高等级公路轻型薄壁桥台裂缝的检测与处治

（1、浙江公路水运监理有限公司，浙江 杭州 310004 2、浙江华恒交通监理咨询有限公司，浙江 绍兴 312000）
    摘 要：轻型薄壁桥台广泛适用高速公路小桥涵及通道结构物中，针对其裂缝的检测与处治进行简要分析。（参考《www.jianzhu518.com》）
    关键词：轻型薄壁桥台；裂缝；检测；处治
    裂缝为混凝土桥梁最常见的劣化现象，也导致内部钢筋腐蚀的主要原因，其宽度无论大小均对桥梁结构籀耐久性产生影响，尤其结构裂缝对桥梁使用年限的影响最大，裂缝对结构影响还视裂缝类型（包括发生的位置及走向）、裂缝尺寸（包括长度及宽度）、是否随时间变化而发生量的增减而确定，高速公路通车后结构物检查频率为1年/次，对裂缝的观测频率1次/季度，应连续检测通车3年内存在裂缝的发生发展情况，轻型薄壁桥如是裂缝容易发生裂缝的检测和处治是结构物日常养护工作的重点，是保证此类桥梁正常使用年限的重要因素。
    1 桥台裂缝的检测记录
    1.1桥台检测发现裂缝时，应建立裂缝检测档案，详细描述裂缝的发生位置及走向，记录裂缝的宽度和长度，必要时作现场染色和标柱，根据劣化度判断是否为结构裂缝或非结构裂缝，根据数次检测结果判定是否继续增长恶化危及桥台安全，前墙裂缝要探明裂缝是否延伸到承台或帽梁，对宽度大于0.3mm的裂缝采用非破坏法探测裂缝深度，以确定结构危险程度。
    1.2裂缝种类。裂缝种类可分为水平裂缝、竖向裂缝（纵缝）、不规则型（如类似斜向裂缝）。水平裂缝一般发生在桥台的1/3高处，基本贯通桥台，发生在桥台较高（超过4米）的薄壁台中，此类裂缝数量较少，竖向裂缝量最多，而且发生位置，数量不规律，与桥台高度也无量的关系，向裂缝基本上全部在桥的耳墙（侧墙）部位，个别严重者混凝土局部开裂、破损。此类裂缝大多存在于下部为石砌台桥涵中，通车初期检测发现大部分发生裂缝桥涵裂缝颜色陈旧，估计为施工后期（桥面板安装期）发生，个别宽度较大者为通车后发生和发展的。
    2 裂缝原因分析及劣化判定（D.E.R评等法）
    2.1水平裂缝。根据水平裂缝的发生位置分析，1/3处为桥台作为悬臂梁模拟压力受力时弯矩最大点，多数为桥梁台后填土较高，土质为液性低黏性土，类似软土地基，较早发现于通车两年后，排除设计缺陷或施工期间发生的可能，应为桥面板安装后，在车辆活荷载及软土自然下沉作用下引起台背软基滑移，导致桥台受力模型改为简支梁，1/3处裂缝实际为剪力缝。因此水平裂缝对桥梁的结构性能影响较大，危害性强，尤其裂缝贯通极易引起混凝土突然开裂，钢筋受力在长期屈服应力状态下，会大大缩减结构年使用年限，同时存在很大的安全隐患。水平裂缝无论宽度大小（大于或小于0.3mm）都应引起养护部门高度重视，及时观察裂缝变化，视严重程度作出维护和补强对策。裂缝宽度不超过0.2mm且无水流穿透或钢筋锈蚀现象劣化度D值为2（《公路养护技术规范》中的2类技术状况），大于0.2mm但小于0.3mm且无水流穿透或钢筋锈蚀现象劣化度D值为3（《公路养护技术规范》中的3类技术状况），大于0.3mm的裂缝劣化度D值为4（《公路养护技术规范》中的4类技术情况），所以贯通桥台的水平裂缝应判断为结构裂缝，是桥台裂缝中最严重的病毒。
    2.2竖向裂缝。竖向裂缝的发生在薄壁台中较为普遍，因为桥台本身为大面积混凝结构，容易受混凝土品质因此影响，其中水泥品种，水灰比大小、粗细骨料配比、养护环境温度条件等均可影响混凝土的收缩程度而导致竖向裂缝发生，另外，由于桥台横向较长，高速公路单幅长度有的达到20米，尽管时预留了沉降缝但是受地基不均匀沉降影响，也可能在施工期，或桥面板吊装期荷载不均等状态下发生竖向裂缝，从3次检测记录分析，通车前裂缝发生率占40%，通车2年后发生率60%，而且该种裂缝发展稳定，基本没有恶化成长，尽管部分裂缝宽度（大约占总量的35%）大于0.2mm甚至个别裂缝达到1mm，但依然可以判定此类（系指发展稳定，基本没有恶化成长）裂缝为非结构裂缝（温度裂缝、干缩裂缝、和大体积混凝土裂缝、施工裂缝等）。施工裂缝将随时间增加而使钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀会推挤混凝土引起裂缝的继续发展，因此应严密注视钢筋锈蚀现象，做到早发现早处理维修，一般情况下竖向裂缝的劣化度D值为2。
    2.3斜向不规则裂缝。此类裂缝若发生在侧墙部位对结构物受力性能影响不大，做灌注处理即可，但若发生于桥台前墙部位则说明桥台基础承受的静土压力发生动态变化，或基础下土壤液化引起地基变形，致使桥台向桥梁方向结构性能影响更大，大于0.2mm的裂缝应引起高度重视，在裂缝发生后及时采取补强措施。
    3 桥台裂缝的维修与补强
    3.1确定是否进行裂缝处治。除非确实了解造成薄壁台混凝土裂缝的所有原因，否则不可任意进行修复工作，裂缝产生后相当于提供了水及空气入侵的途径，并引起钢筋锈蚀，严重者导致钢筋屈服后混凝土干脆性破裂，桥梁突然坍塌。但有时混凝土本身可能会自然的闭和，尤其当入侵的流体是水的时候。大部分情形，混凝土中的细微裂缝肉眼无法看见，此类裂缝并不会影响混凝土的耐久性与结构安全。通常混凝土表层裂缝宽度较内部裂缝为宽，而裂缝宽度往往受保护层厚度的影响，所以只有在表面宽度大于0.3mm时才会考虑使用灌注方法修补处治。
    3.2裂缝处理方法的判定，根据数次检测记录，水平裂缝或斜向裂缝小于0.2mm，并且一年内稳定，则采用壁可法灌注化学浆液即可。通过记录标示若继续发展，则表明台后土压力或基础依然在变化，对桥台位移影响依然存在，应采用先行台后卸载再进行裂缝深度非破坏性检测，若缝深到达台身厚度的1/3则应进行台身加固以增强台身整体受力性能和补强。对于竖直裂缝，经观察发现比较稳定时可以采取封闭处理，大于1mm的裂缝化学浆液灌注后用粘结剂或水泥砂浆进行嵌缝封闭。
    3.3裂缝修补方法。混凝土结构被广泛应用于多种工程，开裂问题是决定混凝土结构能否满足使用需求和耐久性的关键。日本SHO-BOND公司开发的BICS工法在注入方法上突破了传统的方法。它利用合成橡胶管状注入器的自然弹性所产生的压力将高分子树脂修补材料缓慢持续地压入裂缝中，橡胶管在整个注入过程中始终保持大约0.3MPa的压力，使材料可注入到0.02mm裂缝的未端。同时，缓慢均匀的压力可以有效防止裂缝中积存的空气产生气阻，从而保证修补质量。BICS法所用的修补材料也与传统的环氧树脂材料有明显的区别。它具有如下特点：（1）良好的柔韧性。固化后仍保持良好的韧性，在裂缝受到冲击和震动时不会脱离。（2）良好的渗透力。保证该材料注入后的结合强度和一体化效果。（3）良好的抗收缩性。这种超低粘度的注入材料不含稀释性溶剂，固化过程分两个阶段：在达到临界温度前，材料以液态存在;在达到临界温度后，材料在极短的时间内迅速固化后，可达到最终强度的70%。（4）出众的耐久性。材料硬化后具有极强的抗水性和化学稳定性。不会受到雨水、海水、酸、碱、碱溶液、二氧化碳的破坏，其寿命远大于混凝土结构本身。我国自1966年年底开始引进BICS工法，在铁道系统，公路系统及水利水电系统有得到了应用。
    3.4表面封闭：台身裂缝无论发生在任何位置都对桥梁安全有一定的影响，建议优先采用BICS溘灌注，当不具备施工条件时应先行进行裂缝的表面封闭处理。对于细小裂缝（小于0.3mm）若直接封闭处理时可采用低粘滞性环氧树脂。首先将裂缝表面清洗干净，待表面干燥直接用环氧树脂涂抹表面，宽度宜在3cm左右。对于混凝土表面破损的部位宜同时进行混凝土修补，可用环氧沙浆补强。宽度大于0.3mm的裂缝则应使用触变树脂。或者采用水泥树脂腻子嵌入缝内后再行表面封闭处理。
    结束语
    轻型薄壁桥台广泛适用高速公路小桥涵及通道结构物中，此类设计的优点更多体现在增加通道有效宽度及高填土宽路基，也容易造成裂缝的普通发生和不稳定发展。养护管理期间应对轻型薄壁桥台及时检测，详细记录裂缝位置数量类型、分析原因、跟踪观察裂缝发展趋势，正确判定裂缝劣化程度，采取合适的处置方法，确保桥梁安全正常使用。
    参考文献
    [1]李有丰，林安彦.桥梁检测评估与补强[Z].
    [2]JTJ-095，公路桥涵设计技术规范[S].
    [3]JTJ-098，公路养护技术规范[S]. 来源: 《www.jianzhu518.com》.