西金线桥墩墩帽和托盘开裂病害整治

西金线桥墩墩帽和托盘开裂病害整治

李炳新

中国铁路呼和浩特局集团有限公司乌海工务段 内蒙古乌海市 016000

摘要

针对西金线桥梁墩台顶帽和托盘出现不同程度的开裂、防落梁装置失效等病害的整治，经过检查与检测，效果显著。本文分析了这些病害产生的原因，详细介绍了整治设计方案、施工工艺及注意事项，对病害整治的经验进行了总结并提出了改进建议，以期对类似病害的整治工作提供参考借鉴。

关键词：铁路桥梁；墩顶托盘；防落梁；裂缝；病害整治

1  概述

西小召至金泉铁路位于内蒙古自治区巴彦淖尔市境内，于2012年建成。该线为国铁一级，单线电气化铁路，设计时速120公里，地震烈度为7度。该线桥梁设计荷载为中—活载，上部结构采用32m、24m预应力混凝土简支T梁，支座采用盆式橡胶支座，桥台采用T形桥台，桥墩采用圆形或圆端形桥墩，基础采用钻孔灌注桩基础，墩身及托盘采用C35混凝土、护面钢筋，顶帽采用C35钢筋混凝土，支承垫石采用C50钢筋混凝土，防震落梁措施采用后埋入式角钢支架结构。

该线开通已达10年，桥梁运营中发现，桥梁墩台顶帽和托盘出现不同程度的开裂、防落梁装置失效等病害，且有逐年加重趋势，部分病害劣化程度已达《铁路桥隧建筑物劣化评定第6部分：墩台基础》中的A1级，如图1、图2所示。

图1 托盘水痕、裂纹 图2 防落梁立柱与墩台连接处混凝土开裂

2  原因分析

防落梁采用三角支架措施,施工时需将锚固角钢埋入墩顶托盘顶部的预留孔内，由于施工单位在部分地段安装时，未能有效处理孔内积水,导致桥墩墩顶托盘出现冻胀裂缝及防震落梁支架孔冻胀上浮。桥墩托盘因渗水冻胀开裂，虽属非结构受力因素引起，但会严重损坏结构的完整性，造成水分侵蚀钢筋，影响结构的使用耐久性。

3  整治方案

针对以上问题依据《铁路桥隧建筑物劣化评定 第(4)部分：墩台基础》（Q/CR405.6-2018）,按照病害严重程度，将墩台病害分为I类、II类、III类共三种类型:

I类病害墩台顶面防落梁装置附近存在积水，但积水未引起冻胀，病害程度较轻。

II类病害：墩台顶面防落梁装置附近和托盘曲面存在少量或局部裂缝，防落梁装置顶出失效，病害程度较重。

III类病害：墩台顶面防落梁装置附近和托盘曲面存在大量裂缝，托盘曲面裂缝存在剥离，错牙现象，裂缝渗水严重，防落梁装置顶出失效，病害程度严重。

根据上述病害分类原则，对西金线22座桥梁141个墩台按照病害严重程度进行分类，其中86个墩台归为I类病害，52个墩台归为II类病害，3个墩台归为III类病害。

对病害墩台进行修补加固处理，恢复结构的使用功能和耐久性，防止再次出现因防落梁装置预留孔积水冻胀引起的墩台开裂病害，具体整治方案如下：

I类病害墩台整治方案：针对I类病害墩台，整治方案为：拔出防落梁角钢支架，清理预留孔内混凝土及杂物，排干孔内积水，重新封堵孔眼，重做墩台顶排水坡，对新旧混凝土接缝部分进行防水涂装。

II类病害墩台整治方案：针对II类病害墩台，整治方案为：拔出防落梁角钢支架，清理预留孔内混凝土及杂物，排干孔内积水，重新安装防落梁装置，重新封堵孔眼，对0.1mm以下的裂缝进行封闭处理，对0.1mm及以上的裂缝进行压注胶修复处理，重做墩台顶排水坡，对新旧混凝土接缝部分进行防水涂装。

III类病害墩台整治方案：针对III类病害墩台，整治方案为：拔出防落梁角钢支架，清理预留孔内混凝土及杂物，排干孔内积水，重新安装防落梁装置，重新封堵孔眼，对0.1mm以下的裂缝进行封闭处理，对0.1mm及以上的裂缝进行压注胶修复处理，对托盘曲面采用外包钢筋混凝土的方式进行加固，重新墩台顶排水坡，对新旧混凝土接缝部分进行防水涂装，浇筑混凝土前对植筋进行抗拔实验检测合格。

4  主要整治内容

4.1排干预留孔内积水、重新安装防落梁装置

清理预留孔内混凝士及杂物，排干孔内积水，重新安装防落梁装置，主要施工步骤为:

(1)凿除防落梁装置预留孔内的混凝土，拔出角钢支架；

(2)凿除预留孔孔壁破损、松散的混凝土，露出坚实的混凝土基面，并对孔壁进行凿毛处理；

(3)将预留孔内杂物、混凝土碎块、水等清理干净，并用压缩空气吹干孔道；

(4)待预留孔干燥后，重新安装角钢支架，采用水泥基灌浆材料将预留孔和托盘孔眼灌注密实。

4.2裂缝修补

对墩台顶帽和托盘裂缝进行修补、封闭，主要施工步骤为：

(1)待防落梁装置重新安装完成后，剔除项帽和托盘开裂处疏松、剥离的混凝土，清除裂缝表面的灰尘、浮浆，污物，修整不平整部位，将裂缝两侧各50mm擦拭干净并保持干燥；

(2)对0.1mm以下的裂缝，采用封闭用裂缝压注胶进行表面封闭处理；

(3)对0.1mm及以上的裂缝，采用修复用裂缝压注胶及注射法进行修复处理。

4.3托盘加固

对III类病害的托盘曲面采用外包钢筋混凝土的方式进行加固处理，主要施工步骤为：

(1)待托盘裂缝修补完成后，对托盘加固区域混凝土表面进行凿毛处理并涂刷界面剂；

(2)在托盘加固区域曲面边缘凿宽度不低于5cm、深度不低于3cm的槽，以保证新旧混凝土街接部位的良好粘结；

(3)在托盘曲面上植筋、绑扎钢筋网、支立模板，并在托盘新加结构底部设置滴水槽；

(4)浇注C40微膨胀细石混凝土，在托盘曲面形成20-30cm厚外包钢筋混凝土结构。

4.4重做墩合顶排水坡

重做墩台顶排水坡，避免积水，主要施工步骤为：

(1)待顶帽裂缝修补完成后，凿除防落梁装置附近的排水坡，对重做区域混凝土表面进行凿毛处理并涂刷界面剂；

(2)在重做区域周边凿宽度不低于2cm、深度不低于2cm的槽，以保证修补砂浆与原混凝土的良好粘结；

(3)采用聚合物砂浆重做防落梁装置附近的排水坡，坡度不小于3%、最大厚度不小于5cm。

4.5防水涂装

待墩台整治完成后，在防落梁装置预留孔处以及新旧混凝土接缝部位5cm范围内，涂刷厚度不小于2mm的聚氨酯防水涂料进行耐久性防护，避免积水渗入。

5  主要施工要求

5.1裂缝修补

裂缝修补施工流程：裂缝检查→裂缝表面清理→封缝胶配制→粘贴注浆嘴→裂缝封闭→试压检查→注浆胶配制→压力注浆→拆除注浆嘴→表面清理。

(1)裂缝检查。检查实际裂缝情况，绘制裂缝分布图，并对宽度0.1mm及以上的裂缝进行宽度、长度统计和编号，确定裂缝修补数量。根据裂缝宽度确定注浆嘴粘贴位置，当裂缝宽度在0.10-0.40mm时，注浆嘴间距为20-35cm，按裂缝越细间距越小的原则设置，每条裂缝不得少于2个注浆嘴，并进行标识。

(2)裂缝表面清理。清除裂缝表面的灰尘、浮浆、污物等，用钢丝刷对裂缝两侧各5cm范围内的混凝土表面进行清理，直至露出坚实的混凝土新面，修整不平整部位，用压缩空气吹净裂缝内的积水、粉尘，用丙酮或酒精将裂缝两侧各5cm擦拭干净并保持干燥。对较宽、较深的裂缝，为了能够有效封缝，可沿裂缝凿“V”型槽。

(3)封缝胶配制。应严格按照封缝胶出厂说明规定，并经试验检测满足性能指标后，确定配合比。配制过程应搅拌均匀，现用现配，防止凝固。

(4)粘贴注浆嘴。在裂缝交错处、裂缝较宽处以及裂缝端部等位置粘贴注浆嘴，注浆嘴间距为20-35cm，按裂缝越细间距越小的原则设置。每条裂缝上必须设置进浆，排气或出浆嘴。将配制好的封缝胶均匀涂抹在注浆嘴四周，然后平整按压到注浆嘴位置上。涂胶时避免封缝胶把注浆孔堵死。

(5)裂缝封闭。采用配制好的封缝胶封闭注浆嘴之间裂缝，特别注意与注浆嘴的街接部位。封缝时，用灰刀沿裂缝刮抹一道，刮抹层宽3- 4cm，厚度不超过5mm，应刮严刮实，避免产生小孔和气泡，确保裂缝封死。

(6)试压检查。封缝胶固化后，应进行压气试验，检查密封效果，是否漏气。观察注浆嘴之间的连通情况，当注浆嘴中气压达到0.5MPa时，若仍有不通气的注浆嘴，则应重新粘贴，并缩短其间距。

(7)注浆胶配制。注浆胶配制应严格按照注浆胶出厂说明规定，并经试验检测满足性能指标后，确定配合比。配制应称量准确，搅拌均匀，现用现配，防止凝固。

(8)压力注浆，采用定压注射器自动注胶法进行注浆，一条裂缝按由下而上、由一端到另一端的顺序进行注浆，注浆时保证所有未注浆嘴都处于开启通气状态。在保证注浆顺畅的情况下应采用较低的注浆压力，以获得更好的注浆效果，并采用保压注浆工艺，保压时间不宜少于2小时。

(9)拆除注浆嘴，清理表面。注浆结束后，待裂缝内浆液初凝即可剔除注浆嘴，清理并做好封闭，表面平整、光洁。

5.2界面处理

(1)剔除顶帽和托盘开裂处疏松、剥离的混凝土，对新旧混凝土结合面进行凿毛，去除基层混凝土表面浮浆及疏松层，露出坚实骨料，形成凹凸不小于5mm的粗糙面，用吸尘器彻底吸净表面浮灰并保持干净、干燥。

(2)将界面剂涂刷在已处理好的基面上，要求薄而均匀，待表面触干后，即可浇注混凝土或施工修补砂浆。

5.3植筋

(1)在墩台顶帽和托盘上植筋，托盘植筋深度为250mm，顶帽植筋深度为200mm，钻孔直径均为20mm。

(2)植筋若遇钢筋、空洞、裂缝等情况，位置可适当调整，植筋数量不变。

(3)钻孔前用钢筋探测仪探明钢筋位置，严禁切割、损伤钢筋，应尽量减小对原结构的破坏。

(4)钢筋按设计尺寸下料并弯曲成型，清除表面浮锈和污渍，确保植筋质量。

5.4防水涂刷

(1)对防落梁装置预留孔以及新旧混凝土接缝部位5cm范围内进行打磨、除尘，保证表面光滑平整、干净干燥。

(2)涂料涂刷分4次完成，防止气泡存于涂膜内，每一次涂刷应交替改变涂层的涂刷方向，同层涂膜的先后搭接宽度为40mm，涂刷后48小时内应避免直接雨淋。

(3)涂层厚度应控制均匀，每一涂层厚度不小于0.5mm，总涂膜厚度不小于2mm，每平米用量不少于2.4kg。

6  工程实施效果

西金线桥墩墩帽和托盘于2021年10月完成病害整治，经过后续的检查与检测，桥梁墩台顶帽和托盘未出现开裂病害，修补后的墩台托盘混凝土强度大于C35，符合设计要求，防落梁装置状态良好，整治效果如图3、图4所示。

图3 整治后的托盘                     图4 整治后的墩顶

7  结论

西金线部分桥墩托盘冻胀裂缝处理实践表明，本文处理措施适用于桥梁托盘开裂工程情况，技术先进，操作方便，托盘冻胀裂缝修补后，加固效果比较良好，采用化学灌浆修补裂缝的方式有效的将结构内部组织结合为整体，有效的提高结构耐久性，最后表面处理得当，未有新增加类似病害情况的发生，该修补方案有着普遍的使用范围和良好的处理结果，具有一定的工程参考价值。

参考文献

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