黃子龍，唐忠富，唐祖好，趙 燕

（南寧鐵路局桂林工務段，工程師，廣西 桂林 541001）

益湛線圬工橋梁梁端混凝土裂損病害整治

黃子龍，唐忠富，唐祖好，趙 燕

（南寧鐵路局桂林工務段，工程師，廣西 桂林 541001）

本文對南寧鐵路局桂林工務段管內(nèi)益湛線混凝土橋梁梁端混凝土裂損病害進行了研究，分析了混凝土橋梁梁端混凝土裂損的成因。提出了將梁端上部橫隔板加厚至0.87m及采用新材料新工藝的整治方案，增加了梁體的橫向剛度及局部強度，該整治方案解決了因梁端混凝土裂損影響構件局部乃至整個結構的性能危及行車安全的問題，并有效地節(jié)約了成本，減少了混凝土澆水養(yǎng)護的工作量，提高了整治效率，確保了施工質(zhì)量，為今后類似病害的整治提供了借鑒。

圬工梁；梁端；裂損；加厚橫隔板；整治工藝

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.01.005

桂林工務段共有橋梁277座/1140孔，其中圬工橋有257座/1085孔。近年來，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)約有1/3的圬工橋梁存在著局部裂紋、壓潰、掉塊露筋等不同程度的梁體裂損問題，其中以益湛線“專橋（01）2051圖”后張法預應力混凝土梁的梁端混凝土裂損較為突出。經(jīng)統(tǒng)計桂林工務段管內(nèi)益湛線“專橋（01）2051圖”后張法預應力混凝土梁有29孔梁端存在較為嚴重的裂損病害，若不及時加以整治，隨著病害的進一步發(fā)展和積累，必將影響構件局部乃至整個結構的性能，危及行車安全。因此，研究導致圬工梁梁端混凝土裂損的成因，制定有效的整治方案，顯得尤為重要。

1 病害概況

益湛線共有“專橋（01）2051圖”后張法預應力混凝土梁848孔，其中29孔梁體端部存在較為嚴重的的碎裂、掉塊等病害。如k 623+778松娥一號大橋第4孔梁南端左側上翼緣內(nèi)側開裂，局部壓潰達82 cm×38 cm×16 cm；k 613+429深沖特大橋第36孔梁南端左側上翼緣內(nèi)側梁體碎裂，混凝土掉塊70 cm× 30 cm×16 cm，列車通過時裂損處的撓度達10 mm。上述橋梁呈現(xiàn)出共性特征為梁端橫隔板上翼緣抗剪及抗彎能力較弱，存在不同程度的碎裂、掉塊、露筋等現(xiàn)象見圖1所示。

圖1 梁端出現(xiàn)碎裂、掉塊、露筋實圖

2 成因分析

造成梁端裂損病害的主要原因體現(xiàn)在受力變化和構件局部弱化兩個方面。受力變化主要是建設時期鋪軌施工單位在采用鋪軌機鋪軌時，對軌枕壓梁端、鋼軌接頭在梁端前后2 m內(nèi)會引起梁端受力變化這一情況未予重視；施工單位在鋪碴時采用推土機、挖掘機等機械野蠻作業(yè)，造成梁端混凝土機械損壞；運營后線路、橋梁某些養(yǎng)護工作不當或不及時，導致橋上線路軌道不平順，造成梁端沖擊力增大，加劇梁端破損。構件局部弱化主要是設計對施工可能引起的受力變化預見不足，在翼緣抗剪能力和剛度未進行補強所致。造成梁端裂損病害的原因主要體現(xiàn)在以下5個方面。

2.1 軌枕壓梁端桂林工務段管內(nèi)益湛線共有105座橋642孔梁存在軌枕壓梁端問題，占管內(nèi)“專橋（01）2051圖”后張法預應力混凝土梁總數(shù)量的75.7%。由于軌枕壓住梁端，致使梁端混凝土因集中剪應力或彎矩的作用產(chǎn)生碎裂。

2.2 鋼軌接頭病害《鐵路軌道設計規(guī)范》第5.0.9條要求，橋梁端部前后2 m范圍內(nèi)不應有鋼軌接頭。但現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)益湛線848孔“專橋（01）2051圖”后張法預應力混凝土梁有32孔在梁端2 m范圍內(nèi)存在廠焊接頭。這些廠焊接頭均存在±0.3 mm以上的偏差，其平直度不符合《鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標準》要求，從而造成梁端處沖擊力大增，加劇了梁端的沖擊破壞。如k 521+265城塘大橋第4孔梁體北端右側上翼緣裂損掉塊達22 cm×35 cm× 5 cm，檢查線路距梁端左股1.3 m、右股1.6 m鋼軌各有一個廠焊接頭，軌面平直度檢查1 m范圍內(nèi)存在-0.32 mm的低洼。

2.3 施工不當由于施工單位在鋪碴時往往采用推土機、挖掘機等機械作業(yè)，易造成梁端混凝土機械損壞；或因橋上道床厚度不足，大型養(yǎng)路機械搗固作業(yè)碰壓梁體而致其裂損；又或因梁端的擋碴板破壞、挪位，造成道碴從梁端漏出，梁端處線路因缺碴而形成吊板，使梁端所承受的沖擊力增加形成裂損。如k 609+500蛇兒頭大橋因機械損傷造成第10孔北頭左側上翼緣開裂長65 cm，上部混凝土掉塊露筋長30 cm寬5 cm。

2.4 線橋養(yǎng)護不當線路、橋梁某些養(yǎng)護工作不當或不及時，使得橋上線路軌道不平順，造成梁端沖擊力增大是另一個不可忽視的原因。如k 484+162賴家特大橋第9孔南側梁端擋碴板因機械施工造成變形翹起，橋梁養(yǎng)護人員未及時對擋碴板進行校正或更換，造成梁端大量石碴受列車高速運行的反復振動作用從板下漏到橋臺面，線路因缺碴而形成空吊，進而造成梁端左側掉塊13 cm×11 cm×14 cm，右側掉塊17 cm×7 cm×9 cm。個別梁端處線路養(yǎng)護不良，軌下墊板厚度達35 mm，扣件無法有效形成扣壓力，造成軌道不平順，加劇了列車對梁端的沖擊破壞。如k 364+420賢水河大橋第7孔北端右側橫隔板頂端一條斜豎向裂紋寬0.2 mm，長0.7 m，裂紋內(nèi)有水滲出。

2.5 構件局部弱化雖然設計檢算梁端橫隔板的強度及剛度均達到要求，但設計對施工時軌枕壓住梁端、梁端存在接頭病害以及梁端處線路養(yǎng)護不良等不利因素考慮不周，未在梁端這一薄弱之處予以加強?！皩颍?1）2051圖”設計梁端上端橫隔板的厚度為0.5 m，高為0.55 m，梁端橫隔板與梁中橫隔板尺寸相同，截面慣性矩一致，而梁端橫隔板距梁端有寬0.37 m，厚0.16 m的翼緣，由于這一翼緣抗剪及抗彎強度較弱，易受集中力或彎矩作用產(chǎn)生裂紋及潰損等病害。

3 整治方案比選

對如何處理混凝土橋梁梁端混凝土裂損病害提出了以下4個方案，并通過實踐對這些方案的利弊和可行性進行了分析比選。

3.1 調(diào)整橋面軌枕間距為防止軌枕壓梁端以控制裂損病害的發(fā)展，擬對已產(chǎn)生嚴重病害的29孔梁端軌枕進行了調(diào)整，控制軌枕邊緣距梁端不少于15 cm，從而減少梁端的剪應力或彎矩。由于現(xiàn)場軌枕壓梁端數(shù)量較多，若全部調(diào)整梁端軌枕間距，其工作量巨大，所需施工天窗較多，對行車秩序造成較大影響，而且軌道鋪設采用大型鋪軌機作業(yè)是一種發(fā)展趨勢，要想在鋪軌階段精確控制軌枕在梁端的位置或通過后期調(diào)整橋面軌枕間距來徹底解決軌枕壓梁端問題，則不太現(xiàn)實。

3.2 綜合整治線路病害為減輕線路不良對梁端裂損病害發(fā)展的影響，我們對梁端存在的鋼軌接頭病害采取打磨順坡或插入短軌等方法，及時消滅了梁端接頭病害；對梁端漏碴的擋碴板也組織人員專門進行了進行校正或更換；對橋上超厚墊板地段進行了集中整治，加強了梁端線路的起搗，保持線路設備質(zhì)量狀態(tài)良好，以減輕梁端沖擊應力。通過這些舉措，對延緩梁端裂損病害發(fā)展起到了較好的效果。到目前為止，通過改善線路設備后，梁端病害未見繼續(xù)發(fā)展。但這一整治措施并未徹底解決問題，梁端裂損病害仍需通過其他手段解決。

3.3 梁端裂損病害修補按現(xiàn)有橋梁病害通常整治方法，對梁體局部小范圍壓潰病害，需對壓潰部位進行清除，輔以環(huán)氧樹脂砂漿進行修補；對梁體裂紋，則往往采用碳纖維布補強。但對梁體潰損面積較大、裂縫影響范圍較深，采用上述辦法整治效果不太明顯。

3.4 增加梁端翼緣的橫向剛度查詢“專橋（01）2051圖”，其梁端上端橫隔板的長度為1.56 m，厚度為0.5 m，高為0.55 m，橫隔板距梁端上翼緣寬0.37 m，厚0.16 m。梁端裂損的病害大多產(chǎn)生在上翼緣處，因此考慮增強上翼緣的橫向剛度及局部強度，將梁端上部的橫隔板加厚0.37 m（相當于增強梁端翼緣原有剛度的20倍），以解決上翼緣厚度、剛度不足的問題。而要增加梁端翼緣的橫向剛度及局部強度，可通過以下兩種途徑實現(xiàn)：一是采用預制好的鋼筋混凝土橫隔板塊，在既有梁的腹板鉆孔，然后布置預應力筋進行張拉。這一方法的缺點是施工困難，需搭設腳手架施工，造價高，而且張拉過程不好控制，對行車的干擾較大。二是現(xiàn)澆加厚梁端橫隔板，對翼緣壓潰部位砼進行清除，將新增橫隔板通過鋼筋與原橫隔板及T梁內(nèi)側上翼緣、腹板連接，在梁端支模，現(xiàn)場澆筑砼即可。這一整治方案施工簡便，整治工作量少，所需費用不多，對行車干擾影響不大，是為行之有效又簡單易行的方案。

4 整治工藝

要徹底解決梁端裂損病害，不僅要修復原有裂損病害，還應解決翼緣抗剪及抗彎強度不足的問題，并應盡量減少對行車的干擾，快速、優(yōu)質(zhì)、價廉、便捷地修復裂損處所，使之達到或恢復原有的強度、剛度。經(jīng)過比較，決定采用現(xiàn)澆加厚梁端上部橫隔板進行整治，其整治工藝主要包括鋼筋布置、材料選用及質(zhì)量控制3個方面。

4.1 鋼筋布置考慮到橫隔板距梁端0.37 m，將梁端上部的橫隔板加寬0.37 m，以增加橋梁梁端的橫向剛度及局部強度。新增的橫隔板通過5根Φ20螺紋鋼筋錨固在原上橫隔板上，4根Φ16螺紋鋼筋錨入梁端上翼緣，并通過12根Φ16的螺紋鋼筋錨入梁的腹板，錨固深度分別為30 cm、10 cm，其它鋼筋的布置按“專橋（01）2051-Ⅳ-10圖”布置。具體加寬尺寸及鋼筋布置詳見圖2、圖3。

圖2 梁端剖面圖

圖3 新增橫隔板布筋圖

4.2 材料選用由于梁端空隙較少，模板安裝后混凝土不易灌筑密實，而且受普通混凝土收縮及列車通過時振動的影響，新舊混凝土結合部位易產(chǎn)生收縮裂紋。而益湛線橋梁選址大多數(shù)較為偏僻，且旱橋見多，修復梁端裂損處所的混凝土材料運輸、工程用水均存在一定的困難，故在選材上不僅要考慮強度要求、新舊混凝土結合處無收縮，還要考慮減少澆水養(yǎng)護的問題。為此，采用成都紐維遜牌高強無收縮灌漿料及混凝土養(yǎng)護劑進行整治。該材料為平灌自流型材料，5 min發(fā)熱，30 min凝固，可在較短的天窗時間內(nèi)完成作業(yè)，其養(yǎng)護劑在拆除模板后在混凝土表面進行噴涂，不需進行澆水養(yǎng)護。

4.3 質(zhì)量控制

4.3.1 流程標準 對梁端原砼表面及模板處理時要求不得有碎石、浮漿、灰塵、油污和脫模劑等雜物。灌漿前24 h，梁體表面應充分濕潤。灌漿前1h，應吸干積水。灌漿料按原料重量的12%～14%的加水量加水攪拌，水溫以5～40℃為宜。采用機械攪拌時間一般為1～2 min；采用人工攪拌時，宜先加入2/3的用水量攪拌2 min，然后加入剩余用水量繼續(xù)攪拌至均勻。漿料應從一側灌入，直至另一側溢出為止，以利于排出模板中的空氣，使灌漿充實，不得從四側同時進行灌漿。在灌漿過程中不宜振搗，必要時可用竹板條等進行拉動導流。在灌漿施工過程中直至脫模前，應避免灌漿層受到振動和碰撞，以免損壞未結硬的灌漿層。

4.3.2 養(yǎng)護標準 灌漿完畢后30 min內(nèi)，應立即噴灑養(yǎng)護劑或覆蓋塑料薄膜并加蓋巖棉被等進行養(yǎng)護，或在灌漿層終凝后立即灑水保濕養(yǎng)護。冬季施工時，養(yǎng)護措施還應符合現(xiàn)行《鋼筋混凝土工程施工驗收規(guī)范》的有關規(guī)定。

5 整治效果

2011年10月，桂林工務段按上述整治方案及工藝對益湛線K 613+429深沖特大橋第36孔梁南端上翼緣病害進行了整治。該孔橋梁南端的上翼緣內(nèi)側混凝土掉塊長70 cm，寬30 cm，厚16 cm，列車通過時裂損處的撓度達10 mm。整治完成后，對該橋整治處所的撓度進行檢測，共檢測6列客車、4列貨車通過時的撓度，撓度均為0 mm。在整治后1個月內(nèi)每天于列車通過時進行觀測，其后每月觀測，原裂損處撓度無超限，無滲水流漿現(xiàn)象，達到了預期的效果見圖4。

圖4 梁端裂損病害整治后效果

6 結束語

通過將梁端上橫隔板加厚至0.87 m的措施來整治梁端裂損病害，不僅增加梁端橫隔板橫向剛度，還補強預了應力結構的整體強度，較好地解決了受力變化和構件局部弱化造成的梁端裂損病害。2014 年3月13日，南寧鐵路局科委辦組織有關專家對這一研究進行了評鑒，認為此方案采用高強無收縮混凝土及混凝土養(yǎng)護劑，有效地解決了梁端混凝土灌筑密實及收縮裂紋、新老混凝土結合問題，拆模后噴涂養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護，提高了整治效率，降低了勞動強度并確保了養(yǎng)護效果。整治方案具有施工簡便，整治時對行車秩序影響少，整治費用不多等優(yōu)點，為行業(yè)內(nèi)解決橋梁同類病害提供了新的實踐范例。

U445.7

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1006-8686（2015）0012-04