[12-11 16:59:29] 来源：http://www.tmgc8.com 铁路工程 阅读：3700次
摘 要：文章分析了大包铁路电气化改造大同枢纽古店至 大同东联络线及配套工程御河特大桥空心墩裂缝产生的原因及预防措施。
关键词：空心墩；裂缝；分析；预防措施；冬季施工
中图分类号：U445.559 文献标识码：B 文章编号 ：1007—6921(2010)13—0076—02
近年来，我国铁路建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过 程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以 说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取一定的设计 和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。大包铁路电气化改造大同枢纽古店——大同东 联络线及配套工程御河特大桥在施工下行25#、28#、29#、30#墩时，模型拆除后发 现自上而下出现了不同程度的裂缝，后经多方专家分析和观测，不影响结构使用，但也是一 种质量缺陷。为了进一步加强对混凝土空心墩裂缝的认识，笔者就空心墩裂缝的种类和产生 的原因作了分析和总结，以尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，达到防范于未然的作用。
1 工程概况
新建古店——大同东上、下行联络线为满足大秦线年运输能力4亿t而建，起于京包线古店站 (K376+650)，止于京包线大同东站(K365+202)。本线特大桥约占线路总长的42.5%，其中御 河上下行特大桥占特大桥总长的83.8%。下行特大桥采用76-32m+7-24m预应力混凝土简支梁 结构布置，全长2 674.59m。上行特大桥采用11-24m+68-32m预应力混凝土简支梁结构布置， 全长2 51077m。基础部分以钻孔桩基础为主，部分基础采用明挖扩大基础。桥墩主体 形 式为圆端形，分为实体墩和空心墩2种。每种墩身根据高度不同又分为等截面和变截面2种。 墩身高度大部分在10m～35m之间。采用图号分别为单线圆端型桥墩(叁桥2005-4203)和单线 圆端形空心桥墩(叁桥2005-4205)。桥台采用单线T型桥台，最大高度为9m，图号为单线T型 桥台(叁桥2006-4101)。支座采用通桥(2007)8160双曲面钢支座。梁部采用《通桥(2005)210 1》32m(24m)后张法预应力混凝土直(曲)线梁。
2 施工过程简介
4个墩均为变截面空心墩，墩身高29.5m，一次浇筑，于2008年11月中旬浇筑完。当时室外 最低气温-21℃，最高-7℃，处于冬季施工。原材料采用预热法，保温采用暖棚法，混凝土 采用添加防冻剂和早强剂。混凝土入模温度平均为+13℃，暖棚内最低温度+5℃，最高温度+ 14℃，平均温度+9℃。浇筑完3d后拆除模型，拆除模型后发现自上而下有裂缝，最长裂缝1 3.2m。最短裂缝7.8m，均处于圆端型平面上。
3 裂缝产生的原因及种类
混凝土结构裂缝的原因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的 一种或几种主要原因。混凝土裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：
3.1 荷载引起的裂缝
混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝 、次应力裂缝2种。
3.2 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩的性质，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，则在结构内产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在 某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要的 特征是将随温度变化而扩张或合拢。
3.3 收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和 缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。
3.4 地基础变形引起的裂缝
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。
3.5 钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受CO2侵蚀炭化至钢筋表面，使钢 筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面 氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化 铁体积比原来增长约2～4倍，从而对周围的混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开 裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面 面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，加剧钢 筋锈蚀，导致结构破坏。www.tmgc8.com
3.6 冻胀引起的裂缝
大气气温低于0℃时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而 混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在-78℃以下)在微观结构中 迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中的膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。 尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应 力孔道灌浆后若不采取保温措施，也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
温度低于0℃和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水 性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期 受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。
3.7 施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用的材料质量不合格 ，可能导致结构出现裂缝。
3.8 施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理 、施工质量低劣，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，特别是细长薄壁结构更容易出现。
4 桥墩裂缝产生的原因分析
综上所述混凝土裂缝产生的原因，本桥墩浇注完成后未受外力荷载，经观察，地基础未发生 变形，钢筋在绑扎前已进行除锈，施工材料均有合格证并满足施工规范要求。究其原因应 为：①施工中为保证混凝土强度增长，采用冬季施工混凝土配合比，水泥用量偏大，外加剂 中掺入早强抗冻组份，导致在混凝土凝固过程中前期水化热急剧升高，在2d~3d内混凝土内 部温度达到峰值，从而造成混凝土内部温度过高，内外温差超过规范允许值；②混凝土养护 期间，养护温度较低，未能按照真正的冬季施工暖棚法施工，不能提供较高的养护环境温度 ；③施工过程中，为赶工期，拆模时间过早，未能按照施工规范要求的条件拆模。
5 类似裂缝的预防措施
在冬季施工类似结构的混凝土时，除了要注意以上可能产生裂缝原因的情况外，在施工过程 中要严格按照施工规范进行施工，并要特别注意以下几个方面：①冬季施工所用的配合比选 定要不同于夏季配合比，应根据试验情况及现场情况确定；②要加强混凝土保温养护工作， 搭设的暖棚要符合要求，确保棚内温度最低不低于5℃；③要加强测温工作，对测温部位、 测温时间要严格掌握，提供真实有效的数据，以便指导施工；④施工中要严格控制拆模时间 ，确保达到规范允许的条件时再拆模。
6 结束语
综上所述，虽然混凝土很容易产生裂缝，特别是冬季施工的薄壁空心墩混凝土，但是大量的 科学研究以及成功的工程实例都表明，只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养 护过程中能够充分考虑到各种因素的影响，还是完全可以避免结构裂缝的产生。
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