試論PC箱梁橋裂縫及修補措施

崔 綱

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030006)

試論PC箱梁橋裂縫及修補措施

崔 綱

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030006)

介紹了PC箱梁橋常見的裂縫形態，針對裂縫產生的原因，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量及橋梁結構的安全性。

PC箱梁橋，裂縫，壓力注漿法，充填法

0 引言

隨著我國高速公路建設事業的發展，大跨徑PC箱梁橋因為具有剛度大，形變小，抗風抗震性能高，經濟耐久等優點而被廣泛運用于30-350 m跨度的橋梁建設。PC箱梁橋的裂縫對橋梁的結構安全、使用壽命、整體美觀等方面都會產生較為嚴重的不良后果。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箱梁橋必然會出現裂縫。如若未能及時有效地把裂縫修補起來，必然會給參建單位的聲譽造成嚴重的負面影響。

目前已知的造成PC箱梁橋產生裂縫的原因主要有：設計實驗、施工操作、養護管理、材料應用、外部環境等。本文對PC箱梁橋裂縫以及修補措施做一個探討，希望能夠在公路橋梁行業內起到一定的借鑒作用。

1 PC箱梁橋的常見裂縫形態和原因

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。

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

2)水平裂縫：受豎向正應力影響，同時因為橫隔板設置過少、箱壁過薄過小或箱梁內外溫差過大導致箱梁扭轉變形而產生。多發于邊跨端部附近及中跨腹板上緣。

3)水平斜向組合裂縫：受豎向正應力和主拉應力的共同作用，多發于邊跨支座附近或中跨，其中水平裂縫一般出現在腹板上緣，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計不合理；施工時圖方便拉筋布置數不足、施工不到位；防崩鋼筋缺失；定位鋼筋不足數。

2)混凝土質量。混凝土質量不合格導致強度不夠；澆筑時振搗不實導致預應力不夠；養護不到位導致張拉程度不足。

1.3 箱梁翼板和底板縱向裂縫

箱梁翼板出現縱向裂縫主要是因為在張拉預應力施工中應力傳遞角度不合適，導致壓應力盲區的出現，當橫向鋼筋的拉應力集中于壓應力盲區的時候，容易造成翼板開裂。

底板出現縱向裂縫主要是底板混凝土澆筑溫度不均勻產生了自平衡應力，該應力集中于箱梁底板而使底板混凝土下緣出現縱向開裂。另外，如若底板預應力筋束設計厚度偏小，橫向鋼筋偏細，布置數量不足，連接定位不精準，即使混凝土澆筑控制的比較好，也會因為無法承受合理的應力而造成開裂。

1.4 箱梁上翼緣板橫向裂縫

上翼緣板橫向裂縫多發于上翼緣板端部，其主要原因是端部是預應力盲區，容易因為受力不均而出現開裂現象。

1.5 零號塊裂縫

零號塊因為高度大、體積大，需要經過多次澆筑才能定型，每一次澆筑都會受到前面成型混凝土塊的影響和限制，在腹板上部多發豎向裂縫，在頂板多發水平縫，嚴重者還會在底板或橫隔板門洞處出現裂縫。

1.6 施工接縫處豎向裂縫

PC箱梁橋的跨度一般都比較大，根本無法實現一次性整體澆筑完成施工。在分節段澆筑或分節段拼裝的過程中，因為掛籃剛度不夠，形變尺寸超出范圍；混凝土澆筑程序不科學等原因而導致節段處混凝土開裂，開裂紋路多呈豎向。

2 PC箱梁橋裂縫的處理措施

我國JTG D60—2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范中明確規定：全預應力混凝土結構不允許出現裂縫；在正常氣壓下，B類預應力混凝土構件和鋼筋混凝土構件，在一類、二類環境下不得超過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境下，鋼筋混凝土構件不應超過0.1 mm，B類預應力混凝土構件不能應用于該環境。

眾所周知，在預應力澆筑施工中不可能完全避免裂縫的出現，所以，在PC箱梁橋的施工過程中一旦發現裂縫，就必須采取正確的修補方法進行處理。

在PC箱梁橋的預應力澆筑施工中，由于受季節氣溫變化的影響，在混凝土攪拌、施工養護、掛籃前移等工序中不可避免地出現了誤差，造成結構構件出現裂縫。我們可以針對不同性質的裂縫，采取以下方法進行有效的修補，以達到工程驗收標準。

修補準則：組織技術人員對裂縫進行普查，精準測量裂縫的各項指標，繪制出裂縫分布圖，根據裂縫寬度、深度、長度、所處環境、變化趨勢等特點，制定有針對性的修補方法。在實際工作中，我們一般采用下面四種修補方法:

1)表面封閉法。

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

表面封閉法的施工工藝有以下五個步驟：

第一步，使用鋼絲刷沿裂縫走向刷洗、打毛出單側寬度5 cm左右的清潔區；對多條裂縫并存的區域，需要清理出單側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，直至露出密實的內部混凝土。

第三步，使用丙酮或酒精在混凝土表面反復擦拭，保證徹底清理干凈表面灰塵。

第四步，待丙酮或酒精揮發后，在裂縫處反復涂刷裂縫修補膠，將涂刷厚度控制在1 mm左右。

第五步，檢查施工質量，對于涂刷不飽滿或涂刷開裂的地方及時做二次修補。另外應該關注修補處的色差，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發育。

壓力注漿法的施工工藝有以下五個步驟：

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；使用空氣壓機向裂縫內部吹注壓縮空氣，清理裂縫內部；使用丙酮反復擦拭裂縫周邊，單側寬度5 cm。

第二步，在裂縫端點沿著裂縫方向埋設灌膠嘴，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，使用環氧膠泥、環氧樹脂膠布沿著裂縫走向進行覆蓋封閉，使用空氣壓縮機再次噴吹封閉后的裂縫，確保完全封閉。

第四步，開始灌注環氧樹脂漿液，待壓力達到0.2 MPa～0.4 MPa的灌注壓力時保持住，直至裂縫不再吸漿視作灌膠結束，然后延遲5 min，停止灌漿。

第五步，待膠液初凝不再流動的時候，拆除灌膠設備，灌膠嘴處一般使用快速固化膠做抹平密封處理。檢驗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型槽填充修補材料，對裂縫進行修補的方法。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，隨時使用。充填法的缺點是施工工程量較大，優點是修補效果最穩固。

填充法的施工工藝有以下三個步驟：

第一步，清理需要修補的裂縫及周邊，對于裸露出鋼筋的地方，還需要對鋼筋做除銹處理。

第二步，調配填充材料，對U型槽進行填充，待其稍干后，用毛氈、麻袋等進行覆蓋，在完全初凝后，用水進行養護。

第三步，檢驗，檢查是否有修補遺漏的地方，檢查填充修補處是否有裂縫存在。對于不合格者，進行二次修補。

4)其他方法。

對于寬度小于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，但是耐久性相對較差，后期維護頻率增加。

對于寬度為0.2 mm～0.5 mm的裂縫，可以使用日本SHO-BOND公司研制的BL-GROUT膠進行快速灌注。該膠具有可塑性好、收縮率小、滲透性強、耐久性高、固化快等特點，缺點是經濟費用高、操作時間不易控制。

3 結語

在PC箱梁橋施工過程中，裂縫是不可避免的。裂縫的表現形態和產生原因是多種多樣的，都會對橋梁施工造成負面影響。因此，作為施工者，必須重視裂縫修補問題，認真勘查裂縫，采取科學方法，對裂縫進行有效修補，提高工程質量，維護單位信譽。

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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

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