钻孔灌注桩基础 沉降、倾斜、桩长不够、配筋不足、桩混凝土不完整、短桩、短筋、偏位、桩顶露筋、桥台桩偏位。
三、 桥梁墩台病害
台后填土冻胀、桥台前移。墩台裂纹、墩台倾斜、表面剥落、混凝土强度低。
四、 桥梁上部病害
不同部位出现裂纹,混凝土标号不足,同一标号不同部位不一、混凝土漏水渗水、钢筋锈蚀、预应力过大过小、拱度过大、管道压浆混凝土溶蚀。
五、 桥面病害
整体化接缝破坏、裂纹、桥面脱落、桥面厚度不足、钢筋下落。
六、 桥头跳车
七、桥梁冻害
二、 桥梁基础病害
三、 对基础要求:承载力、稳定性、冲刷、冻胀、不满足要求就会出现病害。对常用的三种桥梁基础,扩大基础(挖基)、打入桩、钻孔桩在施工中和使用中出现的病害加以阐述。
3、钻孔灌注桩基础
钻孔灌注桩基础设计是比较安全的,不会出现病害,安全系数较大,但在施工方面也有病害发生,同打入桩一样有沉降、倾斜、甚至破坏。
1)桥台钻孔桩倾斜的主要原因是地基上层土软而厚,桩的实际悬臂长度过大(软塑土层无抗力),在台背填土的作用下,其下软土被逐渐压密,对桥台及桩的压力增大,台前的软塑土遭受破坏失稳引起桩及桥台向前倾斜,具体表现在桥梁伸缩变小、伸缩缝破坏、梁头破坏、桥台背墙破坏、支座严重变形或破坏,这种病害发生的比较普遍,但因影响小,不易引起重视。如某高速公路有一座30M跨箱梁,桥台浇注后检查误差不大,在加筋混凝土挡墙做完后,要安装梁时发现梁安装不下去了,跨径小了6-8㎝,只好做了改善处理。钻孔桩倾斜的原因,还有水位以下接桩处混凝土不密实、露筋,被水冲刷浸蚀后脱落破坏,钢筋全部外露,在车辆及温度水平力作用下墩柱(桩)被推歪。如60代修的套堡桥等一批钻孔桩桥都有类似的现象。危桥检查中发现冲蚀露筋的钻孔桩很多。
2) 钻孔灌注桩基础沉降主要是桩的混凝土浇注质量出现问题,尤其是在桩的下部承载力大的桩段发生断桩夹泥,不完整桩,下部坍孔,造成桩长不足或是混凝土与泥浆相混,致使强度不足,当时没有发现,当静载、活载加上以后便发生沉降;也有因洪水冲刷造成桩长不足或损坏,引起沉降,甚至全桥垮塌。如江苏盐城一座桥就是这样垮塌的。
3)桥台钻孔桩因粗差造成偏位是屡见不鲜的事,一差就是几十厘米。主要是设计桥台桩中心线与梁支座中心线不一定在一条直线上,而放样时按在同一条直线上操作而造成的偏位。误小差无法处理而留下偏心受力的隐患。无法将梁安装上去的大误差,就要改变梁长或加固桥台。为预止此类事故须认真熟读设计图、上下部图纸进行核对,发现错误加以改正,桩位放样后仔细复测核对。我记忆清楚的桥有:松原长山屯桥桥跨长了48㎝,做
了加桩处理。长营高速的一座天桥梁加长38㎝。半拉山松花江大桥44m跨与20m跨过度墩间跨径大了50㎝。将墩身加宽50㎝。
4)钻孔桩短桩经常发生,在施工中应注意发现进行处理,否则留下后患。短桩可在桩的下部、中间和上部发生,上部容易发现,中、下部只有在浇注混凝土过程中跟踪检查、记录,可随时发现。成桩后用钻探取芯或无破损检测才能发现。从钻孔桩的灌注工艺水平上也可掌握质量情况,不按规范施工就容易出现事故。如60-70年代施工的钻孔桩心中就没有底。前扶松花江大桥哲盟工程队施工的108根桩全部报废,主要是混凝土浇注不连续,是一次重大的教训;还有些桥梁回忆起来也是心惊胆战,真不知道哪日能否跨塌;现在这种情况仍然存在,应引起重视。
5)上段短桩一是因为泥浆稠度过大,浇到最后无法进行而中止,或勉强浇注造成混凝土夹泥强度不足;二是发生灌注事故。对短桩必须认真检查鉴定是否可用,不能满足要求坚决废弃重浇。处理短桩是一件很难的事,尤其是在水中或在淤泥土中,现介绍三种方法。
(1)、钻除桩不良混凝土,冲洗桩头,重新灌注混凝土。因桩周边有钢筋,只能缩小一级桩径,如原为200㎝桩径,用150㎝钻头冲击,可冲有160㎝孔。这种方法适于短桩部位很深,垂直水平承载力均能满足设计要求的条件进行处理。在保证人身安全的情况下,潜水员下去清边和检查钻孔情况,然后再浇注混凝土。长余高速公路陶赖昭特大桥主墩的一根钻孔桩(桩径2m、桩长50.9m)在浇到32m时,导管破裂,不能连续浇注造成短桩,采用上述方法进行了处理。经计算分析可以达到前述要求。但因是100M跨径的特大桥,决定一直钻到原设计标高(钻除钢筋笼内的混凝土,只余20-30㎝厚的钢筋混凝土筒壁,用2台300T千斤顶,利用扁担梁及骨架钢筋,逐步将筒壳吊出孔外,重新复孔、下钢筋浇注混凝土。
(2)、短桩外下钢护筒,在护筒与桩混凝土之间压浆封水,将护筒内的水抽干后,处理接桩。在苏丹辛加大桥用这种方法处理两根桩。那里当时水深8-10M,一根桩因浇注事故,短在地面下7M处;另根桩因浇后涨洪水,断在护筒底部短了2.5M。对这两根桩用锥型钢护筒,上口1.5M直径,下口2.6M直径,比桩径大1.2M,使护筒边与桩边只少有50㎝间距。护筒用10mm钢板,适当加竖肋和横肋。护筒用振动打桩机沉到短(断)桩顶1M以下,其中一根桩的护筒过长,分为两节长下沉。然后潜水员下去,用空气抽砂设备将护筒与桩间的泥土挖空,预埋压浆管,填充3㎝粒径以下级配碎石。桩顶盖铺碎石厚度50㎝以上。再向碎石内在水中压注水泥浆,过2-3天后潜水员下去检查强度状况,有一定强度后,开始抽水处理。二根桩的处理效果非常好,接桩过程中都始终是无水施工。
三、 桥梁墩台病害
1、桥梁墩台倾斜、倒塌主要是由基础引起的,这里不再重复。本身倒塌较多的有轻型桥台在施工中,没有做下部支撑梁和上部主梁安装,就快速填土,用振动压路机振压或大型推土机推土,在土压力和机械力作用下,致使桥台倒塌。预防方法是按设计规范要求程序施工,支撑结构达到设计强度、上部梁安装或加支顶后填土。
2、桥梁墩台混凝土多有裂纹发生,因墩台一般不按结构计算配筋,对素混凝土只设构造筋,或防裂钢筋。裂缝出现在U形侧墙斜方向,前墙竖直方向、水平方向、拐角处、墩帽处等都有。裂缝原因主要是混凝土早期温缩、干缩裂缝,混凝土沉降裂缝、模板变形裂缝;荷载裂缝及地基沉降裂缝。混凝土浇注后,在形成强度过程中,温度变化大,内部产生拉应力,在强度很低时就被拉裂;混凝土浇注后,水分很快失掉,如拆模过早,模板吸水或漏浆严重,混凝土泌水,水泥水化热高,凝结速度快,外界气候干燥等都容易造成混凝土开裂;混凝土浇注后在硬化过程中仍要沉降,如遇到钢筋、预埋件阻碍就会发生裂缝。分层浇注的混凝土,因衔接不紧揍,中断时间长,也容易在分界面处出现裂缝。混凝土配
合比不好更是产生裂缝的主要因素。在混凝土浇注后,由于模板支立不牢,受外力振动,而发生裂缝。荷载裂缝是在混凝土浇注后,强度很低而结构受振动、冲击、挤压等外力作用,便产生裂缝;地基沉降致使墩台裂缝。
预防要从以下几方面改进。
1) 从设计上根据不同结构,加密防裂钢筋的间距,使之成为抗裂钢筋网,要比加厚混凝土为佳。
2) 在浇混凝土注后,要加强养护,包括防止外力作用,加强浇水保持湿润,覆盖产生。
3) 改善混凝土配合比设计,降低单位用水量,减少坍落度,选择粘性好的水泥和外加剂。
4) 降低混凝土浇注速度,减少每次浇注高度,在混凝土初凝左右(4h), 贯入值 35kg/cm2,进行二次振捣。
5) 台后填土和主梁安装时,要充分考虑墩台混凝土强度,结构特点,采取防止裂缝的方法施工。
3、桥梁墩台的混凝土强度偏低,表面剥落露石。由于过去对耐久性要求“差”,下部混凝土强度设计低,施工中有时又达不到要求,如某大桥桥台设计20号混凝土,实际达到12—15号,这样由于雨雪、气温等自然浸蚀,几年便出现表面剥落,强度更低,不得不加固处理。预防的办法是提高墩台混凝土设计强度,最低不小于25号,最好用30号,
提高防渗、防冻、防蚀性能。施工中要重视混凝土的强度及各项性能,使各部位混凝土都达到设计要求。
四、桥梁上部病害
桥梁是上部结构的主体,主要承载结构。如病害严重,要加固处理,因此必须引起重视。其主要病害有:不同部位出现裂缝;混凝土强度不均匀;混凝土渗水;露钢筋及锈蚀;梁的拱度过大、过小(预应力过大、过小);预应力孔道压浆不饱满,钢丝锈蚀;梁体冻裂等。
1、梁体裂缝
混凝土梁的裂缝是一个很复杂的问题,常见又难以控制,也是对梁使用耐久性影响最大的问题,裂缝可引发很多病害。裂缝大体分为两类,一类是结构荷载裂缝,如在自重作用下,外载作用下,地基沉降、突发外力等作用下引起结构破坏裂缝。另一类是在混凝土强度形成过程中,由自身内应力引起的裂缝,称作非结构性裂缝。设计中对梁的裂缝提出了限值规定,普通钢筋混凝土梁和预应力螺纹钢筋混凝土梁在I类和II类环境下,计算最大裂缝宽度不应超过0.2mm,在Ⅲ、Ⅳ类环境下,不应超过0.15mm。部分预应力钢丝束(钢绞线)混凝土B类梁在I类和II类环境下,计算容许裂缝宽度不超过0.1m。在Ⅲ、Ⅳ类环境下不容许出现裂缝。对非荷载裂缝没有规定。但要尽量减少裂缝的出现。常见主梁裂纹情况如下:
2)预应力钢筋混凝土梁裂缝状况,对全预应力梁不准许出现裂纹。部分预应力A类梁也不容许出现裂纹。部分预应力B类梁容许出现裂纹,但限定在容许范围内,这类裂纹出现在梁的复板跨中(或支点),为竖向裂纹,由跨中向梁端逐渐减弱。除此之外,预应力
梁一般不应出现裂纹,但目前仍有此种梁出现裂纹。
(1)如30M以上跨径的预应力简支箱梁复板下部出现水平向裂缝,裂缝从跨中向梁端逐渐减轻。这种裂缝应属非结构性沉降裂纹或收缩裂纹(干缩裂纹),在混凝土浇注后至养生期出现。预防办法主要是加密竖向箍筋,增加抗裂性能,混凝土不能过稀离析,在钢筋密集管道位置浇注层不能过厚,不超过30-40㎝,分层处要加强振捣。
(2)预应力箱梁底板纵向裂纹,出现在箱梁底板中间,跨中部位较多,梁端部较少,这也是非荷载性干燥收缩裂纹,由于底板中间较薄,钢筋较边部少,混凝土砂浆含量大,浇注振捣不密实,形成了薄弱断面,因此最易出现裂纹。预防办法主要是增加底板横向箍筋,提高抗裂性能,底板断面适当加厚,不能小于12㎝,混凝土浇注要使其达到均匀、密实、高强,这就要先浇注底板混凝土,再往上浇复板混凝土,不可以先浇注复板流下的砂浆填完底板。底板必须用振捣器捣实。
(3)预应力T梁、工字梁、复板竖向裂缝,一种是非荷载性干缩裂缝,这种裂缝位置没有规律,缝很细小,主要是水泥用量高,水泥出场就用,发热量大。前扶松花江大桥开始预制时有七片梁出现这种裂缝,后来避免了。
底胎沉降造成荷载性竖向裂缝,这种裂缝多发生在跨中。主要是梁预制后,没有达到强度,没有张拉,处于素混凝土状态时,底胎沉降形成向下弯曲而发生的。还有梁预制后,没有张拉,由于地基冻胀,出现向上弯矩而产生裂缝。预防的方法是避免底胎沉降和冻胀;底胎地基处理好,在施工中不能因养生浇水,遇雨造成软化;在地基冻冰前,必须对预应力梁进行张拉。
2、梁的混凝土强度达不到设计要求和各部位强度不一致。前面已提及箱梁、板梁比较
突出。评定混凝土强度是在试模内成型,而梁体成型条件要比试件困难,主要决定浇注、振捣工艺质量,所以它的强度容易出现强度不够或不均匀,也就是试件只代表材料,不能全部代表实物。长平与长吉交叉的互通桥就发生了这种现象,用回弹仪检查,底板强度最低,复板强度不一致,但高于底板。用钻芯取样检验强度也不高。但不是很低,因为取芯强度要换算成标号与标准强度、设计计算强度。混凝土强度不均匀该做为病害来处理,但是很难,因此能用还得继续使用。还有一座大桥也发现类似病害,其它没有发现的估计也可能还有,今后要注意检查。对这类病害要引起重视。
出现各部位混凝土强度不一致,有下列几方面:
1)混凝土配合比离析不均匀,底板骨料少,砂浆多,往上浇复板、顶板要好些。
2)浇注时底板混凝土坍落度大,强度降低。
3)混凝土浇注振捣不密实,研究证明振捣越密实强度越高。
4)养生条件不好,这座桥主梁是冬天施工,在养生棚用蒸气养护,梁底气温过低。预防办法对这类结构设计标号要有充分的安全系数。选择可靠的施工方法,梁底混凝土要直接浇注,浇注时必须用振捣器振捣。混合料不能变异、离析。加强混凝土浇注过程中的全过程管理。
3、梁顶板混凝土漏水,T梁、箱梁顶面都有漏水现象,对梁的混凝土及钢筋都造成损害。使混凝土溶蚀、钢筋和钢丝锈蚀。造成渗漏的原因有:
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