鋼筋砼連續箱梁梁體裂縫成因分析與處治措施

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摘要：鋼筋砼連續箱梁梁體出現裂縫已成為營運高速公路鋼筋砼連續箱梁橋梁的一種普遍性病害，結合對廣東粵東某高速公路多年的檢測工作，對該高速公路鋼筋砼連續箱梁橋梁梁體出現裂縫所產生的原因進行分析，探討提出該類病害的處治方法。

關鍵詞：鋼筋砼連續箱梁；梁體裂縫；成因分析；處治措施

0 引言

目前在我國的高速公路建設中，鋼筋砼連續箱梁已經被廣泛應用。然而，隨著我國經濟的快速發展，高速公路的交通量也越來越大，重載車也隨之增多，受荷載沖擊等因素的影響，鋼筋砼連續箱梁底板、腹板及翼板出現了裂縫，且部分裂縫相連接，形成了“L”型或“U”型裂縫，這對橋梁結構使用的安全性和耐久性造成嚴重的影響。

廣東粵東某高速公路作為廣東省通往山區高速公路的重點項目之一，自2003年建成通車以來，隨著通車時間增長、交通量的增長以及重載車輛的增加，該高速公路鋼筋砼連續箱梁的橋梁梁體出現了不同程度的裂縫，且病害的發展有日益嚴重化的趨勢。

為此，本文在分析鋼筋砼連續箱梁病害特征的基礎上，結合該高速公路鋼筋砼連續箱梁病害處治及處治后的檢測工程實踐，探討提出鋼筋砼連續箱梁裂縫的處治方法。

1 鋼筋砼連續箱梁梁體裂縫特征分析

通過對粵東某高速公路鋼筋砼連續箱梁橋梁的檢查發現其底板、腹板及翼板均出現不同程度的裂縫，結合檢查結果進行分析，產生裂縫的鋼筋砼連續箱梁具體以下特征：

（1）在出現裂縫的鋼筋砼連續箱梁橋梁中，底板橫裂多數分布在梁體的1/4L～3/4L處，裂縫寬度在0.08～0.14mm之間，呈密集斷續通長分布，裂縫間距為15～25cm，且靠近腹板側的裂縫寬度比較大；底板部分裂縫與腹板豎裂或翼板橫裂相連，形成“L”型或“U”型裂縫；采用鋼筋保護層測試儀對底板的鋼筋進行掃測發現出現橫向裂縫多數為底板橫向鋼筋對應處。

（2）腹板豎裂也多數分布在梁體的1/4L～3/4L處，裂縫寬度在0.1～0.26mm之間，裂縫多數呈下寬上窄分布，且跨中附近的裂縫寬度比較大，部分裂縫與底板及翼板裂縫相連。

（3）翼板裂縫分布較為分散，多數位于模板縫附近或是模板縫中部，裂縫靠近腹板頂部附近寬度比較大。

2 鋼筋砼連續箱梁無損檢測結果

為進一步了解梁體產生裂縫的原因，對產生裂縫的橋梁進行了無損檢測，以便根據檢測結果對裂縫進行分析，檢測結果具體如下：

（1）鋼筋砼連續箱梁混凝土設計強度為C30，采用回彈法測量梁體的混凝土強度，其混凝土實測強度均大于設計強度，混凝土強度滿足設計要求，但砼強度分布比較不均勻。

（2）測量了箱梁的鋼筋分布情況及凈保護層，檢測結果表明鋼筋間距和設計基本吻合，但鋼筋凈保護層厚度與設計值相比局部略顯偏薄。

（3）對混凝土的裂縫深度進行了測量，檢測結果表明裂縫深度多數在3～5mm之間，個別裂縫最大深度為10mm，屬于結構物的淺表層裂縫。

3 鋼筋砼連續箱梁裂縫主要成因分析

3.1 設計方面的原因

（1）該高速公路原設計標準所采用的荷載標準為《公路橋梁設計通用規范》汽車- 超20，掛車- 120 的設計荷載標準值。然而，隨著我國經濟的快速發展，交通量日益增大，通行于該高速公路橋梁的荷載也越來越大，超載現象時有發生，在不斷增大的交通量和超限運輸重載沖擊作用下，跨中梁底及附近承受較大正彎矩致使梁體出現開裂現象。

（2）由于連續箱梁骨架鋼筋多，骨架鋼筋的安裝位置、箍筋制作、安裝等均難達到設計要求，導致箱梁各肋鋼筋骨架受力狀態存在人為的不均勻與不一致，降低結構的承載能力，同時骨架鋼筋內的砼難以振實，箱梁砼強度不均勻是一個比較突出的問題，既影響鋼筋與砼粘結力，也影響箱梁的總體剛度，使箱梁的實際承載能力降低[4]。

3.2 施工方面的原因

（1）連續箱梁是通過搭設滿堂支架進行現澆施工，施工時未按設計要求對支架采用全段預壓就進行澆筑砼，導致支架隨著澆筑砼重量的加大而發生不均勻下沉和變形而產生裂縫；在澆筑完后拆除支架的施工階段中，如控制不到位，會造成跨中彎矩急劇增大，從而導致底板及腹板裂縫的產生，尤其跨中裂縫會居多。

（2）在施工過程中未嚴格按照設計要求進行綁扎鋼筋及布置混凝土墊塊，在澆筑混凝土過程中使得鋼筋出現下落現象，致使實際鋼筋凈保護層厚度比設計厚度薄。

3.3 混凝土自身因素影響

鋼筋砼連續箱梁澆筑混凝土的順序為：先澆注底、腹板，再澆注頂板、翼板，此時底板及腹板已完成了早期的收縮和徐變，不再參與后澆混凝土的變形，后澆注的翼板混凝土在干縮過程中受到腹板混凝土的約束而形成橫向開裂。

4 裂縫處理及加固措施

4.1 主要處治措施

針對該高速公路鋼筋砼連續箱梁梁體產生裂縫的實際情況，結合已有的橋梁加固設計方案，采取的加固措施主要有：

（1）對寬度小于0.15mm的裂縫采用環氧砂漿進行表面封閉處理，具體措施如下：

① 用刷子沿裂縫走向清理寬約5厘米范圍的混凝土表面，仔細清除水泥浮渣、灰塵，若混凝土表面質量不良、縫兩側有較多龜裂，則清理至8～10厘米寬。

② 用錘子和鋼釬鑿除縫兩側疏松的混凝土塊和砂粒，露出堅實的混凝土表面。

③ 根據封縫環氧砂漿的配合比，配制好環氧砂漿進行封閉處理。

（2）對寬度大于等于0.15mm的裂縫采用壓力注漿法進行灌漿處理，具體措施如下：

① 測量裂縫寬度，同時確定注漿咀的位置，并預先貼上膠布，當裂縫寬度在0.1～1mm時咀間距15～35cm，按裂縫越細間距越小的原則考慮，每條裂縫不少于2個注漿咀。

② 配置封縫用漿，對裂縫進行封閉處理，對貫通的裂縫，要同時對兩側進行封閉。

③ 揭去設咀處的膠布，將注漿咀跨縫粘牢，待粘咀膠硬化后重新在注漿咀及裂縫上再刷一次封縫漿，以達到不露漿的要求。

④ 配制注縫漿，然后對裂縫進行灌注，當相鄰的注漿咀流出漿液時說明兩咀間裂縫已注滿漿。

（3）底板橫裂及腹板豎裂多屬于鋼筋混凝土箱梁的正常受力裂縫，雖然普通鋼筋混凝土構件允許帶裂縫工作，但考慮到底板裂縫比較密集，故對存在比較密集裂縫的橋跨，采用粘貼鋼板進行補強處理，具體措施如下：

① 對混凝土表面進行修補，然后根據設計圖紙的要求在被粘結的混凝土表面放出鋼板位置大樣，并對接合面進行表面處理。

② 根據設計圖紙放出鉆孔位置，鉆孔并植埋螺栓。

③ 配制結構膠，安裝并固定鋼板，再用膠泥封邊處理。

④ 將粘鋼灌注膠注入到鋼板和混凝土的空隙中，直到所有排氣管均有膠液流出，檢驗確認鋼板粘貼固化密實后，對鋼板外露面防腐處理。

4.2 施工注意事項

（1）對裂縫表面封閉處理的需清除混凝土表面的油污，灰塵，且封閉裂縫時需刷兩遍。

（2）對裂縫進行灌縫處理的每次配漿不宜多配，避免一次用不完粘度變大失效，注漿時應該按從下往上的順序進行灌水。

（3）粘貼鋼板注意事項如下：

① 應對混凝土對接合面進行鑿毛，至少鑿除6mm 厚表層，直至完全露出新鮮面并用壓縮空氣除去粉塵。

② 對鋼板接合面進行打磨直至露出金屬光澤，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。

③ 在鉆孔前應探明主筋的位置，避免打孔時碰及鋼筋。

④ 在注膠過程中，應該用橡皮錘敲打鋼板以確認是否灌注密實。

⑤ 鋼筋安裝后，至灌注粘鋼膠時，時間不得超過24小時，以保證鋼