基本介紹
- 中文名：重力式橋台
- 外文名：gravity abutment
- 形式：T型、U型、埋置式、耳牆式等
- 主要缺點：圬工體積較大
- 主要特點：靠自身重量來平衡外力保持其穩定
- 所屬類別：交通
重力式橋台施工技術分析,1 工程概況,2 施工方法,3 結語,重力式橋台裂縫治理,1 概述,2 裂縫種類及原因分析,3治理措施,4工程實例,5結語,
重力式橋台施工技術分析
1 工程概況
某簡支梁橋的U形重力式橋台,平面尺寸為 29 . 8 m × 2 8 . 4 m, 厚度為 5 m, 採用 C3 0混凝土 ,共 3657.7m3,屬於大體積混凝土結構。選擇確定的施工程式為 :施工準備 → 定位放線→基坑開挖、清理→墊層混凝土→鋼筋骨架綁紮→ 模板安裝→ 混凝土澆築→ 養護→橋台附屬結構施工。施工中依據大體積混凝土的特性 ,進行了嚴格的施工控制。從施工的結果來看,取得了很好的效果。
2 施工方法
2 . 1 施工準備
為了滿足施工的基本條件 , 在施工準備階段完成交通便道暢通 ;清除雜物 ,場地平整 , 場地面積滿足橋台放樣要求 ; 施工用水、動力電源到位 ; 履帶式挖掘機、混凝土運輸攪拌車、混凝土輸送泵、振搗器等機械設備進場整修完畢 ,設備運轉正常 ; 施工隊伍進駐現場 , 機構組建完善 ; 滿足施工進度要求的工程材料已完備。
2 . 2 定位放線
測定橋台的中心樁 , 每個橋台各設一組十字控制樁 ,用以控制縱軸和橫軸。施工中各種樁位控制點都應標註清楚。測定橋台的橫、縱軸中心線,並埋設不少於兩個控制樁保留至施工結束。按測量中心線放出開挖邊線及基底界線 , 根據現場土質和橋台的實際埋深確定開挖基坑的邊坡 , 邊坡坡度確為 1∶0.33,計算和放樣出基坑開挖的上口尺寸。
2 . 3 基坑開挖、清理
基坑使用人工配合挖掘機開挖。在地面上按照測量放樣的尺寸邊線 ,以 1∶0.33的邊坡坡度機械分層開挖。開挖過程中,在基礎範圍以外 ,沿四周設定 0.5m× 0.5m臨時排水溝 , 四個角處設定 0.8m× 0.8m的集水坑 , 坑底中心和排水溝引向集水坑的坡度為 0.1%～ 0.2%,若有積水及時用水泵排除, 以確保坑底無水。實行跟蹤測量, 嚴格 系及縱橫向穩定性進行檢查, 驗收合格後, 然後回填土進行保濕和保溫養護。控制開挖的位置尺寸和坑底標高, 當達到 方能澆築混凝土。設計標高以上 20cm～ 30cm時 ,採用人工開挖、修整 , 以防止超挖。
2 . 4 墊層混凝土
基底驗收合格後 , 進行墊層混凝土施工。墊層混凝土標號 C15,厚度 15cm,抹平養護。待墊層混凝土達到一定強度後（大於5MPa）,放出橋台邊緣線（彈墨線）,在適當位置預埋鋼筋頭 , 以便下一步支撐模板加固之用。
2 . 5 鋼筋骨架綁紮
鋼筋必須使用有出廠質量證書 , 並且複試合格的產品 , 鋼筋表面油漬、油漆、鱗漆、泥漿等污物清除乾淨 , 平直無局部彎折 , 有損傷、鏽蝕嚴重剔除不用。鋼筋加工前 , 對彎曲鋼筋調直處理 , 當採用冷拉法進行調直時 , 其冷拉率控制在 :Ⅰ 級鋼筋 ≤ 2%,Ⅱ 級鋼筋 ≤ 1%。鋼筋無裂紋 , 斷傷和刻痕。然後按照配筋施工圖 , 對鋼筋加工,加工成型的鋼筋形狀尺寸、鋼筋直徑、鋼號等符合設計要求。鋼筋綁紮前 , 作好測量工作 , 正確放樣,在下層混凝土上用墨線彈出結構尺寸。鋼筋的交叉點應採用鐵絲扎牢 , 必要時亦可用點焊焊牢。鋼筋縱向連線,採用綁紮或焊接 , 接頭與彎曲處的距離不小於 10 倍的鋼筋直徑,也不宜位於構件的最大彎矩處。在鋼筋與模板之間設定墊塊 , 墊塊與鋼筋紮緊 ,並互相錯開。鋼筋焊接方法為閃光對焊或電弧焊 , 在焊接時注意在受力鋼筋之間的接頭應互相錯開 , 在焊接接頭中心至長度為鋼筋直徑的35倍且不小於500mm區段內不能有2個接頭,有接頭鋼筋的截面積占受力鋼筋總面積的百分率要 ≤50%。鋼筋的位置準確 , 牢固、不偏位。鋼筋安裝時使用特製的鋼筋支架支撐 , 支架支撐在下層鋼筋上 , 不得直接支設在模板上 ,安裝好的鋼筋有足夠的剛度和穩定性 , 使鋼筋位置在灌注混凝土時不致變動。鋼筋製作綁紮嚴格按圖紙和規範（JTJ041-2000）和（ DBJ01-46-2001）要求進行。
2 . 6 模板安裝
橋台模板採用多層板拼裝 , 多層板的厚度為15mm,模板與豎向支撐之間10cm×10cm厚的方木,中心間距平均為20cm布設;豎向支撐採用 10#槽鋼 , 中心間距 60cm 步設 ; 用直徑為 20mm 的對拉螺栓將模板固定。模板接縫採用密封海綿條,模板拼裝前刷脫模劑。模板安裝要求接縫緊密不漏漿 ,內側光滑平整 ,直順度滿足要求。模板安裝完畢後 , 對其平面位置 , 頂部標高。
2 . 7 混凝土施工
重力式橋台屬於大體積混凝土結構 ,通過大體積混凝土配合比、水泥水化熱試驗 , 保證溫控效果 , 控制溫度裂縫的產生。橋台混凝土溫度控制標準 : 混凝土的上下層溫差應不超過 20 ℃ , 混凝土內表溫差應不超過 2℃ ,混凝土降溫速率不超過 2℃ /d。選用水化熱低的粉煤灰矽酸鹽水泥 ,摻入高性能緩凝減水劑 , 延緩混凝土的初凝時間。得出混凝土的性能指標要求混,凝土抗壓強 28d強度大於設計標號 C30,彈性模量（ 28d）E>3.25× 10MPa,坍落度 l6cm～18cm, 含氣量 <3 .5% 。水泥提前 6d 入罐 , 延長水泥的存放時間 , 降低水泥的拌和溫度 ; 預冷集料 , 堆高骨料 ,堆放時間為 5d以上 ,避免骨料在日照下溫度回升 ; 採用地下水拌和混凝土 ; 加快混凝土運輸和人倉速度 , 減少混凝土在運輸和澆築過程中的溫度回升 ; 選擇低溫時段澆築 , 混凝土澆築儘量安排在夜間或陰天施工。
混凝運送土須與施工進度相適應 , 以保證從攪拌混凝土到灌注混凝土的時間 ,不得超過混凝土初凝時間。混凝土到達現場後 , 檢查混凝土的和易性和坍落度 , 坍落度控制在 16cm～ 18cm之間 ,混凝土採用泵車入模澆築。橋台混凝土澆築時 ,豎向分兩次澆築 , 每次澆注高度為 2 . 5m, 第二次澆築剩餘2.5m。水平分層澆築,每層鋪築厚度不超過 30cm,並始終保持由一側向另一側方向澆築 , 且下層混凝土初凝或能重塑前澆築完成上層混凝土。使用插入式振搗器 ,振搗移動間距不超過振搗器作用半徑的1.5倍,與側模應保持 5cm～10cm的距離 ,插入下層混凝土 5cm～ 10cm。混凝土內埋設冷卻水管通水冷卻 , 壓泵壓水進人冷卻水管 ,每根冷卻水管的通水流量為16～ 20L/min,確保降溫效果。混凝土澆築一層即通水冷卻一層 , 冷卻水管內通水時間 14h左右 , 內外溫差小於 25℃ 。在通水冷卻完畢後,採用同標號的水泥淨漿壓人冷卻管內。
2 . 8 混凝土表面蓄水、保溫養護
為使混凝土表面緩慢降溫 , 確保混凝土內表溫差控制在設計範圍內 , 混凝土終凝後頂面開始蓄水養生 ,水深不小於10cm,下層蓄水養護時間 2d～ 3d,上層蓄水養護時間 4d～ 5d。橋台頂面蓄水養護完畢後 ,覆蓋塑膠薄膜保濕並加蓋雙層土工布或雙層草袋保溫養護 ,養護時間不少於 20d。橋台周邊模板拆除後 , 混凝土表面貼塑膠薄膜
3 結語
本橋樑工程的重力式橋台 , 按照上述施工程式、施工方法和控制措施進行施工 ,施工質量得到了有效的保障。橋台混凝土結構尺寸準確 , 無裂縫出現 , 並且達到了一次性驗收合格的標準。尤其是通過對大體積混凝土的材料選用、施工配合比設計、混凝土拌合與澆注、內部通水冷卻、保濕保溫養護等措施降低混凝土內外溫差 , 從而有效地防止了裂縫的產生。
重力式橋台裂縫治理
1 概述
重力式橋台因其構造簡單 ， 取材容易 ， 造價較低 ， 在地質條件良好的情況下運用較為廣泛 。 但由於其台體多採用石砌 、 片石混凝土或素混凝土等圬工材料建造且結構尺寸較大 ， 並採用現場砌 （ 澆 築）的辦法開展施工 ， 故容易產生裂縫 。 橋台產生裂縫以後 ， 其強度 、 剛度 、 穩定性都受到了一定程度的削弱， 所以必須認真分析產生裂縫的原因 ， 然後採取相應的措施恢復結構的功能 。
2 裂縫種類及原因分析
2.1 橋台前牆中部豎向裂縫
由於地基局部鬆軟導致台身不均勻沉降而產生有關。瀝青路面上面層老化最嚴重，舊瀝青針入度很可能低於20，但只要在改建中採用適當的再生技術或用作瀝青穩定基層，仍然可以滿足力學性能要求。舊瀝青路面是否可以再生利用應該以再生後瀝青混合料的力學性能和路用性能作為判斷依據，適當考慮費用問題，舊瀝青的針入度指標只能作為參考指標。此類裂縫，該類裂縫一般下寬上窄，會一直向基礎底部延伸。
2.2 橋台表面裂縫
對於素混凝土材料的橋台，混凝土澆築後常在表面出現裂縫，裂縫規則性不強，但以豎向為主，長短不一，有時附帶有橫向細而短的裂縫，而形成網狀裂縫。此類裂縫產生的主要原因是混凝土的徐變收縮和溫度效應。
2.3 前牆與側牆交接處的豎向裂縫
此類裂縫為重力式橋台最常見的裂縫，危害大，產生原因也較複雜。成因分析：
a）重力式橋台為封閉式橋台，台後填土易積水且橋台填土採用粘性土，使填土內摩擦角增大，從而產生過大的土側壓力，造成前牆或側牆的外傾，使橋台產生裂縫；
b）部分橋台高度較高，使台後填土高度過高，並在超荷載的作用下，造成橋台的抵抗力不足，使橋台產生裂縫；
c）因台後填土壓實度不足，產生填土下沉，造成土體側向變形，同樣會使橋台側牆與前牆的交接處開裂；
d）施工過程中對台後填土採用重型壓路機碾壓，導致側牆或前牆逐步向外傾斜變形，在側牆與前牆的連線處產生裂縫。
3治理措施
重力式橋台裂縫的修補，主要目的是恢復結構的整體性，保持結構的強度、剛度、耐久性、抗滲性以及結構的美觀。較常用的修補表面裂縫的辦法主要有：表面封閉修補法；壓力注漿修補法。但為了根治病害，僅對裂縫開展表面封閉或填充是遠遠不夠的，必須分析裂縫產生的原因，然後採取相應措施恢復結構的功能。通常採用的處理辦法有以下幾種：
a）挖除台後填土，重新填料夯實並採取台後排水措施；
b）在橋台前牆和側牆外澆築圈樑，澆筑前必須在原台身上打錨筋，使新舊構件連成整體，一同發揮作用；
c）在橋台與側牆之間穿預應力鋼束，施加預應力抵抗對側牆的土壓力，為了抵抗錨固處的局部壓力，可以在側牆外設混凝土框架牆，將錨固位置牆體換成高強混凝土，同時分散錨固點，該措施僅適用於素混凝土橋台；
d）對橋台前牆、側牆採取掛網處理並錨噴混凝土，對裂縫處設定騎縫鋼筋。
4工程實例
牛屯河大橋為合巢蕪高速公路上的一座大橋，重力式橋台，採用C20片石混凝土。該橋建成於1995年，於次年通車。在2008年的養護檢測中發現該橋台身左右側牆破損嚴重，有多條縱橫向裂縫，其中側牆與前牆連線處存在45°斜向裂縫，最大縫寬達10mm，前牆也有豎向裂縫產生。經過約半年的持續觀測未發現裂縫有發展，證明結構裂縫已趨於穩定，可以採取處理措施。
4.1 裂縫處理方案選擇
根據裂縫現狀及原因分析，對不同裂縫採取了以下針對性的措施。
4.1.1 前牆豎向裂縫大多為表面裂縫，縫寬為0.05mm～0.25mm，縫長小於0.6m。對於此類裂縫可採用表面修補的方法，其中小於0.15mm的縫寬採用傳統的修補方式 ，即將裂縫表面鑿開一條小槽，用水泥環氧樹脂砂漿填平；大於0.15mm的縫寬採用壓力灌注法，將改性環氧樹脂壓入混凝土構件內部，利用改性環氧樹脂的粘性將已裂開的混凝土重新粘結成為整體。此種方法可將環氧樹脂漿充分壓入混凝土構件，完全消除混凝土的內部裂縫。少數長直裂縫為基底不均勻沉降造成，縫寬一般為0.3mm～0.6mm，考慮到結構沉降已趨於穩定，對該類裂縫先採用壓力灌注法修補，再設定騎縫鋼筋，加強對裂縫的約束。
4.1.2對側牆上的細小裂縫可參照前牆表面裂縫的措施進行處理。對於側牆與前牆連線處的斜向裂縫，分析其原因，是台後填土不實，經過長期運營土體下沉變形，對側牆產生擠壓力所致。為徹底根治病害，首先挖除台後部分的填土並重新回填、夯實，同時採取台後排水措施；回填結束後對裂縫進行灌漿修補並設定騎縫鋼筋；對側牆及部分前牆進行掛網處理；最後在前牆、側牆外加設圈樑。
4.2 裂縫修補材料及工藝
4.2.1 使用材料
裂縫修補採用EFN-1055E型彈性環氧樹脂，該漿材具有良好的可灌性，可灌至與主縫相連通的0.1mm微細裂縫中。其初始粘度為13MPa·s～16MPa·s，初凝時間為4d～5d，完全固化後的抗壓強度可達70MPa～100MPa，壓縮變形量為50%～60%。該漿材對混凝土具有良好的粘結強度，實際測定其粘結強度大於3MPa，因此在化學灌漿處理一周后即可投入使用，該漿材曾多次使用於各種大型橋樑及建築物中，有成功的經驗。配套使用的材料和工具有：固化劑、封縫膠、小型空氣壓縮機、注漿嘴、膠管、手搖式試壓泵，500mL和50mL量杯各1個，另配備水勺及膠杯2～3個。
4.2.2 施工工藝
4.2.2.1 裂縫表面修補
修補工序如下：
a ）先在裂縫的口上鑿一V 型槽，寬約5mm ～10mm，深約8mm～15mm，槽面應儘量平整；
b）清除混凝土表面的粉塵、油污，用水濕潤混凝土表面；
c）用改性環氧樹脂填滿V型槽，然後對槽口表面進行磨平處理。
4.2.2.2 裂縫灌漿修補
灌漿修補工序如下：
a） 去除結構污垢並用工具開 V 型槽 ， 確定底座安裝位置 ；
b） 布設灌漿嘴的原則是縫端及裂縫交叉處均應設嘴 ， 騎縫布嘴 ， 梁內外灌漿嘴宜錯開布置 ， 灌漿嘴間距一般為並在裂縫交叉處加200mm～400mm ，設灌漿嘴 ， 如果裂縫實際深度較大 ， 可以設定斜孔或布置多排鑽孔 ， 使膠液均勻填滿 ， 一條裂縫至少布置 2 個注漿嘴 ；
c） 裂縫勾閉 ， 先用環氧樹脂填平 V 型槽 ， 再用油刷蘸上稀環氧樹脂膠液塗刷裂縫兩邊各 6cm～7cm寬處，加貼玻璃布，壓緊，趕出其下的氣泡，最後在玻璃布上塗一層環氧樹脂膠液封面。封閉工作必須保證膠液與混凝土接觸的周邊密貼，防止漏漿，封閉完成後，應等2d左右，待膠液達到一定強度時才能壓漿；
d）試氣，在玻璃布或膠泥勾縫的周邊塗刷肥皂水，然後向裂縫中充壓縮氣體，如果肥皂水起泡即為漏氣處，對漏氣處用環氧膠泥進行封閉，試氣時留一個灌漿嘴接充氣管，將其餘灌漿嘴封好，試氣壓力應比灌漿壓力大0.1MPa～0.2MPa；
e）壓漿，將自壓注射筒出漿嘴插入注縫漿液中，提升活塞吸入漿液，再將自壓注射筒插到注漿嘴上，拉緊手環使皮筋伸長，將手環架在活塞后座上，利用皮筋的彈力，推進活塞使漿液壓入裂縫，然後觀察相鄰的注漿嘴，當流出漿液時，說明兩嘴間裂縫已注入漿液，鬆開手環，將補縫器移到另一個注漿嘴上使用。全部裂縫注完後，一星期就可剷除注漿嘴和封縫材料，清理裂縫表面，壓漿順序一般為自下而上，從裂縫寬處向裂縫細端處依次連續進行，以保證漿液充滿縫隙，防止混入空氣。灌漿138壓力通常控制為0.5MPa～0.6MPa。
4.3 掛網錨噴混凝土施工
4.3.1 打毛並清洗構件表面，鑿除表面裝飾層及碳化表層。
4.3.2 在構件表面安設錨固鋼筋及騎縫鋼筋。騎縫鋼筋設定施工流程如下：
確定錨固鋼筋位置→鑽孔→清洗→注入環氧砂漿→插入騎縫鋼筋→表面抹環氧樹脂砂漿防鏽→養生。
4.3.3安設補強鋼筋網，鋼筋周圍應有足夠的間隙，以便噴射混凝土能完全包裹鋼筋，注意將鋼筋網牢固地綁紮或點焊在錨固筋上，以免噴射混凝土混合料時位置產生移動。
4.3.4 噴射混凝土
噴射工序如下：
a）首先檢查噴射機是否正常，同時用高壓水沖洗掉打毛時剩餘的碎碴，並充分濕潤受噴面；
b）乾噴法為將水泥、砂子、骨料按試驗配合比在乾燥時充分拌和，內摻一定比例的速凝劑（一般按水泥質量的2%～5%控制），然後送進乾噴機；
c）濕噴法為按試驗配合比將材料加水拌和成混凝土混合料，然後送進濕噴機內；
d）噴射混凝土噴嘴與受噴面的距離一般為0.8m～1.5m，距離過大將增加回彈量，並降低密實度，從而也降低強度，噴嘴應儘量與受噴面垂直，否則會降低混凝土的密實度，當對配有鋼筋網的受噴面進行噴射時，噴嘴應與受噴面更靠近一些，且與垂直方向稍偏離一個小角度，以便獲得較好的握裹效果，同時便於排除回彈物。
4.3.5 表面整修
噴射面自然整平，不論從結構強度和耐久性方面來講，都是可取的。噴射面過於粗糙，對於要求表面光滑和外形美觀的橋孔，需要及時修整。一般可在噴射混凝土初凝後（即噴射後15min～20min）用刮刀將設計線以外多餘的材料刮掉，然後再噴或抹一層砂漿；也可在噴射面上直接噴或抹一層砂漿。
4.3.6 噴射混凝土的養生
噴射混凝土終凝2h後，應及時噴水養生，養生時間應不少於7d。對水泥含量高、表面粗糙的薄層噴射混凝土結構的養生，是確保強度形成和避免其表面開裂的重要措施。
5結語
對牛屯河大橋裂縫修補的工作完成後，養護部門對裂縫的長度、寬度等進行了為期一年的連續觀測，所有裂縫均沒有繼續發展，同時也沒有新的裂縫產生。可見以上治理重力式橋台裂縫的方法是可行的、有效的。工程實際中，重力橋台開裂的原因往往是多方面的，所以加固和治理的方法也應該綜合考慮，以徹底消除工程隱患，保證橋台繼續發揮作用。
