重力式桥台的主要特点是靠自身重量来平衡外力保持其稳定，因此台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。在砂石料方便的地区，小桥也往往采用。主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。主要组成有台帽、墩身、基础、背墙、锥坡等几部分。

某简支梁桥的U形重力式桥台,平面尺寸为 29 . 8 m × 2 8 . 4 m, 厚度为 5 m, 采用 C3 0混凝土 ,共 3657.7m3,属于大体积混凝土结构。选择确定的施工程序为 :施工准备 → 定位放线→基坑开挖、清理→垫层混凝土→钢筋骨架绑扎→ 模板安装→ 混凝土浇筑→ 养护→桥台附属结构施工。施工中依据大体积混凝土的特性 ,进行了严格的施工控制。从施工的结果来看,取得了很好的效果。

2 . 1 施工准备

为了满足施工的基本条件 , 在施工准备阶段完成交通便道畅通 ;清除杂物 ,场地平整 , 场地面积满足桥台放样要求 ; 施工用水、动力电源到位 ; 履带式挖掘机、混凝土运输搅拌车、混凝土输送泵、振捣器等机械设备进场整修完毕 ,设备运转正常 ; 施工队伍进驻现场 , 机构组建完善 ; 满足施工进度要求的工程材料已完备。

2 . 2 定位放线

测定桥台的中心桩 , 每个桥台各设一组十字控制桩 ,用以控制纵轴和横轴。施工中各种桩位控制点都应标注清楚。测定桥台的横、纵轴中心线,并埋设不少于两个控制桩保留至施工结束。按测量中心线放出开挖边线及基底界线 , 根据现场土质和桥台的实际埋深确定开挖基坑的边坡 , 边坡坡度确为 1∶0.33,计算和放样出基坑开挖的上口尺寸。

2 . 3 基坑开挖、清理

基坑使用人工配合挖掘机开挖。在地面上按照测量放样的尺寸边线 ,以 1∶0.33的边坡坡度机械分层开挖。开挖过程中,在基础范围以外 ,沿四周设置 0.5m× 0.5m临时排水沟 , 四个角处设置 0.8m× 0.8m的集水坑 , 坑底中心和排水沟引向集水坑的坡度为 0.1%～ 0.2%,若有积水及时用水泵排除, 以确保坑底无水。实行跟踪测量, 严格 系及纵横向稳定性进行检查, 验收合格后, 然后回填土进行保湿和保温养护。控制开挖的位置尺寸和坑底标高, 当达到 方能浇筑混凝土。设计标高以上 20cm～ 30cm时 ,采用人工开挖、修整 , 以防止超挖。

2 . 4 垫层混凝土

基底验收合格后 , 进行垫层混凝土施工。垫层混凝土标号 C15,厚度 15cm,抹平养护。待垫层混凝土达到一定强度后（大于5MPa）,放出桥台边缘线（弹墨线）,在适当位置预埋钢筋头 , 以便下一步支撑模板加固之用。

2 . 5 钢筋骨架绑扎

钢筋必须使用有出厂质量证书 , 并且复试合格的产品 , 钢筋表面油渍、油漆、鳞漆、泥浆等污物清除干净 , 平直无局部弯折 , 有损伤、锈蚀严重剔除不用。钢筋加工前 , 对弯曲钢筋调直处理 , 当采用冷拉法进行调直时 , 其冷拉率控制在 :Ⅰ 级钢筋 ≤ 2%,Ⅱ 级钢筋 ≤ 1%。钢筋无裂纹 , 断伤和刻痕。然后按照配筋施工图 , 对钢筋加工,加工成型的钢筋形状尺寸、钢筋直径、钢号等符合设计要求。钢筋绑扎前 , 作好测量工作 , 正确放样,在下层混凝土上用墨线弹出结构尺寸。钢筋的交叉点应采用铁丝扎牢 , 必要时亦可用点焊焊牢。钢筋纵向连接,采用绑扎或焊接 , 接头与弯曲处的距离不小于 10 倍的钢筋直径,也不宜位于构件的最大弯矩处。在钢筋与模板之间设置垫块 , 垫块与钢筋扎紧 ,并互相错开。钢筋焊接方法为闪光对焊或电弧焊 , 在焊接时注意在受力钢筋之间的接头应互相错开 , 在焊接接头中心至长度为钢筋直径的35倍且不小于500mm区段内不能有2个接头,有接头钢筋的截面积占受力钢筋总面积的百分率要 ≤50%。钢筋的位置准确 , 牢固、不偏位。钢筋安装时使用特制的钢筋支架支撑 , 支架支撑在下层钢筋上 , 不得直接支设在模板上 ,安装好的钢筋有足够的刚度和稳定性 , 使钢筋位置在灌注混凝土时不致变动。钢筋制作绑扎严格按图纸和规范（JTJ041-2000）和（ DBJ01-46-2001）要求进行。

2 . 6 模板安装

桥台模板采用多层板拼装 , 多层板的厚度为15mm,模板与竖向支撑之间10cm×10cm厚的方木,中心间距平均为20cm布设;竖向支撑采用 10#槽钢 , 中心间距 60cm 步设 ; 用直径为 20mm 的对拉螺栓将模板固定。模板接缝采用密封海绵条,模板拼装前刷脱模剂。模板安装要求接缝紧密不漏浆 ,内侧光滑平整 ,直顺度满足要求。模板安装完毕后 , 对其平面位置 , 顶部标高。

2 . 7 混凝土施工

重力式桥台属于大体积混凝土结构 ,通过大体积混凝土配合比、水泥水化热试验 , 保证温控效果 , 控制温度裂缝的产生。桥台混凝土温度控制标准 : 混凝土的上下层温差应不超过 20 ℃ , 混凝土内表温差应不超过 2℃ ,混凝土降温速率不超过 2℃ /d。选用水化热低的粉煤灰硅酸盐水泥 ,掺入高性能缓凝减水剂 , 延缓混凝土的初凝时间。得出混凝土的性能指标要求混,凝土抗压强 28d强度大于设计标号 C30,弹性模量（ 28d）E>3.25× 10MPa,坍落度 l6cm～18cm, 含气量 <3 .5% 。水泥提前 6d 入罐 , 延长水泥的存放时间 , 降低水泥的拌和温度 ; 预冷集料 , 堆高骨料 ,堆放时间为 5d以上 ,避免骨料在日照下温度回升 ; 采用地下水拌和混凝土 ; 加快混凝土运输和人仓速度 , 减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升 ; 选择低温时段浇筑 , 混凝土浇筑尽量安排在夜间或阴天施工。

混凝运送土须与施工进度相适应 , 以保证从搅拌混凝土到灌注混凝土的时间 ,不得超过混凝土初凝时间。混凝土到达现场后 , 检查混凝土的和易性和坍落度 , 坍落度控制在 16cm～ 18cm之间 ,混凝土采用泵车入模浇筑。桥台混凝土浇筑时 ,竖向分两次浇筑 , 每次浇注高度为 2 . 5m, 第二次浇筑剩余2.5m。水平分层浇筑,每层铺筑厚度不超过 30cm,并始终保持由一侧向另一侧方向浇筑 , 且下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。使用插入式振捣器 ,振捣移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍,与侧模应保持 5cm～10cm的距离 ,插入下层混凝土 5cm～ 10cm。混凝土内埋设冷却水管通水冷却 , 压泵压水进人冷却水管 ,每根冷却水管的通水流量为16～ 20L/min,确保降温效果。混凝土浇筑一层即通水冷却一层 , 冷却水管内通水时间 14h左右 , 内外温差小于 25℃ 。在通水冷却完毕后,采用同标号的水泥净浆压人冷却管内。

2 . 8 混凝土表面蓄水、保温养护

为使混凝土表面缓慢降温 , 确保混凝土内表温差控制在设计范围内 , 混凝土终凝后顶面开始蓄水养生 ,水深不小于10cm,下层蓄水养护时间 2d～ 3d,上层蓄水养护时间 4d～ 5d。桥台顶面蓄水养护完毕后 ,覆盖塑料薄膜保湿并加盖双层土工布或双层草袋保温养护 ,养护时间不少于 20d。桥台周边模板拆除后 , 混凝土表面贴塑料薄膜

本桥梁工程的重力式桥台 , 按照上述施工程序、施工方法和控制措施进行施工 ,施工质量得到了有效的保障。桥台混凝土结构尺寸准确 , 无裂缝出现 , 并且达到了一次性验收合格的标准。尤其是通过对大体积混凝土的材料选用、施工配合比设计、混凝土拌合与浇注、内部通水冷却、保湿保温养护等措施降低混凝土内外温差 , 从而有效地防止了裂缝的产生。

1 概述

重力式桥台因其构造简单 ， 取材容易 ， 造价较低 ， 在地质条件良好的情况下运用较为广泛 。 但由于其台体多采用石砌 、 片石混凝土或素混凝土等圬工材料建造且结构尺寸较大 ， 并采用现场砌 （ 浇 筑）的办法开展施工 ， 故容易产生裂缝 。 桥台产生裂缝以后 ， 其强度 、 刚度 、 稳定性都受到了一定程度的削弱， 所以必须认真分析产生裂缝的原因 ， 然后采取相应的措施恢复结构的功能 。

2 裂缝种类及原因分析

2.1 桥台前墙中部竖向裂缝

由于地基局部松软导致台身不均匀沉降而产生有关。沥青路面上面层老化最严重，旧沥青针入度很可能低于20，但只要在改建中采用适当的再生技术或用作沥青稳定基层，仍然可以满足力学性能要求。旧沥青路面是否可以再生利用应该以再生后沥青混合料的力学性能和路用性能作为判断依据，适当考虑费用问题，旧沥青的针入度指标只能作为参考指标。此类裂缝，该类裂缝一般下宽上窄，会一直向基础底部延伸。

2.2 桥台表面裂缝

对于素混凝土材料的桥台，混凝土浇筑后常在表面出现裂缝，裂缝规则性不强，但以竖向为主，长短不一，有时附带有横向细而短的裂缝，而形成网状裂缝。此类裂缝产生的主要原因是混凝土的徐变收缩和温度效应。

2.3 前墙与侧墙交接处的竖向裂缝

此类裂缝为重力式桥台最常见的裂缝，危害大，产生原因也较复杂。成因分析：

a）重力式桥台为封闭式桥台，台后填土易积水且桥台填土采用粘性土，使填土内摩擦角增大，从而产生过大的土侧压力，造成前墙或侧墙的外倾，使桥台产生裂缝；

b）部分桥台高度较高，使台后填土高度过高，并在超荷载的作用下，造成桥台的抵抗力不足，使桥台产生裂缝；

c）因台后填土压实度不足，产生填土下沉，造成土体侧向变形，同样会使桥台侧墙与前墙的交接处开裂；

d）施工过程中对台后填土采用重型压路机碾压，导致侧墙或前墙逐步向外倾斜变形，在侧墙与前墙的连接处产生裂缝。

3治理措施

重力式桥台裂缝的修补，主要目的是恢复结构的整体性，保持结构的强度、刚度、耐久性、抗渗性以及结构的美观。较常用的修补表面裂缝的办法主要有：表面封闭修补法；压力注浆修补法。但为了根治病害，仅对裂缝开展表面封闭或填充是远远不够的，必须分析裂缝产生的原因，然后采取相应措施恢复结构的功能。通常采用的处理办法有以下几种：

a）挖除台后填土，重新填料夯实并采取台后排水措施；

b）在桥台前墙和侧墙外浇筑圈梁，浇筑前必须在原台身上打锚筋，使新旧构件连成整体，一同发挥作用；

c）在桥台与侧墙之间穿预应力钢束，施加预应力抵抗对侧墙的土压力，为了抵抗锚固处的局部压力，可以在侧墙外设混凝土框架墙，将锚固位置墙体换成高强混凝土，同时分散锚固点，该措施仅适用于素混凝土桥台；

d）对桥台前墙、侧墙采取挂网处理并锚喷混凝土，对裂缝处设置骑缝钢筋。

4工程实例

牛屯河大桥为合巢芜高速公路上的一座大桥，重力式桥台，采用C20片石混凝土。该桥建成于1995年，于次年通车。在2008年的养护检测中发现该桥台身左右侧墙破损严重，有多条纵横向裂缝，其中侧墙与前墙连接处存在45°斜向裂缝，最大缝宽达10mm，前墙也有竖向裂缝产生。经过约半年的持续观测未发现裂缝有发展，证明结构裂缝已趋于稳定，可以采取处理措施。

4.1 裂缝处理方案选择

根据裂缝现状及原因分析，对不同裂缝采取了以下针对性的措施。

4.1.1 前墙竖向裂缝大多为表面裂缝，缝宽为0.05mm～0.25mm，缝长小于0.6m。对于此类裂缝可采用表面修补的方法，其中小于0.15mm的缝宽采用传统的修补方式 ，即将裂缝表面凿开一条小槽，用水泥环氧树脂砂浆填平；大于0.15mm的缝宽采用压力灌注法，将改性环氧树脂压入混凝土构件内部，利用改性环氧树脂的粘性将已裂开的混凝土重新粘结成为整体。此种方法可将环氧树脂浆充分压入混凝土构件，完全消除混凝土的内部裂缝。少数长直裂缝为基底不均匀沉降造成，缝宽一般为0.3mm～0.6mm，考虑到结构沉降已趋于稳定，对该类裂缝先采用压力灌注法修补，再设置骑缝钢筋，加强对裂缝的约束。

4.1.2对侧墙上的细小裂缝可参照前墙表面裂缝的措施进行处理。对于侧墙与前墙连接处的斜向裂缝，分析其原因，是台后填土不实，经过长期运营土体下沉变形，对侧墙产生挤压力所致。为彻底根治病害，首先挖除台后部分的填土并重新回填、夯实，同时采取台后排水措施；回填结束后对裂缝进行灌浆修补并设置骑缝钢筋；对侧墙及部分前墙进行挂网处理；最后在前墙、侧墙外加设圈梁。

4.2 裂缝修补材料及工艺

4.2.1 使用材料

裂缝修补采用EFN-1055E型弹性环氧树脂，该浆材具有良好的可灌性，可灌至与主缝相连通的0.1mm微细裂缝中。其初始粘度为13MPa·s～16MPa·s，初凝时间为4d～5d，完全固化后的抗压强度可达70MPa～100MPa，压缩变形量为50%～60%。该浆材对混凝土具有良好的粘结强度，实际测定其粘结强度大于3MPa，因此在化学灌浆处理一周后即可投入使用，该浆材曾多次使用于各种大型桥梁及建筑物中，有成功的经验。配套使用的材料和工具有：固化剂、封缝胶、小型空气压缩机、注浆嘴、胶管、手摇式试压泵，500mL和50mL量杯各1个，另配备水勺及胶杯2～3个。

4.2.2 施工工艺

4.2.2.1 裂缝表面修补

修补工序如下：

a ）先在裂缝的口上凿一V 型槽，宽约5mm ～10mm，深约8mm～15mm，槽面应尽量平整；

b）清除混凝土表面的粉尘、油污，用水湿润混凝土表面；

c）用改性环氧树脂填满V型槽，然后对槽口表面进行磨平处理。

4.2.2.2 裂缝灌浆修补

灌浆修补工序如下：

a） 去除结构污垢并用工具开 V 型槽 ， 确定底座安装位置 ；

b） 布设灌浆嘴的原则是缝端及裂缝交叉处均应设嘴 ， 骑缝布嘴 ， 梁内外灌浆嘴宜错开布置 ， 灌浆嘴间距一般为并在裂缝交叉处加200mm～400mm ，设灌浆嘴 ， 如果裂缝实际深度较大 ， 可以设置斜孔或布置多排钻孔 ， 使胶液均匀填满 ， 一条裂缝至少布置 2 个注浆嘴 ；

c） 裂缝勾闭 ， 先用环氧树脂填平 V 型槽 ， 再用油刷蘸上稀环氧树脂胶液涂刷裂缝两边各 6cm～7cm宽处，加贴玻璃布，压紧，赶出其下的气泡，最后在玻璃布上涂一层环氧树脂胶液封面。封闭工作必须保证胶液与混凝土接触的周边密贴，防止漏浆，封闭完成后，应等2d左右，待胶液达到一定强度时才能压浆；

d）试气，在玻璃布或胶泥勾缝的周边涂刷肥皂水，然后向裂缝中充压缩气体，如果肥皂水起泡即为漏气处，对漏气处用环氧胶泥进行封闭，试气时留一个灌浆嘴接充气管，将其余灌浆嘴封好，试气压力应比灌浆压力大0.1MPa～0.2MPa；

e）压浆，将自压注射筒出浆嘴插入注缝浆液中，提升活塞吸入浆液，再将自压注射筒插到注浆嘴上，拉紧手环使皮筋伸长，将手环架在活塞后座上，利用皮筋的弹力，推进活塞使浆液压入裂缝，然后观察相邻的注浆嘴，当流出浆液时，说明两嘴间裂缝已注入浆液，松开手环，将补缝器移到另一个注浆嘴上使用。全部裂缝注完后，一星期就可铲除注浆嘴和封缝材料，清理裂缝表面，压浆顺序一般为自下而上，从裂缝宽处向裂缝细端处依次连续进行，以保证浆液充满缝隙，防止混入空气。灌浆138压力通常控制为0.5MPa～0.6MPa。

4.3 挂网锚喷混凝土施工

4.3.1 打毛并清洗构件表面，凿除表面装饰层及碳化表层。

4.3.2 在构件表面安设锚固钢筋及骑缝钢筋。骑缝钢筋设置施工流程如下：

确定锚固钢筋位置→钻孔→清洗→注入环氧砂浆→插入骑缝钢筋→表面抹环氧树脂砂浆防锈→养生。

4.3.3安设补强钢筋网，钢筋周围应有足够的间隙，以便喷射混凝土能完全包裹钢筋，注意将钢筋网牢固地绑扎或点焊在锚固筋上，以免喷射混凝土混合料时位置产生移动。

4.3.4 喷射混凝土

喷射工序如下：

a）首先检查喷射机是否正常，同时用高压水冲洗掉打毛时剩余的碎碴，并充分湿润受喷面；

b）干喷法为将水泥、砂子、骨料按试验配合比在干燥时充分拌和，内掺一定比例的速凝剂（一般按水泥质量的2%～5%控制），然后送进干喷机；

c）湿喷法为按试验配合比将材料加水拌和成混凝土混合料，然后送进湿喷机内；

d）喷射混凝土喷嘴与受喷面的距离一般为0.8m～1.5m，距离过大将增加回弹量，并降低密实度，从而也降低强度，喷嘴应尽量与受喷面垂直，否则会降低混凝土的密实度，当对配有钢筋网的受喷面进行喷射时，喷嘴应与受喷面更靠近一些，且与垂直方向稍偏离一个小角度，以便获得较好的握裹效果，同时便于排除回弹物。

4.3.5 表面整修

喷射面自然整平，不论从结构强度和耐久性方面来讲，都是可取的。喷射面过于粗糙，对于要求表面光滑和外形美观的桥孔，需要及时修整。一般可在喷射混凝土初凝后（即喷射后15min～20min）用刮刀将设计线以外多余的材料刮掉，然后再喷或抹一层砂浆；也可在喷射面上直接喷或抹一层砂浆。

4.3.6 喷射混凝土的养生

喷射混凝土终凝2h后，应及时喷水养生，养生时间应不少于7d。对水泥含量高、表面粗糙的薄层喷射混凝土结构的养生，是确保强度形成和避免其表面开裂的重要措施。

5结语

对牛屯河大桥裂缝修补的工作完成后，养护部门对裂缝的长度、宽度等进行了为期一年的连续观测，所有裂缝均没有继续发展，同时也没有新的裂缝产生。可见以上治理重力式桥台裂缝的方法是可行的、有效的。工程实际中，重力桥台开裂的原因往往是多方面的，所以加固和治理的方法也应该综合考虑，以彻底消除工程隐患，保证桥台继续发挥作用。