京福路德州段薄壁桥台病害成因分析与处治

京福路德州段薄壁桥台病害成因分析与处治
郭洪朱俊霞姜广伦
（山东高速集团德州分公司山东德州 253034）
摘要：随着运营时间的增长和交通量的增大，近年来京福路德州段部分薄壁桥台出现了竖向裂缝、贯穿横向裂缝及碱骨料反应等病害。本文主要分析了德州段薄壁桥台病害产生原因，介绍了德州分公司对这些病害的处治方法。
关键词：德州段薄壁桥台；病害成因；处治；
1．引言
京福路德州段全长52.5km，于1997年11月建成通车。全线共有大桥5座，互通立交5处，分离立交2处，中桥26座，小桥36座。其中34座桥梁采用轻型薄壁桥台。随着运营时间的增长和交通量的增大，薄壁桥台出现了贯穿竖向裂缝、横向裂缝及碱骨料反应等病害。这些病害无论大小，均对桥梁结构物耐久性产生影响和危害。及时发现并处治这些病害是保证此类桥梁处于良好状态的重要手段。几年来，该段养护工作者对这些薄壁桥台病害进行跟踪观测，并采取了相应处治措施，防止了病害继续发展，维护了结构的稳定性，保障了京福路德州段的畅通。
2. 薄壁桥台结构形式
由于具有省工、便捷、造型美观等优点，京福高速德州段中小桥桥台多数采用薄壁桥台结构。台身壁厚50cm，高度约300cm(随地面标高有少许变动)，桥台宽约1700cm(随跨度有少许变动)，承台高120厘米。薄壁桥台台顶与上部预制板之间用固定锚栓连接，其基础采用钻孔灌注桩。与薄壁桥台配套使用的桥墩采用双柱式墩，基墩帽与上部预制板端亦用固定锚栓连接，使上构能构成对桥台的水平支撑，以抵抗台背土压力。
3. 德州段薄壁桥台主要病害成因分析
德州段薄壁桥台病害类型主要是：裂缝、碱骨料反应、混凝土剥落三种病害。
3.1 裂缝
裂缝分为横向裂缝、竖向裂缝、不规则裂缝三种。经查阅资料，一般墩台裂缝竖向裂缝较多，而德州段薄壁桥台裂缝与其他路段有些不同：德州薄壁桥台危害严重的不是竖向裂缝，而是贯穿横向裂缝，并且严重程度较竖向缝大。这引起了该段养护工作者的的高度注视。
3.1.1 横向裂缝
在2004年桥梁定期检查中我们发现：K2+370、K3+334、K4+483、K5+057、K9+370、K50+602共六座桥梁桥台出现横向裂缝，横向裂缝均发生在桥台1/4高度处，缝宽最小0.05mm，最大0.4mm，基本贯通桥台。经分析，我们认为，京福路德州段路基为高填土路段（平均填高4m），土质为液性低粘度土，在施工期台背回填压实时虽然采用了重型击实标准，压实度要求在95％以上，但因当地是砂类土，土壤孔隙率大，所含的水分多，在车辆荷载及自重的作用下，孔隙率逐渐降低，台后填土产生压缩变形，台后软基滑移，导致桥台受力模型改变，台后土压力减小，因此出现了贯穿横向裂缝。这种贯穿横向裂缝实际为剪力缝，是一种结构裂缝，是薄壁桥台裂缝最严重的病害。
3.1.2 竖向裂缝
德州段薄壁桥台竖向裂缝数量较多,发生位置、数量不规则。竖向裂缝产生原因是以下二种：一是薄壁桥台本身是大面积混凝土结构体，容易受到温度变化、水化热、骨料配合比、冻胀等变化影响混凝土收缩导致竖缝产生；二是由于德州段桥台横向较长，尽管施工时预留了沉降缝，但受地基不均匀沉降影响而产生了竖向裂缝。德州段有21座薄壁桥台出现竖向裂缝，最小宽缝0.2mm，最大0.6mm。经观察，纵缝发展缓慢，较大的竖向裂缝进行封缝后，缝宽无明显变化。经分析，我们认为德州段薄壁桥台竖向裂缝为非结构裂缝。
3.1.3 不规则裂缝
在前几年桥梁检查中，德州段薄壁桥台未发现不规则斜向裂缝。但在2007年的桥梁定期检查中,发现K12+175等3座桥台出现不规则斜向裂缝，且发生位置在桥台前墙位置，缝宽＜0.2mm。前墙发生斜向裂缝,这说明桥台基础承受的静土变形或压力发生变化，致使桥台向桥梁方向倾斜扭转。经分析，我们认为此类裂缝是一种危害较大的结构裂缝。在以后的工作中将对此类裂缝进行严密的监测，超过0.2mm后及时采取补强措施。
3.2 碱骨料反应
碱骨料反应是水泥混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材和水中的碱（Na2O或K2O）与骨料中的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后若干年（数年至二、三十年）逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱骨料反应，混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身膨胀，发展严重的只能拆除混凝土体。因此，发生碱骨料反应的桥台也是我们监测的重点对象。德州段K50+602桥薄壁桥台出现了碱骨料反应,病害位于桥台2/3高处，反应大小0.8m×0.3m×0.075m，周围可见白色痕迹。
3.3 混凝土剥落
德州段有13座薄壁桥台出现混凝土剥落现象。多发生在前墙上部和台帽等直接受力部分，并且大多露筋。经分析，我们认为混凝土剥落主要原因是由于多年承受荷载、施工时振捣不均、温度变化混凝土产生热胀冷缩、湿度变化引起收缩变形等，为非结构性损坏。
4. 薄壁桥台病害处治
4.1 加强病害监测,建立检测档案。
在桥梁定期检查中发现桥台病害后，病害处均用勾线笔编号并勾出走向，建立病害检测档案，详细描述病害发生位置及走向，记录病害长度和宽度。对病害的观察频率为1次/季度。根据数次检测结果对比判断病害是否继续发展，根据劣化程度判断是否为结构性危害或非结构性危害。确定病害危险程度后，采取相应防治措施。
4.2 裂缝处治
4.2.1 横向裂缝和不规则裂缝处治
（1）由于横向裂缝和不规则裂缝是结构性裂缝，我们对此类裂缝更加重视。根据检测记录，现在德州段出现的此类裂缝宽度均＜0.5mm，并且缝宽一年内无明显变化，因此我们采用毕可法灌注化学浆液。壁可法灌注化学浆液施工工艺如下：用钢丝刷清除裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等杂物，根据裂缝长度打出灌浆孔和出气孔，再利用合成橡胶管状注入器将AB-1型高分子树脂修补材料缓慢持续地压入裂缝中，灌浆结束后凿除灌浆嘴，用环氧树脂胶泥封口。
（2）由于横向裂缝和不规则裂缝的产生和台后填土变形有关，在2004～2005年德州段路面维修工程中，对所有薄壁桥台进行了搭板压浆。压入的水泥浆可填充原有台后填土沉降产生的空隙，使桥台受力重新分布，增强台身整体受力性能，减少受力不均对桥台的影响。搭板压浆施工工艺如下：在桥头搭板上人工打眼，用带有尖嘴的手动泵送设备从打眼处向里压入低标号水泥浆。
4.2.2 竖向裂缝处治
根据长期的监测，我们将竖向裂缝分为 “死缝”和“活缝”。死缝”指宽度基本不变的裂缝。“活缝“指长度或宽度不断发展变化的裂缝。
对于＜0.15 mm 的“死缝”，在表面涂刷环氧胶液进行表面封闭处理; 对于＞0.15 mm 的“死缝”,在对裂缝进行高分子树脂灌浆处理后,再进行表面封闭处理。
对于“活缝”，不论缝宽大小，均采用柔性材料进行灌浆，表面不作封闭。以满足裂缝变形的需要。
4.3 碱骨料反应处治
碱骨料反应是水泥混凝土在潮湿环境下碱性和活性原材料发生的一种化学反应，对桥台影响较大，能否有效处治碱骨料反应是影响桥台安全性的重要因素。碱骨料反应处治主要目的是严密封闭病害处，隔绝水和空气。施工工艺如下：（1）清理发生碱骨料反应部位的表面灰尘，凿除松散部分，露出新鲜层面，然后刷工业丙酮并保持干燥。（2）用环氧混凝土修补凹陷的缺损部分。（3）均匀涂刷底胶，再粘贴1层0.4mm和一层0.1mm厚的玻璃纤维布，防护面积应在长度和宽度上各外延20cm。
4.4 水泥混凝土剥落处治
水泥混凝土剥落往往伴随着钢筋裸露，因此处治重点是钢筋除锈和修补缺损部分。施工工艺如下：（1）用钢丝刷清理水泥混凝土剥落表面，外露钢筋表面要用钢丝刷除浮锈，然后用空压机吹干净。（2）用环氧混凝土修补缺损处。
5. 结束语
薄壁桥台作为京福路德州段中小桥桥台的主要形式，其病害的发生发展是影响路段畅通的重要因素，也是我们研究的重点内容之一。及时发现病害，进行科学的原因分析，采取恰当的处治方法是保证此类桥梁处于良好状态的重要手段。笔者将几年这些薄壁桥台病害发生情况和处治方法进行简要的总结，期望与广大的公路养护工作者交流，共同探索合理有效的公路桥梁养护经验，为祖国公路桥梁养护作出贡献。