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新闻资讯:
因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的现象屡见不鲜正确分析裂缝的成因,是克服和控制裂缝的关键
为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,本文通过对某混凝土桥梁裂缝产生的原因进行分析、总结,以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的作用
1 前言 在桥梁建造与使用过程中,现浇钢筋混凝土结构构件出现裂缝,是非常值得关注的问题
裂缝的发展会使结构物产生异常的内部应力或变形,严重的可能会危及桥梁的结构安全和正常使用
由于桥面板直接受到车轮荷载的影响,一旦开裂容易迅速恶化
因此对桥面板出现的裂缝,更应尽早发现,尽量提前进行适当的处理
造成桥面板出现裂缝的原因比较复杂,主要受材料、施工、使用环境以及结构设计等方面因素的影响
裂缝的种类繁多,不同的裂缝对桥梁的危害各有轻重
正确地分析裂缝出现的原因,是克服和控制裂缝、保证桥梁正常使用的关键
2 工程实例 省道S223线K80+780小桥为该二级路改建时新增加的单跨现浇混凝土实心板桥,跨度为1×8米,宽度为8.5米
桥面板厚40厘米,采用柱式桥台,直径为1米,钻孔桩基础,桩径为1.1米,每边各二根
桩基持力层为中风化石英岩
板面板及桥台材料均为C30混凝土,桩基材料为C25混凝土
设计荷载为汽-20、挂-100
该桥在通车一年后,左侧桥面板距路中线约50cm处出现一道较明显的纵向裂缝,缝宽0.2~0.3mm,局部超过0.3mm,且有继续发展的趋势
为正确地研究桥面板裂缝产生的原因,必须对桥梁的设计、施工过程及使用环境进行详细地分析,才能采取有效的修补加固措施,确保桥梁的正常使用
3 桥面板裂缝产生原因分析 3.1 概述 混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素相互影响,每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因
在钢筋混凝土桥面板上所看到的损伤都是由于构造上的或与荷载条件有关的种种原因而造成的
导致钢筋混凝土桥面板裂缝产生的原因,大致可分为以下几类: 3.1.1 作用的常规静、动荷载过大或次应力的产生 在设计计算阶段,计算模型不合理;设计断面不足;结构计算时部分荷载漏算;构造处理不当,钢筋设置偏少或布置错误;设计图纸交代不清等
在施工阶段,不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等
在桥梁使用阶段,超出设计载荷的重型车辆频繁过桥;受车辆、船舶的接触、撞击等
以上几种情况都会使桥面板在荷载的作用下发生应力集中而出现微裂缝
这种由常规静、动荷载或次生应力所产生的裂缝称为荷载裂缝
荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点,其分布规律是沿主拉应力方向开展,其走向与主拉应力方向垂直
这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位
3.1.2 温度变化频繁或温差过大 混凝土具有热胀冷缩的性能,当外部环境或结构内部温度发生变化,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
3.1.3 混凝土的干缩 在混凝土中,水以结合水、层间水、物理吸附水和毛细水等状态存在
当这些水在混凝土硬化过程中失去时,水泥浆体就会收缩,当收缩受到限制产生收缩应力时,就会产生裂缝
混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝,裂缝宽度较细,且纵横交错,成龟裂状,形状没有任何规律
桥梁工程中,由于混凝土的干缩所引起的干缩裂缝是最常见的
3.1.4 地基变形 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,导致结构开裂产生裂缝
3.1.5 施工质量不良 在施工过程中,假如混凝土级配不良或施工工艺不合理、施工质量低劣,造成结构构件强度不足,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝
3.2 病因分析 3.2.1 现场勘测情况 对该小桥进行详细地勘测发现,除了左侧桥面板靠近路中线处的那道纵向裂缝外,桥面板上表面未出现其它裂缝,但在桥面板底部同一位置上却发现存在裂缝,缝宽0.2~0.3mm,也呈纵向布置,由此可判断该裂缝是上下贯通的
对桥面板底部进行细致检查,发现在其它位置还有多条极细微的裂缝,缝宽小于0.1mm,均呈纵向布置
对桥台台帽及锥坡进行检查,未发现有裂缝
现场交通量正常,但大型货车较多,且时有超载的违章车辆通过
3.2.2 施工情况 该小桥所使用的混凝土和钢筋各项指标均合格,水泥凝结试验以及掺合料、水、细骨料的试验结果均属正常
施工期间气象条件良好,平均气温24℃,湿度60~85%,混凝土浇灌过程中,天气睛朗,风速较小
桥面板采用整体浇筑,钢筋布设均按图施工,但钢筋搭接恰好处于距路中50cm左右的左侧桥面上
3.2.3 基础情况 由地质勘察资料分析,该路段地基地质情况较为一致,未有较大的地质差异,且没有软弱地质层;钻孔桩嵌入中风化石英岩
桥台台帽及锥坡没有出现裂缝,因此可排除因地基不均匀沉降所造成的裂缝
3.2.4 设计情况 根据实际使用荷载进行验算,发现原设计桥面板配筋量为承载力要求的1.5~1.6倍,偏于安全
但设计图纸中,桥面铺装层采用4cm厚的水泥混凝土,厚度偏薄,且未配置构造钢筋
3.2.5 诊断结论 综上所述,本例中桥面板裂缝不可能是由温差变化、混凝土干缩及基础不均匀沉降所引起
造成桥面板开裂的主要原因,应该是桥面铺装层过薄,导致桥面板局部冲击荷载过大,产生应力集中而出现裂缝
我们知道,桥面铺装即行车道铺装,亦称桥面保护层,它是车轮直接作用的部分
桥面铺装层的作用在于防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板,保护主梁(桥板)免受雨水侵湿,并对车辆轮重的集中荷载起分布作用,起到联系各主梁(桥板)共同受力的作用
为使铺装层具有足够的强度和良好的整体性,一般在混凝土中铺设直径为4-6mm的钢筋
本例中,因为桥面铺装层厚度过薄,且未配置构造钢筋,丧失了保护桥面板的作用,使桥面板直接承受车轮荷载的冲击作用
在车轮荷载频繁冲击的板带,由于动荷载的不断作用而发生应力集中,出现纵向微裂缝;当应力反复作用时,裂缝逐步扩展,从而不断减小承受应力作用的有效面积,最终在车轮荷载反复作用达到一定次数后导致破坏,桥面板出现裂缝
在这种情况下,裂缝会迅速扩展,最后上下贯通,使桥面板失去整体性,承载力不断下降,最终导致破坏,危害性较大,必须及时采取有效的修补措施,控制裂缝的发展,增强桥面板的整体性,保证桥梁的正常使用
4 修补措施 根据桥面板裂缝的成因,可采取以下几种修补处理措施
4.1 桥面铺装层重新铺设 4.1.1 桥面铺装层采用C40防水混凝土,路线中心处厚度为13.6cm,路边缘处厚度为8cm,构造筋采用φ10@120,提高铺装层的整体强度
4.1.2 严格控制施工质量,桥面板顶面凿毛至露出骨料3~5mm,并用高压气泵或水清理干净;严格控制混凝土的配合比和坍落度,使混合料具有良好的和易性;混凝土采用低收缩配方,减少收缩开裂
4.1.3 为使桥面铺装层与桥面板紧密结合,使桥面铺装层共同参与受力,同时固定桥面铺装钢筋的位置,采用“植筋”的技术
在桥面板上按1m×1m的间距钻孔,孔深大于钢筋锚固长度,孔径略大于钢筋直径,前后排孔的布置成梅花状;用高压气泵将孔清理干净后,灌入调配好的环氧树脂胶液,然后植入Φ18螺纹钢筋,待胶液固化并达到强度后,将植入的钢筋与桥面铺装钢筋牢固焊接后,再浇筑防水混凝土
4.1.4 凿开桥头搭板,重新调整搭板厚度,并铺设构造钢筋,使其与桥面板及桥两侧路面连接顺畅
4.2 裂缝的修补 4.2.1 对于桥面板中间带上下贯通的裂缝,其下部采用钢板粘结施工法进行修补
这种施工法是用环氧树脂把钢板粘贴在桥面板混凝土受拉缘的外表面,使其与原桥面形成整体化,在活载的作用下可作为钢筋来使用
本工程采用6mm厚、100mm宽的长条钢板,顺桥方向进行加固
施工时采用液状环氧树脂注入施工法,根据桥面板的平整度,用锚固螺栓预先固定钢板,并使钢板与桥面板表面间保持2~4mm的间隙,然后用腻子状环氧树脂封闭钢板的边缘,再从适当设置在封闭线上及钢板中部的注入口注入环氧树脂,并保持原状使其硬化
4.2.2 对于桥面板中间带上下贯通的裂缝,其上部采用注入施工法进行处理
沿裂缝7~8cm宽度的范围内,用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等,并用洗净剂清洗,然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂,以此来填充混凝土裂缝,提高桥面板的防水性,防止钢筋锈蚀及混凝土老化
4.2.3 对桥面板下部宽度小于0.2mm的其它裂缝,采用表面处理法进行修补,在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜
施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物,再用清水清洗,经充分干燥后,用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后,再进行必要的涂抹
5 结束语 造成桥梁出现裂缝的原因是多种多样,非常复杂的,设计疏漏、施工低劣、监理不力,均可能使混凝土桥梁出现裂缝
结构设计中,钢筋混凝土结构构件是允许带裂缝工作的,问题不在有无裂缝,而在于出现什么样的裂缝
当桥梁发生开裂现象后,应从设计、施工及其使用状况等各方面进行细致地调查测试及详尽地分析,找出开裂的主要原因,分析裂缝的性质,预料其对结构的危害性,判断其需要修补或加固的紧迫性,最后采取合理、有效、经济的修补加固措施,使桥梁损伤尚在轻微时期就能得到修补,保证其正常地使用
并就存在的问题对症下策,尝试探讨在一系列控制手段的作用下,能切实有效地提高公路工程建设质量
关键词:公路工程 质量 对策 一、产生公路工程质量事故的主要原因有: 1、设计质量问题 (1)在我国设计与施工相互分离的承包方式下,设计的质量问题相对比较突出
设计文件的错漏缺是设计中的常见病
(2)设计质量的另一主要问题是基础工作深度不足,不重视现场调查、勘探,只是通过定性对比;或查手册、套标准图
在设计时,不重视总体设计和多方案的技术经济论证,造成设计不合理、浪费严重,甚至留下工程隐患
2、 建设单位管理和施工质量问题 (1)通过对国内几起公路工程质量事故的分析,发现有的建设单位一再压低承包价格;施工单位按国家相应施工与验收规范施工,就无利可图
施工单位势必要在偷工减料、以次代好方面下功夫,这样必然会出现公路工程质量事故
(2)有的建设单位肢解工程,把路基工程、路面工程、桥梁工程、交通工程等分别包给不同的施工单位,加上施工单位之间很少联系,使得路基工程和路面工程配合不好,交通工程和桥梁工程出现矛盾
(3)某些建设单位为了进一步有利可图,强行向施工单位提供筑路材料
这些材料往往以次充好,必然造成质量隐患
(4)多数建设单位没有懂土建的技术人员和对工程的检测手段、对施工不熟悉,对施工单位的施工质量的检查、监督不够
(5)由于施工企业经营责任制的推行,承包商实行工程独立核算,自负盈亏
因而,部分承包商为取得中标,有意压低投标价使标价偏低,在施工过程中出现成本与质量的矛盾,少数承包商还暗中分包,偷工减料现象时有发生;个别施工队伍缺乏施工经验,致使施工质量得不到保证
3、监理队伍素质问题 我国现阶段的监理队伍严重存在着“三多三少”即兼营监理企业多,专营监理企业少;兼职人员多,专职人员少;返聘人员多,正式职工少
很多监理公司既搞设计又做监理,业务广而不专;大部分监理是临时聘用的设计人员,对监理业务知而不全,懂而不精
同时公路工程的监理费用支付偏低,还有的是把部分监理费用与施工费用搀和在一起,让施工企业承担监理的吃、住和通讯等开支
这种监理“吃施工”的局面,监理难以理直气壮地行使正常职权
二、防止公路工程质量事故频发的对策 1、完善法制体系建设,严格依法行事 加强法制建设,严格依法行事是搞好安全生产的重要手段
建筑企业被推向市场后,过去的行政指令和法规条例,已不适应形式发展的需要
市场经济的正常运转要靠法律来保证
法律比条列、规范、标准更具有强制性和威慑性,它能克服后者的随意性和人为因素
因此,必须严格遵守建筑安全法,使安全工作纳入法制轨道,这样才能有法可依,有章可循,违法必究
只有健全的法制和严格的执法,才能促进安全生产工作的根本好转
2、正确实施各种安全条例 用好用足现行法规条例,把安全工作推向规范化、制度化轨道
认真执行部、省安全操作规范、条例,不随意取舍,降低标准
各级建设主管部门要进行检查和监督
3、严格“安全一票否决制” 坚定不移地把“安全一票否决权”落到实处,把它作为评先、晋级、加薪、招标投标、质量评比、资质定级的先决条件,以曾强领导和职工“安全第一”的意识
3、健全企业组织机构 健全安全机构认真解决编制和经费问题,是做好安全工作的基本前提
行业安全监督机构,人事部门要给编制
财政,物价部门要给收费政策
行业管理纵向到底,企业管理横向到边
既要依靠专职安全员的管理,又要发挥广大职工群众的监督作用,做到上下左右,齐抓共管,不留死角
4、保证管理体系的完整性 实行归口管理,明确管理责任,是搞好安全生产的基本原则
在工作中要认真贯彻企业负责,行业管理,国家监察,群众监督”和“管生产必须管安全”的原则,做到安全与生产的统一,坚持生产也安全布置、检查、考核、奖惩四同步 ,生产与安全发生矛盾时,要坚持“安全第一”的方针
要有明确的安全生产责任制,层层签订安全生产责任状,实行包括领导在内的重奖重罚,奖罚兑现,要奖的人眼红,罚的人心痛
5、发挥安全监督机构的权威作用 发挥安全监督机构的权威作用,是搞好安全工作的重要环节
工程开工前除办理质监手续外,还必须办理安全监督手续,否则不准开工,没有安全监督手续的工程,竣工不予验收
安全不达标的工程,不许参加优良工程评选
同级主管部门依靠安全监督机构做好安全工作,提高安全部门的权威作用,有效的促进安全责任制的落实
6、加强职业道德教育,规范市场行为 加强职业道德教育,规范市场行为,是促进主、客观环境好转,搞好安全生产的重要措施
要利用行政和法制手段制止招标中盲目压价的现象,制止层层转包、肢解承包的现象,严厉打击承包人不择手段,偷工减料,以次充好的行为
7、加强质量监督体系 质量与安全关系密切,质量事故往往导致伤亡事故
据资料统计,有16.6%的质量事故造成伤亡事故
质量问题同安全一样,也应实行全过程监督管理,从设计、施工(安装)、到竣工验收,从材料进场,到预制构件生产、出厂,都必须严格执行国家规范,把好生产(施工)和验收关
8、保障设备体系的稳定 提高产品质量,加强设备管理,确保正常运转,防止事故发生
现代工程建设离不开各种设备和设施
利用现代化设备和设施,不仅可以提高生产效率,改善劳动条件,也有利于安全施工
但如果哪一环节不能满足安全生产的要求,也会造成事故的发生,据统计,设备
设施引起的伤亡事故占全部事故的21%
另外也要保证安全投入,增添必要的设备和设施,提高机械化水平,改善职工劳动条件,为安全生产创造物质基础
实行“三定”(定机、定人、定岗)操作,坚持持证上岗,是加强设备管理,减少伤亡事故的有效途径
完善安全保障措施指事故发生后社会其他机构为保障所有受事故影响的人的正常生活所采取的补偿性措施
综上所述,这些措施归纳起来有五条:实行“谁设计、谁施工、谁负责”,至关重要的是建立起利益约束机制;¬要创造一个有利于优质工程承包单位的社会环境;要实行专业责任保险制度
一旦发生设计或施工质量,由保险公司按规定予以赔偿;要实行严格的处罚制度
一方面要明确设计、施工单位及建设单位对责任事故所应承担的法律责任,另一方面要明确当事人所承担责任,包括给予经济处罚和纪律处分,直至追究刑事责任;全面推行设计、施工、监理招标制
随着这些措施逐步实现,公路工程质量事故频发现象将会得到有效遏制
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