市政道路桥梁工程中关于沉降的问题

文／冯新安 北京住总集团有限责任公司市政道桥工程总承包部 北京 100000

引言：

当今社会，科技发展带动了整个社会各个领域经济效益的提升，建筑行业中，路桥作为基建当中的重要一环，其主要目的就是确保社会发展，同时尽量充分发挥建筑的使用功能，做好道路桥梁系统的建设。但是我国的桥梁建筑依旧存在着许多问题，需要人们解决，这些问题分为两个方面：设计方面和建筑方面。

1、桥梁道路设计

1.1 桥梁设计的注意事项

公路桥梁的设计能够影响到公路桥梁建设工程的质量，这就需要我们对公路桥梁进行设计时要依据准确的结构计算，还要在构造时有合理的解决办法。这不仅要考虑到在施工和使用时产生的各种负载重力，还要考虑到在使用时遇到的各种自然条件下，可能产生的负面影响。针对于不同的地区和不同的地形，就要考虑到一些特殊的在使用时和自然条件恶劣时产生的一些因素。

1.2 桥梁设计存在的问题

1.2.1 桥梁设计方案不够合理

对于桥梁来说，在使用时，桥梁的上面通常会受到很大的负载，所以这就要求使用的桩基在使用时具有很好的稳定性和较强的承载能力，钻孔灌注桩正好具备了这些特点，桥梁桩基的设计对工程质量等方面有很大的影响。通过以往的工程试验证明，当岩面较平整，桩的嵌岩深度h＞2d 时，桩侧嵌固力约占总荷载50%以上。随着嵌固深度增加。承载力也随之增大。但嵌固深度增加，承载力也随之增大。嵌固深度h＞3d 时，承载力增长不大。《公路桥涵地基与基础设计规范》中计算单桩轴向受压容许承载力的公式中没有对桩嵌入基岩深度规定限值。也没有随嵌入深度值增大而设定相关的折减系数。因此，在桩基设计实践中，当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时，不妨考虑加大桩径。

1.2.2 设计无法达到相关要求的标准

我国设计人员，对桥梁公路进行设计时，大多只考虑了强度而忽略了公路桥梁结构的耐久性；考虑强度的极限值而忽略了使用的极限值。而对于公路桥梁来说，使用时的质量是最重要的；只看重对结构的建造，对结构维护这一层面没有引起重视。面对实际设计问题，耐久性只被当作一种概念。使用年限也没有准确的标准，在结构设计方面也没有足够的耐久性的考量。认知的偏差，体现在质量和使用年限上，就是失之毫厘差之千里。

1.2.3 桥梁设计研究不透彻

桥梁设计是一个非常复杂的系统工程，设计中存在的缺陷问题值得我们重视和思考。根据具体的项目条件做出科学合理的工程设计，桥梁设计应在设计理念，结构体系和构造细部等方面做好防患设计，尽量减少设计缺陷以降低安全隐患。桥梁设计缺陷的诱因：1.桥梁节点存在设计薄弱环节，尤其是城市高架桥。2.地理条件处理不当，对地质情况认识不够，措施不到位。3.特殊造型桥梁设计，追求美观而不符合受力的结构设计。4.疲劳破坏考虑不够，研究不够。5.缺乏相关结构试验，很少见到结构试验的资料，尤其是非标准桥梁，以及桥梁节点，桥梁实体破坏〉模型试验〉模型计算〉理论计算〉各种假设。这些因素都会影响到结构的的安全性和耐久性。现如今，我们建造好的公路桥梁虽然都符合了规范所要求的强度，却在未来使用的10年内，大概率会出现各类问题。

1.3 主要对策

道路桥梁设计中，要考虑周边环境，桥梁尺寸，规模，使用材质，结构设计等，建造周期，成本，设计使用年限等。安全性是桥梁设计的大前提和重中之重。桥梁设计时必须考虑到不断增加的车速，车重，车流量，同时兼顾温度，地形，地质地貌，优先确保设计容量充分，足够，确保桥梁的安全性。桥梁设计也要考虑到其经济性。在满足结构安全的大前提下，考虑到降低造价，减小地方财政负担。桥梁设计中，其输送功能，交通组织功能也非常重要。例如立交桥，桥上桥下均有比较大的车流量，需要考虑到下行车辆撞击桥墩的危险性。桥梁也同时体现设计理念，尽可能与周边景观相融合，取得设计一体的效果。

2、桥梁道路建设——沉降问题

沉降问题是道路桥梁建设当中遇到的最常见的问题，对于这个问题，以下从成因及处理措施两个方面进行分析。

2.1 成因

2.1.1 混凝土材料质量所导致的沉降

在施工过程中，混凝土的配料需要施工单位进行科学计算和合理的实验得出。首先，水泥强度的变化会影响混凝土的强度。施工单位应该按照公式计算，当水灰比等相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高，混凝土施工时不能用错水泥标号，一般的水泥标号选用应当与混凝土的强度相适应。其次，需要合理调整好混凝土施工的配合比例，找出混凝土组合材料之间最适合本次工程的比例，生产出优质的混凝土。实验室得出的配合比是以干燥状态材料为基础，而施工工地的砂石骨料都还有一定水分，会改变产品之间的相适应性，对于混凝土的强度和其他性能也都会产生不同程度的影响，施工时要根据砂石含水的情况进行修正。因此，混凝土的材料配料不正确易导致沉降的产生。

2.1.2 钢筋锈蚀而引起的沉降

作为道路桥梁结构中最为重要的支架，钢筋一直是被大量使用的材料，钢筋会因为不良的使用条件、不当的使用方法和各种环境造成的污染，产生锈蚀，钢筋锈蚀已经成为了普遍现象。钢筋锈蚀会影响道路桥梁的使用性和持久性，锈蚀严重会降低道路桥梁的承载力，使之过早产生破坏，大量混凝土结构由于钢筋锈蚀，安全问题得不到保障，使之不得不被拆除或者维修，造成巨大的经济损失。

一般的状况下，由于混凝土内部的PH 值为12 左右，在这个环境下，钢筋周围会形成一种保护膜，称之为钝化膜，这种膜可以保护钢筋不被锈蚀。而这种钢筋表面的钝化膜的稳定性主要取决于周围混凝土的PH 值，即酸碱值。混凝土在碳化作用下，钢筋因原先在碱性介质中生成的钝化膜被破坏而渐渐失去保护作用，导致钢筋锈蚀。当酸碱值大于十时，钢筋的锈蚀速度相对较小，但是当酸碱值小于四时，钢筋的锈蚀速度会以肉眼可见的速度上升。现代科学家证明钢筋锈蚀是从酸碱值达到11.8 的时候开始的。这时的钢筋的钝化膜分子结构已经开始不再稳定，并且被酸碱逐渐破坏，在氧和水的作用下，钢筋表面发生化学反应，先形成小部分锈斑，最后这些锈斑会连接成一大片的锈蚀，造成钢筋锈蚀，由于锈蚀后的钢筋体积会发生膨胀，结果导致混凝土开裂，最后大量混凝土开裂的缝隙拼接在一起，就会使道路桥梁产生塌陷沉降。

2.2 沉降问题控制

2.2.1 建筑材料控制

在桥梁混凝土施工过程中，由于气流的温度波动和混凝土收缩时所产生的过热温度应力和收缩应力,水化热问题很严重,水化热,指的就是水化合时所释放出的热。降低了水化热,可采用钢筋混凝土,也可采用钢筋"双掺"(掺有粉煤灰、掺有外加剂)。合理地选择混凝土的配合比尽量减少或增加单位水泥的使用量,在充分满足建筑设计的要求及保证施工质量的必要前提下,尽量减少对单位水泥的使用量,采用中、低热水泥来降低建筑混凝土的水化热。另外还可以降低钢筋混凝土出机口的温度,,主要就是可以降低石子的入风口对混凝土的出风口温度所影响最严重的石头入风口温度与拌合水的温度。实验结果表明,石子的温度每下降一度,混凝土输入机口的温度就可以直接下降0.5 摄氏度,水温每下降一度,混凝土的温度就可以直接下降0.2 摄氏度。通过建立合理有效的混凝土温控技术措施,从而有效地控制了沉降。

2.2.2 钢筋除锈

工人使用打磨机钢丝刷砂纸等工具对生锈的钢筋进行打磨除锈这种方法属于人工除锈，需要大量的人力操作，虽然简单，但非常费时费力，且除锈效率特别低，除过锈的钢筋其性能也会有所下降，只适用于钢筋数量较少，而且钢筋生锈时间短的情况。机械除锈所采用的主要设备有钢筋除锈机、干式喷砂机和水喷砂机，其原理都是直接将钢筋表面的已经锈蚀的钢材进行铲除或者抛光。根据表面锈蚀程度的不同，可以选择不同的机械除锈机。化学除锈主要使用钢筋除锈剂，其中盐酸草酸型除锈剂其方法简单，见效快，成本也较低，得到大量使用，但是这种类型的钢筋除锈剂有非常大的腐蚀性，容易破坏钢筋的质量，影响钢筋混凝土的强度。同时，由于这类除锈剂属于酸碱性，对于钢筋的损害较大，使得钢筋返锈也非常快。所以对于除锈剂的选择，要选择有机酸，没有辐射，既不会影响钢筋的质量，又能够提升钢筋的牢固性。同时还要选择具有防锈性的除锈剂，即除过锈后，在室外自然状态下两到三个月不会发生反锈，使得钢筋表面产生钝化膜，安全牢固。只用化学除锈是不太彻底的，需要综合采用机器除锈和人工除锈方法，先将表面比较厚的镀锈层打磨掉，然后再进行化学除锈。

结语：

更多国家对于桥梁修建有更高的要求，许多桥梁技术正逐渐趋向成熟化发展。这对于桥梁设计师来说，对桥梁系统设计做到思虑周全是设计师必须要掌握的。在此基础上对桥梁设计的环保性和严谨性也提出了要求。进行合理的桥梁设计，提高建筑桥梁设计的优越性，保证桥梁系统的安全和质量。只有从根本上根除道路沉降问题产生的原因，才可以使道路沉降这一问题得到解决。