公路橋梁混凝土裂縫成因與防治探析

石育銘(新疆水利水電勘測設計研究院)

公路橋梁混凝土裂縫成因與防治探析

石育銘
(新疆水利水電勘測設計研究院)

摘要:橋梁裂隙產生的原因復雜多變，一直是橋梁維修治理中難點之一。以此為出發點，就公路橋梁混凝土裂縫成因與防治展開探究，以新疆某地區三級公路橋梁為對象對其裂隙發育狀況進行統計，對其裂隙產生的原因進行了分析，并結合具體的工程實例，探究了橋梁裂隙的防治手段，以期能為廣大同行提供些許借鑒。

關鍵詞:公路橋梁;混凝土結構;裂隙;成因;防治

中圖分類號:U445

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)04－0111－02

1　新疆某地區公路橋梁裂隙發育統計

在此選取新疆某地區三十座在役三級橋梁為研究對象，對其結構裂隙發育狀況進行統計與分析。具體情況如表1所示。

表1　新疆某地區三十座三級橋梁裂隙發育情況分析表

2　主要裂隙成因分析

2．1荷載裂隙

荷載裂隙可分為直接應力裂隙與次應力裂隙兩類，前者是指受外部載荷作用直接產生的裂隙;后者是指在外部載荷影響下產生的次生應力導致的裂隙。此類裂隙多發于橋梁受拉區、受剪區及有較強震動發生的部位，裂隙特征依據結構受力方式的不同可分為中心受壓、受減、受彎三種。出現的原因一方面可能由橋梁設計時鋼筋布設不足或位置錯誤以及結構強度不足導致;另一方面可能由超載車輛的反復碾壓、車輛碰擊以及地震、滑坡等自然災害導致。

2．2溫度裂隙

溫度裂隙是指混凝土受到外界溫度變化而在結構內部產生超過自身抗拉強度的力而導致的裂隙。其根據發生部位的不同可以分為表層裂隙、深層裂隙以及貫穿裂隙三種。表層裂隙的發育具有不確定性而深層與貫穿裂隙走向多與橋梁主筋方向相平行。此類裂隙多可伴隨溫度的變化而自行合攏與展開，常發生在橋墩、橋面等體積較大的混凝土結構中。

溫度裂隙的成因因其多處位置的不同也有所不同，表層裂隙多由于溫差較大引起，例如冬季施工中遭遇寒流侵襲或保溫層去除時機不當等;深層與貫穿裂隙則因為混凝土結構內部降溫差值過大，受到外界約束力影響而導致。例如混凝土橋臺未采取有效的放松約束措施就澆注在較為堅硬的地基上，使得冷卻時受到地基給予約束作用而導致裂隙出現。

2．3施工裂隙

混凝土橋梁的施工是一個極為繁復的過程，包括了構件澆注、起模、運輸、吊裝、拼接等諸多環節，其中任何一個環節的失誤都有可能導致在橋梁表面或內部出現形式各異的裂隙。此類裂隙出現的位置與走向、寬度等發育參數會因具體原因的不同而各異，施工中較為常見的有以下幾種: (1)混凝土保護層鋪設過薄或過厚; (2)混凝土振搗不密實; (3)澆筑施工過快; (4)施工時拆模過早; (5)施工時混凝土配比有誤。

2．4收縮裂隙

此類裂隙是公路橋梁裂隙中最為常見的類型，多為會影響橋梁的外觀和耐久性，對安全性影響較低，生產的裂隙多為表面裂隙，形狀無規律性。其成因主要是混凝土澆筑后，表層水分蒸發速度超過內部，使得內外干縮量不均，表面收縮會受到內部結構的約束從而導致裂隙產生。除此之外，所用水泥及骨料種類、養護方式、振搗方式、外部環境等亦會對收縮裂隙的產生造成一定影響。

2．5地基基礎變形裂隙

橋梁在使用中隨著地基沉降的不均勻，橋梁混凝土構件就會產生約束變形，當這種作用力大于構件自身抗拉強度時，就會導致裂隙的產生。在實際橋梁工程中，此類裂隙的發生多由醫學兩點原因造成: (1)前期地質勘探不精準或施工設計參考資料有誤; (2)橋梁地基的地質條件差異性較大，例如搭建在山區溝谷中的橋梁。

3　橋梁裂隙的修復

3．1工程概述

以該地區某壩橋的大修加固為對象，對其裂隙的修復工藝進行探究。該橋梁于上世紀八十年代建成投入使用，設計載荷為汽車－15級/掛車－80，橋梁全長120 m，寬12 m，跨徑組合為6～22．2 m，上部采用T形梁結構，下部采用雙柱式橋墩，雙柱框架式橋臺，橋面以水泥混凝土進行鋪裝。

橋梁整體裂隙檢測結果顯示，橋梁裂隙發育以豎向裂隙為主，裂縫主要集中在橋墩、T梁及橋面鋪裝，裂縫寬度為

0．02～0．2 mm，全橋裂縫長度總計13 750 mm，其中裂縫寬度超限部分為7 800 mm。

3．2裂縫修復方案與施工要點

裂縫處理措施:對寬度小于0．2 mm的裂縫進性表層的封閉;對于寬度大于0．2 mm的裂縫采取環氧樹脂膠灌漿處理的方法。

裂縫治理施工要點:

(1)裂縫的測量與記錄。

對橋梁上各處裂縫長寬、位置燈參數進行記錄并繪制展開圖，并對其內部發育狀態進行分析，標示出其中的主裂縫。

(2)裂縫表層處理。

寬度較大的裂縫需沿裂縫將其表層已碳化的混凝土全部去除;其他裂縫則可沿裂縫開鑿寬度4～6 mm的V型凹槽，并將裂縫兩側5 mm內的混凝土表面進行鑿毛處理;在剔除裂縫口表層的雜物并使用0．3 MPa的空壓泵對槽內浮塵進行清除;在縫寬較大的裂縫中密匙的充填1．5 cm的石子;對裂縫表面使用丙酮進行刷洗

(3)標注注漿裂縫位置。

依據裂縫發育程度，對需進行注膠作業的裂縫進行確定與標注;在裂縫端部及交叉處布設注膠嘴;依據裂縫寬度對膠底座間距進行確定;在注漿裂縫中設置注漿孔與排氣孔。

(4)裂縫封閉與密封檢查。

使用縫封膠對注膠底座間的裂縫進行封堵，涂抹寬度與厚度分別以3 cm和2 cm為宜;注膠底座處采取環繞封閉的形式;封閉后縫封膠因養護12 h以上;縫封膠固化后，對注漿嘴注入0．3 MPa的壓縮空氣檢測密封狀況。

(5)漿液配制與注射。

依據有關規定及現場試驗數據確定環氧漿液配制比例;采用注射器法進行漿液灌注，注射器的安設每間隔一個注入孔安設一個;注漿完成且初凝后不在外流后拆除注漿嘴，并使用結構膠將注漿嘴處封牢、抹平。

(6)檢查與養護。

注漿完成后應對注漿治理和補強效果進行檢測，對存在的問題進行及時的補救;施工徹底完成后應按照手則對其進行定期的養護，直至徹底固化為止，需注意的是，在膠液固化前必須避免其被水所侵蝕。

3．3修復結果

該橋自進行裂縫修復施工以來，從未中斷過橋梁交通的正常運行。修復后一年對其進行定期檢測發現，橋梁T梁、橋墩、橋臺及橋面鋪裝等結構中修補過的裂縫狀況良好，未出現再次開裂的情況，橋梁亦為出現新的病害。

4　結語

公路橋梁裂縫作為橋梁災害治理的重點之一，其產生的原因存在于橋梁設計、施工及使用的各個階段，加強對其的分析與研究不僅有助于對裂隙出現成因、裂隙危害評價等問題進行有效的闡述，還可以為橋梁裂縫防治手段有效實施和進一步探提供必要技術參考，是確保我國現代化公路體系建設的重要保障。

參考文獻:

［1］王鑫．中原地區高速公路橋梁病害分析及對策［D］．長安大學，2012．

［2］徐俊峰．談公路橋梁大體積混凝土裂縫成因及改進方法［J］．山西建筑，2014，(34) : 185－186．

［3］劉揚輝．分析公路橋梁混凝土裂縫原因及防治［J］．黑龍江交通科技，2014，(10) : 108，110．

［4］李專輯．公路橋梁施工中混凝土裂縫的防治研究［J］．交通標準化，2013，(8) : 119－121．

作者簡介:石育銘(1984－)，男，新疆烏魯木齊人，工程師，研究方向:水利工程設計。

收稿日期:2015－03－23