崔 綱

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

試論P(yáng)C箱梁橋裂縫及修補(bǔ)措施

崔 綱

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

介紹了PC箱梁橋常見的裂縫形態(tài)，針對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因，從表面封閉法、壓力注漿法、充填法等方面，闡述了PC箱梁橋裂縫的處理措施，從而保障橋梁施工的質(zhì)量及橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。

PC箱梁橋，裂縫，壓力注漿法，充填法

0 引言

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，大跨徑PC箱梁橋因?yàn)榫哂袆偠却螅巫冃?，抗風(fēng)抗震性能高，經(jīng)濟(jì)耐久等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于30-350 m跨度的橋梁建設(shè)。PC箱梁橋的裂縫對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全、使用壽命、整體美觀等方面都會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的不良后果。但是在施工和使用過程中，由于受到氣候、氣溫、材料、工藝等因素的綜合作用，PC箱梁橋必然會(huì)出現(xiàn)裂縫。如若未能及時(shí)有效地把裂縫修補(bǔ)起來(lái)，必然會(huì)給參建單位的聲譽(yù)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。

目前已知的造成PC箱梁橋產(chǎn)生裂縫的原因主要有：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、施工操作、養(yǎng)護(hù)管理、材料應(yīng)用、外部環(huán)境等。本文對(duì)PC箱梁橋裂縫以及修補(bǔ)措施做一個(gè)探討，希望能夠在公路橋梁行業(yè)內(nèi)起到一定的借鑒作用。

1 PC箱梁橋的常見裂縫形態(tài)和原因

1.1 腹板裂縫

腹板裂縫分作斜向裂縫、水平裂縫、水平斜向組合裂縫三種形態(tài)。

1)斜向裂縫：一種是受主拉應(yīng)力影響，造成腹板結(jié)構(gòu)受力薄弱，裂縫多發(fā)于懸臂束和連續(xù)束的錨固區(qū)之間，縫寬在0.12 mm左右，圍繞中性軸呈近處寬遠(yuǎn)處窄的“棗核”分布特點(diǎn)；另一種是受到錨后拉應(yīng)力影響，造成縱筋齒板錨后局部拉應(yīng)力超限而產(chǎn)生斜向裂縫，多發(fā)于施工接縫處，另外這與混凝土強(qiáng)度不足也有一定關(guān)系。

2)水平裂縫：受豎向正應(yīng)力影響，同時(shí)因?yàn)闄M隔板設(shè)置過少、箱壁過薄過小或箱梁內(nèi)外溫差過大導(dǎo)致箱梁扭轉(zhuǎn)變形而產(chǎn)生。多發(fā)于邊跨端部附近及中跨腹板上緣。

3)水平斜向組合裂縫：受豎向正應(yīng)力和主拉應(yīng)力的共同作用，多發(fā)于邊跨支座附近或中跨，其中水平裂縫一般出現(xiàn)在腹板上緣，斜裂縫約呈45°分布。

幾種常見的腹板裂縫示意圖如圖1～圖4所示。

1.2 混凝土崩裂

造成混凝土崩裂的主要原因有：

1)拉筋不到位。箱梁底板上下緣的橫向鋼筋布置設(shè)計(jì)不合理；施工時(shí)圖方便拉筋布置數(shù)不足、施工不到位；防崩鋼筋缺失；定位鋼筋不足數(shù)。

2)混凝土質(zhì)量?；炷临|(zhì)量不合格導(dǎo)致強(qiáng)度不夠；澆筑時(shí)振搗不實(shí)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力不夠；養(yǎng)護(hù)不到位導(dǎo)致張拉程度不足。

1.3 箱梁翼板和底板縱向裂縫

箱梁翼板出現(xiàn)縱向裂縫主要是因?yàn)樵趶埨A(yù)應(yīng)力施工中應(yīng)力傳遞角度不合適，導(dǎo)致壓應(yīng)力盲區(qū)的出現(xiàn)，當(dāng)橫向鋼筋的拉應(yīng)力集中于壓應(yīng)力盲區(qū)的時(shí)候，容易造成翼板開裂。

底板出現(xiàn)縱向裂縫主要是底板混凝土澆筑溫度不均勻產(chǎn)生了自平衡應(yīng)力，該應(yīng)力集中于箱梁底板而使底板混凝土下緣出現(xiàn)縱向開裂。另外，如若底板預(yù)應(yīng)力筋束設(shè)計(jì)厚度偏小，橫向鋼筋偏細(xì)，布置數(shù)量不足，連接定位不精準(zhǔn)，即使混凝土澆筑控制的比較好，也會(huì)因?yàn)闊o(wú)法承受合理的應(yīng)力而造成開裂。

1.4 箱梁上翼緣板橫向裂縫

上翼緣板橫向裂縫多發(fā)于上翼緣板端部，其主要原因是端部是預(yù)應(yīng)力盲區(qū)，容易因?yàn)槭芰Σ痪霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象。

1.5 零號(hào)塊裂縫

零號(hào)塊因?yàn)楦叨却?、體積大，需要經(jīng)過多次澆筑才能定型，每一次澆筑都會(huì)受到前面成型混凝土塊的影響和限制，在腹板上部多發(fā)豎向裂縫，在頂板多發(fā)水平縫，嚴(yán)重者還會(huì)在底板或橫隔板門洞處出現(xiàn)裂縫。

1.6 施工接縫處豎向裂縫

PC箱梁橋的跨度一般都比較大，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)一次性整體澆筑完成施工。在分節(jié)段澆筑或分節(jié)段拼裝的過程中，因?yàn)閽旎@剛度不夠，形變尺寸超出范圍；混凝土澆筑程序不科學(xué)等原因而導(dǎo)致節(jié)段處混凝土開裂，開裂紋路多呈豎向。

2 PC箱梁橋裂縫的處理措施

我國(guó)JTG D60—2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定：全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)裂縫；在正常氣壓下，B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件，在一類、二類環(huán)境下不得超過0.2 mm，在三類、四類條件下不得超過0.15 mm；在侵蝕性氣體或者海洋大氣環(huán)境下，鋼筋混凝土構(gòu)件不應(yīng)超過0.1 mm，B類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不能應(yīng)用于該環(huán)境。

眾所周知，在預(yù)應(yīng)力澆筑施工中不可能完全避免裂縫的出現(xiàn)，所以，在PC箱梁橋的施工過程中一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，就必須采取正確的修補(bǔ)方法進(jìn)行處理。

在PC箱梁橋的預(yù)應(yīng)力澆筑施工中，由于受季節(jié)氣溫變化的影響，在混凝土攪拌、施工養(yǎng)護(hù)、掛籃前移等工序中不可避免地出現(xiàn)了誤差，造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。我們可以針對(duì)不同性質(zhì)的裂縫，采取以下方法進(jìn)行有效的修補(bǔ)，以達(dá)到工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

修補(bǔ)準(zhǔn)則：組織技術(shù)人員對(duì)裂縫進(jìn)行普查，精準(zhǔn)測(cè)量裂縫的各項(xiàng)指標(biāo)，繪制出裂縫分布圖，根據(jù)裂縫寬度、深度、長(zhǎng)度、所處環(huán)境、變化趨勢(shì)等特點(diǎn)，制定有針對(duì)性的修補(bǔ)方法。在實(shí)際工作中，我們一般采用下面四種修補(bǔ)方法:

1)表面封閉法。

表面封閉法適用于表面微細(xì)裂縫，裂縫寬度小于0.15 mm的稱作微細(xì)裂縫。表面封閉法可以完全處理好表面裂縫，但是不能阻止內(nèi)部裂縫的發(fā)育。

表面封閉法的施工工藝有以下五個(gè)步驟：

第一步，使用鋼絲刷沿裂縫走向刷洗、打毛出單側(cè)寬度5 cm左右的清潔區(qū)；對(duì)多條裂縫并存的區(qū)域，需要清理出單側(cè)8 cm～10 cm的寬度。

第二步，使用槌鑿等工具將裂縫周圍的疏松土塊和砂粒鑿除，直至露出密實(shí)的內(nèi)部混凝土。

第三步，使用丙酮或酒精在混凝土表面反復(fù)擦拭，保證徹底清理干凈表面灰塵。

第四步，待丙酮或酒精揮發(fā)后，在裂縫處反復(fù)涂刷裂縫修補(bǔ)膠，將涂刷厚度控制在1 mm左右。

第五步，檢查施工質(zhì)量，對(duì)于涂刷不飽滿或涂刷開裂的地方及時(shí)做二次修補(bǔ)。另外應(yīng)該關(guān)注修補(bǔ)處的色差，以保持建筑的整體美觀。

2)壓力注漿法。

壓力注漿法是利用壓縮空氣將樹脂材料或水泥漿料注入裂縫的修補(bǔ)辦法，適用于寬度為0.2 mm～0.5 mm的裂縫。該方法可以有效阻止裂縫的繼續(xù)發(fā)育。

壓力注漿法的施工工藝有以下五個(gè)步驟：

第一步，使用鋼絲刷和槌鑿等工具，清除裂縫表面周圍的灰塵和松散混凝土組織；使用空氣壓機(jī)向裂縫內(nèi)部吹注壓縮空氣，清理裂縫內(nèi)部；使用丙酮反復(fù)擦拭裂縫周邊，單側(cè)寬度5 cm。

第二步，在裂縫端點(diǎn)沿著裂縫方向埋設(shè)灌膠嘴，使用建筑膠在灌膠嘴周圍刷涂厚度為5 mm的密封層，把灌注嘴固定住。

第三步，使用環(huán)氧膠泥、環(huán)氧樹脂膠布沿著裂縫走向進(jìn)行覆蓋封閉，使用空氣壓縮機(jī)再次噴吹封閉后的裂縫，確保完全封閉。

第四步，開始灌注環(huán)氧樹脂漿液，待壓力達(dá)到0.2 MPa～0.4 MPa的灌注壓力時(shí)保持住，直至裂縫不再吸漿視作灌膠結(jié)束，然后延遲5 min，停止灌漿。

第五步，待膠液初凝不再流動(dòng)的時(shí)候，拆除灌膠設(shè)備，灌膠嘴處一般使用快速固化膠做抹平密封處理。檢驗(yàn)手段可以向灌膠裂縫泵壓空氣、清水，也可以鉆取巖芯抽檢。

3)充填法。

充填法是在裂縫處開鑿U型槽，通過向U型槽填充修補(bǔ)材料，對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)的方法。充填法一般適用于寬度大于0.5 mm的裂縫。填充材料一般選用環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠、水泥、砂。其配比為：10∶3∶12.5∶28(體積比)。另需適量丙酮作為稀釋劑，隨時(shí)使用。充填法的缺點(diǎn)是施工工程量較大，優(yōu)點(diǎn)是修補(bǔ)效果最穩(wěn)固。

填充法的施工工藝有以下三個(gè)步驟：

第一步，清理需要修補(bǔ)的裂縫及周邊，對(duì)于裸露出鋼筋的地方，還需要對(duì)鋼筋做除銹處理。

第二步，調(diào)配填充材料，對(duì)U型槽進(jìn)行填充，待其稍干后，用毛氈、麻袋等進(jìn)行覆蓋，在完全初凝后，用水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

第三步，檢驗(yàn)，檢查是否有修補(bǔ)遺漏的地方，檢查填充修補(bǔ)處是否有裂縫存在。對(duì)于不合格者，進(jìn)行二次修補(bǔ)。

4)其他方法。

對(duì)于寬度小于0.15 mm的表面裂縫，還可以采用涂抹滲透性防水劑的方法做防水堵漏之用。該方法可以阻擋雨水滲入裂縫，但是耐久性相對(duì)較差，后期維護(hù)頻率增加。

對(duì)于寬度為0.2 mm～0.5 mm的裂縫，可以使用日本SHO-BOND公司研制的BL-GROUT膠進(jìn)行快速灌注。該膠具有可塑性好、收縮率小、滲透性強(qiáng)、耐久性高、固化快等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)費(fèi)用高、操作時(shí)間不易控制。

3 結(jié)語(yǔ)

在PC箱梁橋施工過程中，裂縫是不可避免的。裂縫的表現(xiàn)形態(tài)和產(chǎn)生原因是多種多樣的，都會(huì)對(duì)橋梁施工造成負(fù)面影響。因此，作為施工者，必須重視裂縫修補(bǔ)問題，認(rèn)真勘查裂縫，采取科學(xué)方法，對(duì)裂縫進(jìn)行有效修補(bǔ)，提高工程質(zhì)量，維護(hù)單位信譽(yù)。

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Discussion on the crack and repair measures of PC box girder bridge

Cui Gang

(ShanxiTransportationSciencesInstitute,Taiyuan030006,China)

This paper introduced the common crack types of PC box girder bridge, according to the causes of cracks, from the surface sealing method, pressure grouting method, filling method and other aspects, elaborated the crack treatment measures of PC box girder bridges, so as to guarantee the quality of bridge construction and the safety of bridge structure.

PC box girder bridge, cracks, pressure grouting method, filling method

1009-6825(2017)21-0141-03

2017-05-13

崔 綱(1982- )，男，工程師

U445.7

A