桥墩火损后的检测与消害处理

陈东恩

摘要：文章介绍了回弹-超声法在对火灾中受损墩柱进行检测与评价时的应用，同时对修复方案的制定与施工工艺进行了简单介绍。

关键词：墩柱；火灾；回弹；超声波；检测

中图分类号：TU974 文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）01-0081-02

在某高速公路工程的大桥施工中，因工人焊接湿接缝钢筋时落下的焊渣点燃桥下的土工格栅引起大火，大火燃烧时间约为20分钟，使其中一根墩柱被烧伤。为对受损情况进行深入了解，以便制定相应对策措施，对烧伤部位进行了检查监测检测。检测使用了回弹法和超声波法综合进行。

一、墩柱检测

（一）外观检查

1．本次火灾中主要受损墩柱为5-4#，实际检查中发现，该墩柱从地面到墩顶范围内均有不同程度的过火现象，主要破损在5-4#墩柱的北面，混凝土的状态表明受热温度局部应达500℃以上。

2．墩柱烧损区约占整个墩柱表面50％面积，主要在5-4#墩柱的北面，大部分表面烧伤层已凿除，实测最大深度约5cm，桥墩主筋、箍筋外露。

（二）超声波、回弹检测

墩柱超声波测试采用径向对测法测试。为便于分析对比，分别在正常墩柱5-3#墩柱东西面、南北面；受损墩柱5-4#墩柱的东西面、东西面、南北面进行了测试，表1为5-3#正常墩柱超声波测试结果；表2为5-4#受损墩柱东西对测超声波测试结果；表3为5-4#受损墩柱南北对测超声波测试结果；表4给出了5-3#正常桥墩混凝土回弹值及声速测试结果；表5给出了5-4#受损桥墩混凝土回弹值及声速测试结果。

分析表1～5中的实测数据可得：

1．正常墩柱的实测波形良好，为受损墩柱的评定提供了很好的参考值。

2．受损墩柱在测试前已将大部分受火疏松的混凝土进行了凿除（多数部位已露出了箍筋和主筋），部分测点是在凿除后的混凝土面上经打磨后布置的测点（如南北对测测点1#～21#）。

从这些测点测试结果看，除个别测点波形不太好外，多数测点波形完好，这说明受损墩柱内部混凝土状态完好，本次火灾对墩柱内部混凝土影响甚微。个别波形不太好的测点恰恰为烧伤混凝土凿除不彻底或未凿除的部位，这也进一步说明了以上判断的正确性。

3．墩柱烧伤程度上部小于下部，北面大于南面，南面受灾较为轻微。墩柱最大受损深度局部约5cm。

综上所述，受损墩柱受灾为表层病害，火灾对墩柱内部混凝土影响甚微，从受灾范围及程度判断，墩柱经加固补强后可以继续投入使用。

二、加固方案

墩柱受伤较为严重，但其内部混凝土受火灾影响甚小，混凝土受损深度不是很深（最深处约5cm），其加固维修可本着恢复和适当补强的方式。可采用下面方案进行加固：

凿除受伤混凝土（凿除深度以露出新鲜混凝土为准，但要注意保护主筋），在墩柱外加设钢筒（厚度为10mm，比墩柱稍矮、直径可稍大），以此作为外模板，在其内浇注自流免振捣混凝土。

三、加固效果计算

根据上述整体计算结果，加固效果分析通过截取5-4号墩墩柱（4.5米）进行局部计算，计算墩柱加固补强后的受力状况。

计算模型中墩柱混凝土采用实体单元solid45，钢箍采用板壳单元shell63（Keyopt(1)=0，板壳单元）。材料参数均按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62－2004）取值。

墩柱（30号混凝土）：Ec＝3.0×104MPa，泊松比vc＝0.2；

钢箍（A3钢）：Es＝2.1×105MPa，泊松比vs＝0.3；

经过建立有限元模型计算得出结果可以看出，墩柱在加固补强后能满足受力要求，钢箍的等效应力（Von Mises应力）均在40MPa以下，混凝土竖向应力SY（压应力）均小于为10MPa（墩柱混凝土设计标号为30号，大于10MPa的为边界约束引起的局部应力，实际中不会存在）。

四、自流免振捣混凝土工艺

（一）性能特点

自流免振：按规定的配合比混合，加水搅拌均匀后，即可施工，不需振捣，操作方便。

增强：可以提高砂浆和混凝土强度10MPa以上。

微膨胀：以保证密实填充灌注孔隙。

（二）施工

将每种料按配合比正确计量，倒入搅拌机，干搅1分钟，再倒入水，搅拌1～2分钟。搅拌过程中，若发现拌和料偏稀，可采用加入干料的方法调和，直到稠度适中；太干时可加少许水，再搅拌均匀即可。严禁用太稀的料施工。以拌合料均匀、能顺利自流，且表面无剩余水为准。可以先加入4/5的水，最后根据稠度分两次加入剩余水，以防止一次性加水量偏大。同时建议先按干料配合比搅拌一定量的混合料，装袋备用，用于用水量偏大时，调和稠度。需要强调的是，现场使用的砂含水率不同，或温度风速等环境因素的影响，可能导致实际用水量与实验室提供的用水量有差异，必须根据实际情况及时调整。

（三）注意事项

1．此材料对水比较敏感，特别是达临界点后，很小的加水量可能导致流动性变化很大，因此一定要严格控制加水量；同时控制相同的搅拌时间，延长搅拌时间，料变稀。

2．河砂里存在一定的大颗粒，施工前要过5mm的方孔筛。

3．施工前可在实验室里按提供的配合比复配，确定精确的用水量；材料用量MS掺和料量为0.25t/m³。

参考文献

[1]混凝土与钢筋混凝土施工手册[M]．北京：冶金工业出版社，1998．

[2]桥梁施工工程师手册[M]．北京：人民交通出版社，1999．

[3]GB50204-1992．混凝土结构工程施工及验收规范[M]．

[4]建筑基桩检测技术规范[M]．JTJ106-2003．

[5]公路桥涵地基与基础设计规范[M]．JTJ024-85．