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铁路建设尤其高速铁路建设规模蓬勃发展,工程项目举国推进,由于高铁技术要求,桥梁在土建工程中比例越来越高,在桥梁墩台施工后还没有架梁铺架时,由于多种因素,在不同龄期很多墩台混凝土出现了裂缝,裂缝数量或多或少,走向变化多样,裂缝几何尺寸也不尽相同,成了铁路桥梁墩台混凝土质量通病裂缝的存在均可能不同程度降低混凝土的结构承载能力或耐久性,因此要对裂缝有所认识,查明分析其成因,掌握其发展规律,采取有效控制措施预防并对既有裂缝进行处理,才能保证工程质量
1.铁路桥墩混凝土裂缝的一般形式 产生裂缝的原因复杂繁多,由于材料、施工、环境、养护等不同因素均可能产生走向、宽度、深度、程度各异的裂缝
常见以竖向裂缝居多,自承台向墩身发展,宽度和深度逐渐减小,长度不一,且墩身两侧多数对称存在;还有一些斜向、横向或无规则走向裂缝
以下是目前铁路桥梁墩台典型裂缝的图片(图中用线条表示裂缝的走向)
自编1#墩身前后两侧表观均有1条裂缝,裂缝宽度在0.15~ 0.05mm之间,墩身小里程侧裂缝自右下角向左上角连续分布,大里程侧也裂缝在相应位置布置
裂缝最深为78mm
自编2#墩身前后两侧表观均有2条裂缝,裂缝自墩身底部向上垂直发展,呈倒“八”字,宽度在0.20~0.05mm之间,小里程侧侧和大里程侧的裂缝分布位置大致相同
裂缝深度最大为65mm
自编3#墩身前后两侧表观均有1条裂缝,裂缝自墩身底部向上垂直发展,基本贯通整个墩身表面,呈“1”字,宽度在0.20~0.05mm之间,两侧的裂缝分布位置大致相同
裂缝深度最大为99mm,检测未发现在整个混凝土墩身断面中贯通
自编4#墩身前后两侧表观均有1条裂缝,裂缝在墩身中部基本呈水平布置,基本分布整个墩身表面,呈“一”字,宽度在0.15~0.05mm之间
两侧裂缝分布位置大致相同
裂缝深度最大为76mm
未发现裂缝在整个混凝土断面中贯通
自编5#墩身前后两侧表观均有1条竖向裂缝,裂缝自墩身底部向上垂直发展,表观未贯通整个墩身表面,呈“1”字,宽度均在0.20~0.05mm之间
两侧的裂缝分布位置大致相同
在裂缝较宽位置选取二处采用单面平测法进行深度检测,测得裂缝最深为171mm
自编6#墩身侧面存在无规则走向裂缝,裂缝宽度在0.12~0.05mm之间,最大深度为48mm
2.铁路桥墩混凝土产生裂缝的原因 铁路桥梁墩身产生裂缝的原因收各类因素影响有很多,可能由于某种因素造成,也可能由于数种因素综合作用而产生
总的来说,产生裂缝的主要原因有以下几个: 2.1温度变化产生裂缝 由于混凝土内部温度和表面温度存在差异,造成较大温差,尤其对于墩身大体积混凝土来讲更为严重,造成内部与外部热胀冷缩的程度不一,使混凝土内部产生压应力,而混凝土表面产生一定的拉应力,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时,混凝土表面便产生了裂缝
水化热、骤然降温、蒸汽养护或冬季施工措施不当都可能引起温度变化
2.2混凝土的收缩产生裂缝 混凝土在不受外力作用下,由于收缩的自发变形而产生拉应力,造成混凝土开裂产生裂缝
引起混凝土开裂的收缩类型主要有塑性收缩、干缩两种
高铁工程使用的高性能混凝土对混凝土的承载力和耐久性提出更高要求,水泥品种、标号、水泥用量、骨料品种、水灰比、外加剂等施工材料、施工工艺、外界环境和养护方法等这些都是产生收缩变形的主要因素
2.3施工工艺质量低劣产生裂缝 在混凝土浇筑制作过程中,由于施工工艺违规操作、施工质量较低,造成裂缝产生
主要有以下几个方面:模板刚度不足,安装存在缺陷造成变形;混凝土塌落度不合理;混凝土浇筑工艺不符合规定不合理;混凝土过捣或欠振;混凝土没有连续浇注,间隔时间超过混凝土初凝时间,新旧混凝土界面处理不当,造成施工接缝
2.4混凝土养护不当产生裂缝 由于混凝土养护未按照有关技术规定,养护部到位也是造成裂缝产生的主要原因
主要有以下几个方面:拆模过早;拆模后措施不当造成混凝土受冻或表面急剧失水干燥,或未采取措施使混凝土表面温度和周围环境温度相差较大等
2.5其他原因 除了上述原因是造成混凝土产生裂缝的主要原因外,也可能由于地基变形、钢筋锈涨、外力荷载等因素造成
甚至可能由于数种原因同时作用而造成混凝土开裂
3.铁路桥墩混凝土裂缝的控制与预防措施 要有效控制和预防混凝土裂缝的产生,要从设计、施工和养护三个方面进行,主要从以下几个方面着手: 3.1优化混凝土配合比的设计 要根据现场施工环境、材料的实际情况优化配合比
随着季节变化,可以设计夏期和非夏期配合比,同时要注意混凝土材料性能的变化等因素合理调整配合比
3.2合理选用材料 尽量使用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥
采用低砂率、低塌落度、低水胶比和掺加高效减水剂和高性能引气剂,提高粉煤灰用量的设计原则,以求生产出高质量的抗裂混凝土
3.3严格控制混凝土塌落度 在保证混凝土具有良好工作性的情况下,应尽可能地降低混凝土的单位用水量
3.4采取措施调整混凝土下料温度 根据环境温度采取措施,尽量控制混凝土下料温度相对接近,减少温差
3.5按照规定进行混凝土浇筑 对于大体积混凝土,尤其要控制好现场浇注施工工艺,根据浇筑面积确定灌注导管数量,浇注方向和分层厚度,并做好混凝土振捣,避免过振或欠振
3.6避免过早拆模,避免大风天气拆模,拆模后采用包裹措施围闭桥梁墩身
3.7合理养护,浇水养护时,控制水温,避免直接冲淋混凝土表面,避免骤然降温
3.8尽量缩短墩台和墩身浇筑时间间隔 4.铁路桥墩混凝土裂缝的处理 混凝土裂缝的存在均可能不同程度地影响混凝土的结构受力或耐久性,受环境和荷载作用,裂缝可能有所发展,对混凝土结构质量产生更大危害和威胁
因此要根据裂缝病害程度进行抹浆封闭、压力注浆甚至注浆加固等方案处理
同时对于典型裂缝要建立观测档案,了解裂缝的发展动态,以便及时采取适当措施治理裂缝病害
5.结语 裂缝是混凝土工程的常见通病,防止铁路墩台混凝土裂缝是一项复杂的系统工程,产生裂缝的原因很多,工程情况不尽相同,但只要我们在设计、施工、养护等环节严格按照规定严格把关执行,并根据实际情况优化有关参数工艺,还是可以防止甚至杜绝裂缝的产生的
是一个极其复杂的过程,影响质量的因素很多,如设计、 材料 、机械、 地形、 地质、 水文、 气象、 施工工艺、 操作方法、技术措施、 管理制度等,均直接影响着工程项目的施工质量;而且工程项目位置固定、 作业面大,不同项目地点不同,不象工业生产有固定的流水线 、规范化生产工艺及检测技术、 成套的生产设备和稳定的生产条件,因此影响工程项目质量的因素多,容易产生质量问题
如使用材料的微小差异、 操作的微小变化、 环境的微小波动,机械设备的正常磨损,都会产生质量变异,造成质量事故
工程项目建成后,如发现质量问题又不可能象一些工业产品那样拆卸、 解体、 更换配件,更不能实行“ 包换” 或“ 退款” ,因此工程项目施工的质量控制,就显得极其重要
二、建筑工程各个施工阶段的质量控制 1、施工准备阶段的质量控制 (1)建筑工程施工合同签定后, 由企业组建项目经理部 ,建立完善的工程项目管理机构和严密的质量保证体系以及质量责任制落实职能部门及人员配备
要求项目部各部门各负其责, 担负起质量管理的责任 ,以各自的工作质量来 保证整体工程质量
(2)制定详细的质量计划 ,编制施工组织设计和各专项施工方案 ,紧紧抓住质量计划的制定、 实施及实现这三个环节
(3)做好施工测量工作
做好基准点、 基准线、 标高 、测量控制网的复核 、复测工作, 并如实填报测量记录
(4)进行图纸会审
由项目经理、 技术负责人主持熟悉图纸并会同相关单位进行图纸会审工作
在图纸会审过程中及时与设计人和发包人进行讨论、 协商、 解决、 并作好图纸会审记录
(5)控制原材料 、设备和施工机械的质量
项目部应对原材料、设备、 施工机械进行考察筛选, 对材料和设备供应人的质量保证能力要进行评审, 采用招标“择优选廉” 的方式选择材料供应商, 并建立材料供应档案
(6)对施工现场道路、 场地 、地下管线及障碍物、 水 、电 、通讯等施工条件进行勘察了解 ,及时掌握现场情况
(7)项目部还应在施工准备阶段对全体施工人员进行质量知识、专业知识、 安全知识 、管理知识和技能的教育和培训
2、工程施工阶段的质量控制 影响施工质量的因素主要有人、 材料、 机械、 方法及环境等 5个方面, 施工过程中对这 5个方面的因素进行严格控制,是保证施工质量的关键所在
(1)对所有工作人员进行科学管理 ( a)人是影响建筑工程质量的决定性因素
在工程项目实施中,决策层一定要对管理层的素质进行考核,因为管理层是项目实施的主体,在项目组织机构中起着承上启下的作用,只有管理层整体素质高,管理能力强, 经营作风正派,组织技术措施得力,实践经验丰富,善于协作和配合,同时组织机构又健全合理,管理制度科学完善,才能保证整个工程建设安全有序,质量合格
( b)建筑工程项目的专业性强,技术要求高,所以,项目经理、 技术负责人必须是具备条件、 符合专业资格要求的人员
( c)操作人员的技术水平直接影响工程质量,尤其是技术复杂、 难度大、 精度高、 工艺新的建筑结构或建筑安装工程的工序,对操作人员的要求很高
此外, 有些岗位和工种, 特别是某些关键特殊的工种,如钢筋工、 焊工、 电工、 物理探伤工、 高空作业工等,均需具备一定的专业知识, 对其要严格实行培训、 考核、 持证上岗制度
(2)对工程所需材料的质量控制 材料控制是提高工程质量的重要保证, 是进行正常施工的条件,也是实现造价控制和进度控制的前提
因此,在工作中要对材料供应商的质量保证能力进行评审,采用招标的方式选择材料供应商,并建立材料供应档案
此外,企业应建立材料运输、 储存管理制度, 避免材料损失、 变质
进入现场的材料、 半成品、 构配件应分类标明其来源、 加工过程、 安装交付后的分部和场所; 应加强对材料质量的检查验收, 严把报检、 准用关, 确保材料、 成品、 构配件质量
(3)对施工机械设备的质量控制 企业应根据施工现场条件、 结构模式、 机械设备性能、 施工工艺和方法、 施工组织与管理、 技术经济等因素,合理配备施工现场的机械设备,以充分发挥其效能
机械设备的选择,应按照技术先进、 经济合理、 生产适用、 性能可靠、 使用安全、 操作方便和易于维修等原则来进行
此外,要贯彻执行机械化、 半机械化与改良工具相结合的方针,突出机械与施工相结合的特色,使机械具有工程的适用性,具有保证工程质量的可靠性, 具有使用操作的方便性和安全检查的可检性
合理使用机械设备,正确地进行操作,是项目施工质量的重要保证
在实践中应贯彻“人机固定”的原则,实行定机、 定人、 定岗位责任的“三定”制度
操作人员必须认真执行各项规章制度,严格遵守操作规程,防止出现安全质量事故
(4)对施工方法的控制 项目经理部编制的施工组织设计, 应由项目经理部技术负责人向参加施工的有关技术人员进行书面交底,并签署技术交底文件作为指导施工的技术依据
在施工过程中,项目技术负责人对发包人或监理工程师提出的有关施工方案、 技术措施及设计变更的要求,应在实施前向各工种施工人员进行书面技术交底
在项目开工前应编制测量控制方案,且须经项目技术负责人批准, 同时应将测量控制方案、 红线桩的效核结果、 水准点的引测结果报项目经理部查验认可后,方能进行施工
在施工过程中,对红线桩、 水准点、 工程测量控制桩等应妥善保护, 严禁擅自移动
建筑物轴线、 标高及关键部位应由专业测量人员测量、 质检员检查、 技术负责人复核, 并填报“测量记录表”及“施工测量放线报验单”,并由监理工程师签认,以确保测量工作的质量
(5)对环境因素的控制 影响工程项目质量的环境因素较多, 有工程技术环境, 如工程地质、 水文、 气象等; 工程管理环境,如质量保证体系、 质量管理制度等; 劳动环境, 如劳动组合、 劳动工具、 工作面等
环境因素对工程质量的影响具有复杂而多变的特点,因此,应根据工程特点和具体条件,对影响质量的环境因素采取有效的控制措施
例如,在冬期、 雨季、 风季、 炎热季节施工时, 应针对工程的特点, 尤其是对混凝土工程、 土方工程、 深基础工程、 水下工程及高空作业等, 要拟定季节性施工保证质量和安全的有效措施,以免工程因冻害、 冲刷等原因而出现干裂、 坍塌等质量问题
对环境的控制还要注意以下几点: 要不断改善施工现场的环境和作业环境; 要加强对自然环境和文物的保护;要尽可能减少施工造成的环境污染;要健全施工现场管理制度,进行合理布置和安排,使施工现场秩序化、 标准化、 规范化,实现文明施工
3、工程竣工验收阶段的质量控制 ( 1)在完成一定数量的建筑产品后,应采取护、包、 盖、 封等措施对其进行妥善保护; 单位工程竣工后, 必须进行最终检验和试验
( 2)单位工程的技术负责人应按编制竣工资料的要求,收集整理材料、 设备、 构件的质量合格证明资料, 各种材料的试验检验资料, 隐蔽工程记录、 施工记录等质量记录, 并整理、 归档
( 3)项目技术负责人要组织项目的技术、 质量、生产等有关专业技术人员到现场进行检验评定,对检查出的施工质量缺陷应立即予以纠正, 并在纠正后再次进行检查,以确保工程质量
( 4)在确认工程质量符合强制性标准设计文件及合同要求后,负责人要向发包人、 监理部提出工程竣工报告,并参加由建设单位组织、 各方主体参与的竣工初验、 验收活动,最后要与承包人签定“质量保修书”和“使用说明书”
参考文献: 【1】 廖庆喜,刘书庆,杨世海. 工程建设项目设计质量控制方案研究【J】. 工程质量, 2007,(05) . 【2】 李少振. 建筑工程中质量管理与控制【J】. 经营管理者, 2010,(21) . 【3】 刘向丽. 建筑工程施工工序质量控制的途径【J】. 赤峰学院学报(自然科学版), 2011,(02) .
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