水电工程中沥青路面常见的病害之一,其产生的原因一般与基层施工质量、透油层洒布质量、超载车辆比重加大、沥青混合料性能不良等因素有关。在沥青混凝土路面铺筑前,由于基层表面清扫不干净、透层油洒布不均等都会容易造成沥青面层和基层粘结不良。沥青面层建成运营后在大量行车荷载(超载车辆)作用下,由于与基层粘结不良特别在沥青面层施工接缝处开始产生推移,随着时间增长,轮迹带两侧会产生壅包,甚至会出现由于推移而造成的严重裂缝。另由于水电工程道路一般修建于河川峡谷处,道路弯道较大、较多,在电站建设过程中,施工车辆超载、超速现象较为普遍且不容易控制,因此导致该病害在水电工程道路上极易发生。
(二)、预防措施
1.规划设计时综合考虑。在允许范围内,增加桥梁、涵洞以及土石方开挖量,尽量考虑降低弯道弧度,减少弯道,特别是连续弯的道设计。
2. 加强路面基层施工质量,提高基层平整度。沥青面层铺筑前透层油的洒布尤为重要,透层油洒布前首先必须认真清扫基层表面浮土及杂物并且保证透层油洒布的均匀性和设计用量,提高基层与面层的粘结力。
3.加强电站车辆管控。与当地交通主管部门积极联系,在进站口和沿线道路、桥梁设置限速、限载标志,加强施工单位的车辆交通教育,加大查处及处罚力度。
(三)、治理措施
及时安排道路养护人员对病害部位面层进行切除,可根据现场实际情况适当扩大切除面积,清理基层表面、均匀洒布透层油,铺沥青混凝土并进行充分压实、养护。在病害高发、频发路段前后,可安装安全减速装置。
二、路面裂缝
(一)、发生原因
裂缝是路面的高发病害,裂缝主要有纵向裂缝和横向裂缝两种,诱发因素较多,一般分为内因和外因。纵向裂缝的产生主要是由于地基和填土在横向不可避免的不均匀性所造成的,特别是在旧路基拓宽地段,由于土质台阶处理不规范、分层填筑厚度及压实度控制不严,尤其在有表面水渗入的情况下,这些地段往往是纵向裂缝的高发区。 和纵向裂缝一样,横向裂缝也是不可避免的。横向裂缝的产生往往是由于温度应力的作用而产生的疲劳裂缝。这种温度裂缝往往起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸,并随着时间增长造成沥青或混凝土老化,面层的抗裂缝能力逐年降低,温度裂缝也随之增加。面层裂缝一旦发生冲刷、就会产生以缝为中心的下陷形变,同时引起裂缝两侧产生新裂缝甚至碎裂破坏。
另外施工原因、材料原因、超荷载原因等都可能造成路面裂缝的产生。
(二)、预防措施
施工过程中质量控制。这是裂缝生成的最主要控制方法,就水电工程而言,在土方开挖阶段就要进行严格管控。
路基质量的控制,路基压实质量要求达到规定的压实度值和弯沉值,保证路基有足够的,均匀的强度;排水设施应完善,并要充分考虑地下水对路基稳定的影响;路基填筑中,不同种类的土壤应分层填筑,避免土壤类型在路基上突变造成沉降不一致,影响路面板结构性能;对于填挖交界,半填半挖结合处应按路面板的要求进行特殊设计,施工中要对路槽以下部分进行处理。
路基挡护物质量控制,路基挡护物一般为浆砌石挡墙、毛石挡墙及混凝土挡墙,施工时应严格控制地基承载力、施工材料、挡墙尺寸及工人操作规范。
路面基层及面层质量控制,基层及面层除应按照国家相关技术规范管控施工外,沥青混凝土路面施工时为减少裂缝的发生率,应严格控制填料的均匀性和压实度,选用优质沥青也会明显减少裂缝的产生。混凝土路面施工时较好的摊铺、振捣工艺,以及温度控制、后期养护也能有效的减少使用过程中裂缝产生。
(三)、治理措施
对已产生的裂缝应及时封闭,防止病害的扩大及加重,对于混凝土路面裂缝一般采用水泥砂浆灌缝、封闭。对于缝宽在2mm以内的沥青混凝土裂缝,可接沿裂缝涂刷少量稠度较低的沥青;对于缝宽在2mm~5mm的裂缝,将稠度较低的热沥青灌入缝内,填入干净石屑或粗砂,捣实并清除缝外的沥青与石屑;对于缝宽在5mm以上的裂缝,应清除已松动的裂缝边缘,然后用热拌沥青混合料填入缝中,捣实,缝内潮湿时应采用乳化沥青混合料。上述方法可以治理一般的面层裂缝,但因路基或水稳层断裂而产生的裂缝,则要将其拆除,观察后再视情况进行具体处理。
三、路基沉陷
(一)、发生原因
道路上的路基的沉陷原因有很多,其中包括设计缺陷、地质原因、气候原因及施工原因等多方面,本文主要就水电工程道路沉陷其特殊原因进行分析。首先,在电站建设中后期蓄水时,由于水位抬高,地下毛细水上升的浸湿作用加剧,其次,道路沿线地质条件复杂,常会有未经勘探发现的溶洞、断层等地质隐患,库区内水位变化对地质影响较大,再加上车辆荷载造成的振动会随路面、路基的刚度增加而向下更深的传递,甚至可传递到填土以下的原地面土层内而造成压缩变形。上述几方面综合因素,造成了水电工程路基沉陷的周期性长、可预见难度大等特点。
(二)、预防措施
1.加强前期勘察工作。对电站公路的地质勘察、土质分析应高度重视,并应在全路段范围内普遍进行,尤其是在地质不良路段应视为重要工点加强勘探,较早发现溶洞、断层等潜在地质隐患,在设计阶段就做出规避措施。
2.提高路基高度。在设计阶段适当提高路基填筑高度,增大路基边缘与地表或地下水位间的距离以降低毛细水向上迁移的数量,从根本上避免沉降。
3.施工过程中质量控制。除了本文第二章节中列出的质量控制措施,预防路基沉降在施工过程中尤其要注意对路基填充压实的控制。
4.正确排水,加强排水设施的维护工作。在设计及施工过程中,要注意排水沟、边沟、涵洞的正确布置及施工质量,在投入运营后应加强路基排水,保证排水设施的完善,以确保路基干燥。
(三)、治理措施
路基沉陷的治理措施根据实际情况多种多样,在水电工程中发生了路基沉陷,最常见的处理方法列举以下几种方案。
1.路基改线:在原沉陷路基内侧进行土方开挖,根据地质情况设置挡护设施,将原路基向山体内侧进行位移,该方案在路面整体沉降的情况下较为适用。
2.打桩法:将沉陷路面进行清理后,按梅花形布置桩位,打到稳定层后下钢筋桩并注浆,回填土石方,稳定充分后进行路面修复,该方案在路面半幅塌陷且地质情况良好的情况下较为适用。
3.卸荷板法:拆除原有路面,对路基进处理后在原路面范围内浇筑钢筋混凝土卸荷板,铺设路面,该方案在路面小幅塌陷,且路基尚完整的情况下较为适用。
4.架设桥梁:在沉陷路面两侧架设永久性桥梁,该方案造价高且见效慢,仅在路面沉陷严重,地质条件复杂无法实施改线方案的情况下适用。
四、其它易发灾害
(一)、发生原因
崩塌、滑坡、泥石流是水电工程中常见的道路易发灾害,在水利水电工程道路施工过程中,大量机械施工对地面产生扰动,用地范围内地表植被破坏较大,施工中路基高填、路堑深挖产生新的坡面,造成地表形态改变,降雨冲击路基边坡导致产水、产沙,尤其在阴雨连绵的季节,上部山体因雨水入渗加重负荷,底部因路堑失去支撑,极易发生山坡滑塌等灾害。
(二)、预防措施
1.加强地质监测。借助简单的测量工具、仪器装置和量测方法,监测灾害体、房屋或构筑物裂缝位移变化,是一种能有效预防道路地质灾害的方式。其常见的监测方式有埋桩法、埋钉法和贴片法。
2.加固工程。道路地质灾害的基本防治方法主要是各种加固工程,如支档、锚固、减载、固化等,利用各种加固方法能够控制边坡的变形及位移。
3.消除和减轻地表水和地下水的危害。道路地质灾害的发生常和水的作用有密切的关系,因此,消除和减轻水对边坡的危害尤其重要,灾害防治的基本方法是工程设计和施工中要设置完善的排水系统,避免地表水入渗,对已有塌陷坑进行填堵处理,防止地表水注入。
(三)、治理措施
在电站工程中,道路地质灾害的治理一般采用综合治理的方式。首先在灾害发生后,在地质情况稳定的前提下,应立即组织抢险保通,保证电站交通动脉的畅通。其次,设置警戒设施,对可能继续发生灾害的部位设置钢筋石笼、被动防护网等临时拦挡设施。第三,对崩塌、滑坡或泥石流进行清理,恢复截水沟、涵洞等排水设施的正常功能,有效排出地表水。最后,分析地质灾害原因,对的地表进行处理。地表的处理方式多样,有喷浆封闭、锚固、主动防护网、绿化固结等,也可以几种方式综合进行治理。
五、结语
随着社会的发展进步,水电工程建设的理念发生了很大变化,当今的电站建设,主体项目的招标前首要就得完成“三通一平”。其次在梯级电站的整体规划中,出于安全环保、节约、统一管理等理念,一部分构筑物和设施是几个电站共用的,沿江公路的建成无疑使得这些规划理念变成了现实。所以,这一电站生命线的畅通就显得尤为总要,结合具体实际对道路的常见病害、灾害原因进行分析,加强对路基沉陷原因机理的认识,提早建立相关防治措施,应急预案,使用有效的方法进行管控,这样才能最大实现电站的经济效益和社会效益。
参考文献:
张东,公路工程常见地质灾害分析,交通建设与管理,2008(6)
聂忠权,路基病害整治,人民交通出版社,2010
周德军,高速公路路基下沉的措施分析,科技创新导报,2008
作者简介:
关键词公路桥梁;病害;防治;修复;裂缝;措施;
中图分类号: F540.3 文献标识码:A文章编号:
引言
随着交通运输事业的蓬勃发展,种种原因造成不少桥梁发生病害,甚至有的已成为“危桥”,严重地影响了桥梁的承载能力和正常使用。因此,如何延长桥梁构件的使用寿命,提高其耐久性以减少桥梁更新的投入,便成为广大桥梁工作者极为关心的问题。
一、公路桥梁常见结构形式
随着国民经济的快速发展,公路运输的发展更可谓突飞猛进,我国幅员辽阔,经济发展水平参差不齐,经济上总体水平不高,公路桥梁发展主要着眼于量大、面广的一般大、中桥,这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。大批始建于60、70年代的公路桥梁,在日趋增大的车辆荷载的作用下,技术状况快速下降,很快由一、二类发展为三、四类甚至五类桥梁,对人民群众的生命财产安全构成了威胁,桥梁垮塌事件也时有发生。从总体情况看,当前公路桥梁的失养导致病害产生,主要集中在一些中小桥梁,这些桥梁存在着桥面铺装混凝土不同程度损坏,导致桥面产生坑槽,影响车辆的正常行驶。甚至还有一些桥面伸缩缝损坏严重,产生“桥头跳车”,危及行车安全。公路桥梁“桥头跳车”成为一种比较普遍的现象,尤其在一些软土地基地方表现得更为严重,这给养护部门带来很大困难。为杜绝桥梁垮塌、坠车伤人事件,保障公路桥梁完好畅通,进一步加强桥梁的养护规范化管理水平已成为迫切需要。
二、公路桥梁常见病害分析
2.1路桥裂缝
一座桥梁从建成到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。设计疏漏,施工低劣,监理不力,均可能使混凝士桥梁出现裂缝。而裂缝也有很多种,如主拱圈裂缝(主拱圈中波纵向裂缝、肋、波连接处裂缝、拱肋裂缝、横系梁裂缝)、主梁裂缝(多发生在锚跨中部梁的下缘及悬臀梁根部上缘)、墩台身裂缝(墩台网状裂缝、从基础向上发展至墩台上部的裂缝、墩台身的水平裂缝、翼墙和前墙断裂的裂缝、由支承垫石从下向上发展的裂缝,桥墩墩帽顺桥轴线横贯墩帽的水平裂缝、双柱式桥墩下承台的竖向裂缝、支承相邻不等高的墩盖梁、矮墙上的竖向裂缝、墩台盖梁自上而下的垂直裂缝、镶面石突出的裂缝、悬臂桥墩角隅处的裂缝等)。
2.2伸缩缝损坏严重
造成伸缩缝破坏的原因主要有以下几个:
1、由于设计不周引起的伸缩缝损坏;结构计算时荷载少算或部分漏算;结构受力假设与实际受力不符;内力与配筋计算错误;结构设计时与施工的脱节;设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误;结构刚度不足等。
2、由于选型不当引起的伸缩缝损坏;
3、由于桥墩台施工及梁(扳)预制尺寸误差导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起的伸缩缝损坏;
4、设计与实际伸缩量不符引起的伸缩缝损坏
5、板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩缝处严重跳车;
6、板式橡胶伸缩缝或钢板伸缩缝由于伸缩装置混凝土施工先于两端沥青混凝土路面面层而引起的伸缩缝尾端跳车;
7、施工操作时,因操作不当引起伸缩缝处跳车;
8、材料选用不当引起的伸缩缝损坏。
2.3钢筋锈蚀
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4 倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈蚀渗到混凝土表面。由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其他形式的裂缝,加据钢筋锈蚀,使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小,对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力,锈蚀物外流,在结构表面形成锈迹,影响结构美观。
2.4其他影响因素
桥梁结构中其他常见的病害包括:支座破坏,主拱圈轴线下降,牛腿裂缝,墩台基础损坏,桥面变形及破碎甚至脱落,混凝土碳化速度快,碳化深度达到钢筋表面,防震荡块损坏,桥面破损,栏杆断裂,伸缩缝损坏,桥头跳车,这些病害不仅影响桥梁的美观,也影响桥梁的使用。
三、公路桥梁既有病害的整治和维修加固
下面针对桥梁经常出现的主要病害,总结归纳如下防治措施。
3.1 桥面铺装病害防治措施
桥面铺装过早破碎主要是施工阶段的问题,我们在桥面铺装施工时控制好如下几个环节:①梁体施工阶段,采取有效的方法将预制(现浇)梁的拱度控制在误差允许的范围内,梁体安装时要确保桥面铺装层的最小厚度。②施工前彻底处理好梁体的顶面,清除梁面的杂物,凿除处理混凝土表面的水泥砂浆和松弱层。③施工中处理好泄水管、伸缩缝、施工缝等细小环节。④采取适当措施控制钢筋网的保护层,因为保护层偏大或偏小都将影响铺装层的使用寿命。
3.2 预应力混凝土梁裂缝的防治措施
造成混凝土梁裂缝相关的原因有:结构受力、施工操作、环境条件(如空气湿度、气温、风速等)和材料品质。①若结构受力变形而造成混凝土梁裂缝,检查梁体底模及支架体系下伏地基是否在缓慢下沉,还是模板或支架刚度不够有轻微变形,必要时预加荷载试压(尤其是现浇梁施工),或采用换填等措施强化处理地基。②若是施工操作原因引起的裂缝时,从检查工序出发,重点考察混凝土施工配合比、搅拌、运输、浇筑顺序及间隔时间、振捣、模板拆除时间、养护周期及方式、预应力张拉和压浆控制等环节。③环境条件主要影响混凝土的配合比和养护如对于严寒、酷暑、风沙、阴雨连绵等不同类型气候条件要采取灵活多样的养护方式。
3.3 橡胶支座变形受损的防治措施
除承担全桥的竖向荷载外,全桥的水平力包括制动力、牵引力、温度力、地震力、风力等均通过支座传递到下部结构。从设计方面,确保像胶支座的各项性能指标满足使用要求;从施工角度,一要控制好支承垫石表面的平整度和水平,确保像胶支座平置;二要保证同一片梁的几个支座均匀受力;三当梁体架设就位不准时,要起吊离开支座后进行二次就位。对损坏严重的橡胶支座须及时更换,否则会影响桥梁整体使用寿命。
3.4 桥梁外露混凝土局部破损的防治措施
桥梁外露混凝土局部破损,一方面是由于外界对混凝土结构的侵蚀作用,另一方面是由于受到意外撞击导致的损害。对于这些混凝土的损害只有从提高混凝土自身的密实性、抗渗性入手,同时可考虑针对不同环境类型在混凝土中添加具有不同功用的防护剂。
结束语
总之,在实际工作中,我们应加强对桥梁的检查,如发现缺陷后,应结合观察到缺陷的种类、部位、范围及严重程度,从设计、施工及使用年限,使用状态记录出发,进行综合分析,使之得到切合实际的初步判断。对公路混凝土桥梁的一些病害进行分析,找出产生病害的原因,提出加固处理的具体办法,进而提高经济效益和社会效益,保证人民的生命财产安全。
参考文献
[1]田春艳,刘勇.高速公路桥梁桥梁常见病害原因分析及对策探讨[C].2004北京国际桥梁结构评估研讨会论文集,2004.
关键词:公路;黄土地区;路基病害;防治措施
中图分类号:U213.1 文献标识码:A
引言
随着公路里程的增加,公路建设将会遇到更多如黄土地区等特殊地形地质情况,这就大大增加了路基灾害发生的可能,路基工程是道路工程中的一项重要工程项目,是路面工程的基础,直接影响到道路工程的使用品质和行车交通,因此,黄土地区路基灾害的防治也日益受到人们的关注。
一、填方路基病害的主要类型及防治措施
(一)常见填方路基病害表现为:
1.路面出现横向裂缝,裂缝处出现差异沉降,产生错台;
2.路面出现纵向裂缝,严重时裂缝向路肩边缘伸展,形成滑裂面;
3.填方路基完工后路基整体或局部沉陷;
4.路基滑动或边坡坍塌。
(二)填方路基病害发生的影响因素
黄土填方路基病害的发生是多方面因素综合作用的结果,其中可能有设计及施工质量问题;路基填料问题;地基中存在软弱土层或暗穴;路面防水和排水设施不完善,造成路基浸水软化等。对黄土区高速公路填方路基建设质量具有普遍性影响的因素主要是路基填土土质、级配,以及施工质量,这两个方面最终都归结为路基填土的压实度不足及压实不均匀。另外,由于黄土对水的特殊敏感性,路基路面防水和排水设施的不完善而造成的路基浸水软化是加剧路基病害程度的重要原因。
(三)防治措施
基于提高路基土体的压实度和压实均匀性的目的,从控制路基填料和施工质量来防止病害的发生,加上黄土对水的特殊敏感性,对路基路面排水设施的合理设计是防止黄土地区高速公路病害发生的重要方面;桥台背路基为病害的集中发生带,可根据实际情况采用强夯法或注浆法加固。
二、挖方路基病害的主要类型及防治措施
(一)常见挖方路基病害表现为:
1.后缘拉裂
由于人工迅速开挖使黄土中的天然应力场(自重应力)进行调整,由于应力的偏转,剪应力在坡脚越集中,同时在坡脚形成较高的压应力集中。
2.滑移破坏
由于黄土的覆盖较厚,其坡脚一些地段是相对隔水的泥岩、泥质砂岩及风化剥蚀面,在降水过程中,由于张裂隙及一些大的孔洞存在,地表水形成面流,会沿这些裂隙、孔洞直接灌入到达一定的深度,加之地下水的侧向补给就会在该处形成地下潜水或上层滞水,便黄土呈现流塑或软塑状态。这样在坡体重力作用下就会沿着薄弱面产生滑动,使边坡破坏。
3.崩塌
高边坡形成后暴露地表,受到各种外部应力的作用,使坡形产生改变,最终下部形成反坡,如有不利的裂隙切割组合成块体,最终产生崩塌破坏。
4.滑坡
滑坡的产生原因,主要是由于黄土的强度下降引起土体稳定性平衡的破坏。
(二)黄土地区挖方路基地基处治措施
1.换填法处治法
当地基土的承载力和变形满足不了道路结构的要求,而软弱土层的厚度又不很大时,将基层底面下一定范围内的软弱土层挖去,然后分层换填砂、石、石灰、炉渣等建筑材料并夯实。
2.冲击压实法
土体在压实过程中,土的密度和强度随之提高,土体渐渐由塑性状态变为弹塑性状态,直到弹性状态。加大作用于土体的冲击能量,可以增加影响深度,提高土体的密实度,从而更容易使土体达到弹性状态。
3.强夯法处
强夯法是在重锤夯实法的基础上演变而来的。重锤夯实法加固地基,可提高地基表层土的强度。对湿陷性黄土,可降低地表的湿陷性,对杂填土,可减少表层土的强度不均匀性。
4.土工格栅加筋处治法
在黄土路基半填半挖路段,由于在填挖结合部沉降量不同,产生一定的沉降差值,由此导致道路产生纵向裂缝。土工格栅加筋就是众多处治措施中比较有效的方法之一,可以减少填挖结合部位的沉降差;同时加强填挖路基的衔接,并保证路基的填筑质量,用来减轻填挖路基性质差异所产生的危害。
三、结论
由于黄土本身具有的特殊性质,对黄土地区路基病害应以预防为主,工后处治为辅。对填方路基质量预防措施应着重提高路基土体的压实度和压实均匀性,从控制路基填料和施工质量来防止病害的发生。对挖方路基,可通过铺设砂砾垫层和灰土垫层,一方面提高了地基的承载力,另一方面又控制了水对黄土地基的影响作用,合理选用冲击压实法、强夯法、土工格栅对路基进行处治。
参考文献:
[1]刘小伟,谌文武等.黄土压实的影响因素研究.中国沙漠,2004, 24 (5): 657-661.
[2]霍延霓.黄土地区路基病害分析及防治措施研究.道路交通.2008,06- 0022-02.
【关键词】混凝土桥梁病害防治措施
[Abstract] a large number of diseases of in-service highway bridge in existence, are directly or indirectly affect the bridge safety and driving comfort. In this paper, the author introduces the common concrete bridge diseases and causes, and put forward the prevention measures for the disease.
[keyword] concrete bridge diseases prevention and control measures
中图分类号:U448.33文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
引言
随着经济的发展,交通运输量大幅度增长,行车密度和车辆载重越来越大,尤其是推行拖挂运输和集装箱运输后,重型车辆日益增多,现有一部分公路桥梁己满足不了使用要求,这是世界各国所面临的普遍问题。为了确保公路的正常运营,必须对桥梁常见病害及原因进行分析,并采取相应的防治措施。
一、混凝土桥梁常见病害及原因
1、混凝土桥梁表层缺陷常见病害
钢筋混凝土桥梁表层缺陷主要有蜂窝、麻面、漏筋、空洞、磨损、锈蚀、老化、表层成块脱落等类型,具体各类缺陷产生的原因如下:
(1)蜂窝
蜂窝现象的产生主要是因为施工原因所致,具体的原因如下:混凝土在灌筑过程中如果缺乏应有的振捣、以及运输过程中混凝土出现离析、支模时模板缝隙不严,使得水泥砂浆流失等都可以造成蜂窝现象的产生;此外,当钢筋太密、混凝土粗骨料粒径太大或塌落度过小时,都可造成其蜂窝的形成。
(2)漏筋
漏筋的产生很大程度上是因施工质量差所引起,如灌筑时钢筋保护层垫块发生位移,钢筋紧贴模板,保护层处振捣不实或漏振等,此外,当梁桥梁体因为外界或自身原因出现裂缝,降雨天气里,雨水浸入梁体裂缝,使得钢筋锈蚀膨胀引起表层大面积脱落,从而促成漏筋现象出现。
(3)麻面
麻面的发生主要是因为施工时采用了表面不光滑的模板,以及模板在湿润时不够充分,造成梁体表面混凝土内的水分被模板吸收,从而使得麻面现象出现。
(4)空洞
如果在结构设计时钢筋选配不当,使得钢筋布置过密,则可能造成该病害的产生,同时,在施工时混凝土被卡住,又未充分振捣就继续灌筑上层混凝土。此外,严重漏浆亦能产生空洞现象。
(5)磨损
该病害的成因大致有三种情况:混凝土强度不足,表层细骨料太多;车轮磨耗;高速水流冲刷,水流中又夹带大量砂石等。
(6)锈蚀、老化、剥落
其成因主要有以下几种:①保护层太薄;②结构出现裂缝时,雨水浸入裂缝内部,使得钢筋发生化学及物理反应,从而出现锈蚀;③钢筋锈蚀膨胀引起剥落;④严寒地区冰冻及干湿交替循环作用;⑤有侵蚀性水的化学侵蚀作用。
2、混凝土桥梁的裂缝及其产生原因
裂缝是混凝土桥梁最常见的缺陷之一,根据裂缝的发生部位和产生原因不同,主要有以下几类:
(1)沿梁腹板梁高度上的表面裂缝
常见于T形梁的腹板侧面上,在半梁高度处常出现枣核形裂缝,间距无规律;裂缝宽度δ=0.2~0.6mm,有的达到0.8mm。位置和方向:腹板裂缝,常出现在梁的跨中,并垂直于主钢筋;在支座到1/4跨径之间,裂缝与主钢筋形成60o斜角。
原因:混凝土质量不均匀,在受到较大荷载,易沿腹板产生表面裂缝大。这种裂缝,最大宽度一般变化不大,但是,容易与受拉区裂缝相连接,如图所示:
图:沿梁腹板高度上的表面裂缝图
(2)梁腹板的斜裂缝
斜裂缝常见于跨径大于l0m的钢筋混凝土梁桥。位置和方向:斜裂缝常发生在支座到1/4跨径之间,出现在梁的侧面,并与梁形成45o~60o左右的夹角。裂缝形式:裂缝宽度0.1~0.3 mm,裂缝间距0.5~1.0mm。
原因:梁在弯剪作用下,在0~1/4区域产生的主拉应力,超过了该部位的材料抗拉强度。随着荷载增加,斜裂缝也逐渐增大。在0~1/4梁段内,外力主要以剪力形式出现,因此,裂缝形成角度大于450;随着弯矩增加,梁腹板在剪一弯作用下,发生剪一弯裂缝,裂缝则与梁纵向成为30o~45o角,裂缝条数为1~2条,缝宽为0.2~0.3mm。这种裂缝的发生的过程:先出现垂直于梁轴的弯曲裂缝,再发生倾斜裂缝。
(3)梁(板)结构的主筋部分水平纵向裂缝
位置和方向:在主筋位置附近,沿着主筋延伸方向,出现的水平纵向裂缝;裂缝度可达半跨。最大裂缝的宽度达到4mm。伴随着裂缝扩展,混凝土保护层剥离,钢筋外露而锈蚀。
原因:这种裂缝产生的原因比较复杂,可以是混凝土先出现裂缝,引起钢筋的锈蚀;也可能是钢筋锈蚀膨胀引起混凝土开裂。发生这种病害原因,施工质量较差,保护层过薄;混凝土内加了过量的添加剂,导致混凝土碳化、钢筋锈蚀胀裂混凝土。
(4)梁体支座处裂缝
位置与方向:在简支梁支座的垫板处的梁体上,支座上的垫板与混凝土交界处,时常发生的斜向裂缝。这种裂缝往往只有一两条大裂缝,裂缝宽度δmax =2mm。
原因:桥墩发生不均匀沉降、歪斜;局部混凝土承压力不够;支座倾斜或者活动支座失灵等。
因此,发现混凝土桥梁出现缺陷后,必须及时对缺陷进行调查研究,分析缺陷的产生原因、现状、发展趋势,以及桥梁遭受破坏的程度,对使用的影响等,及时采取措施进行维修加固。
二、混凝土桥梁常见病害的防治措施
1、蜂窝麻面等混凝土缺陷处理
对于板底存在混凝土蜂窝、麻面、剥落、掉块、缺损、凹陷等缺陷,首先将缺陷部位表层的旧混凝土全部凿除,露出新鲜混凝土,然后利用人工除锈的方法对缺陷部位的外露钢筋除锈,并将混凝土表面清理干净,最后利用环氧砂浆对缺陷部位进行修补。
2、表面裂缝封闭修补方法
(1)填缝
填缝是砖石砌体裂缝修理中最简便的一种方法。操作时,将裂缝清理干净,根据裂缝宽度同分别用勾缝刀、抹子、刮刀等工具进行操作,所用灰浆通常采用1:2.5或1.3水泥砂浆,一般不得低于砌筑灰浆的强度。填缝处理后可在美观、耐久性等方面起到一定的作用,而对砌的整体性、强度等方面所起的作用甚微。
(2)表面抹灰
表面抹灰是指用水泥浆、水泥沙浆、环氧基液及环氧砂浆等材料,涂抹在裂缝部位的砖石体或混凝土表面上的一种修补方法。
(3)表面粘贴修补法
表面粘贴法是指:用胶粘剂把玻璃布或钢板等材料粘贴在裂缝部位的混凝土表面上,达到封闭裂缝目的的一种修补方法。
(4)凿槽嵌补
凿槽嵌补是沿混凝土裂缝凿一条深槽,然后在槽内嵌补各种粘结材料,如环氧砂浆、沥青、甲基丙稀酸脂类化学补强剂(甲凝)等的一种修补方法。
(5)表面喷浆
喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法。
(6)打箍加固封闭法
当钢筋混凝土梁件产生应力裂缝时,可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭的方法。
3、内部裂缝修补
压力灌浆是指施加一定的压力,将某种浆灌入结构内部裂缝中去,以达到封闭裂缝,恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性能的一种修补方法。此法一般用于裂缝多且深人结构内部或结构有空隙的修补。根据灌浆材料的不同,压力灌浆可以分为三类:水泥灌浆、化学灌浆和沥青灌浆。其中水泥灌浆和化学灌浆较为常用。
结语
通过对钢筋混凝土桥梁的常见病害及原因的分析,我们可以看到,一座桥梁的病害成因涉及到许多方面的因素,因此,要使得病害的减轻,就需要紧抓设计、施工等各环节,并及时加强养护和维修,争取减轻或消除病害。
参考文献: