樂清灣2號橋墩身裂紋防治與處理

王新彥 肖龍

【摘 要】針對樂清灣2號橋海中墩身變截面處產生的裂縫，分析裂縫產生的原因，提出對應的防治措施，對已產生的裂縫進行監測，并進行有效修補。

【Abstract】In view of the crack of the pier body variable section in Yueqing Bay No.2 bridge， this paper analyzes the causes of the cracks， and puts forward the corresponding prevention and control measures， to monitor the existing cracks and repair them effectively.

【關鍵詞】墩身裂縫；裂縫原因；防治措施；監測；裂縫處理

【Keywords】 cracks of the pier body； causes of the cracks； prevention measures； monitor； crack treatment

【中圖分類號】TU37 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0178-03

1 引言

樂清灣2號非通航孔引橋墩身大部分為海洋環境，墩身下半部分為直線段，頂部7.5m段位花瓶段，墩身施工結束拆模后外觀、尺寸、強度、保護層等均滿足要求。但經一段時間后發現個別墩身出現不同程度裂縫，經過分析裂縫產生原因，提出對應的防治措施，對已形成裂縫進行監測、處理，以確保現場施工質量和作業標準化。

2 裂紋產生原因分析

第一，結構物自身構造等影響。裂縫出現在直線段與花瓶段交接處，可能由于墩身鋼筋走向發生變化、截面尺寸發生變化造成受力不均產生內力裂縫；保護層較大，且保護層內漿體太多。

第二，混凝土可能產生影響的因素。混凝土配比不合理；原材料質量較差；施工配合比不準確；工作性較差。

第三，混凝土澆筑過程影響。混凝土入模溫度過高；新舊混凝土澆筑相隔時間過長；布料不均勻、振搗不到位。

第四，混凝土澆筑后拆模養生影響 。拆模過早混凝土內表溫差太大；拆模后未及時準確采取保溫保濕養護措施。

第五，鋼筋保護層厚度影響。鋼筋保護層厚度值過小或變異系數過大。

3 裂紋防治措施

第一，混凝土原材料控制。對原材料進行嚴格把控；優化混凝土配合比，硅酸鹽水泥配置混凝土時，摻入足量的礦物摻和料；準確計算施工配合比，保證混凝土良好工作性。

第二，齡期控制。縮短相鄰節段施工時間齡期差，減小混凝土的收縮徐變影響。

第三，混凝土澆筑過程控制。

①調整墩身澆筑分節位置，墩頂花瓶段至少連帶1m等截面段同時澆筑；

②嚴格控制混凝土的入模溫度，混凝土的入模溫度應控制在5～30℃之間；

③嚴格控制混凝土澆筑時相鄰介質的溫度、新澆筑混凝土與相鄰介質（已硬化混凝土或模板、鋼筋等）的溫度不得大于15℃；

④混凝土分層澆筑，每層厚度不超過30cm，應放慢澆筑速度，可有利于水化熱的散發和減小混凝土的塑性收縮裂縫；

⑤大雨、暴雨天氣嚴禁進行混凝土澆筑，小雨時段澆筑時，必須進行遮擋處理后，方可進行澆筑。

第四，混凝土振搗及布料控制。對施工人員進行技術交底，按25～30cm分層振搗，專人分區域振搗，避免漏振、過振；嚴控布料順序，布料均勻合理。

第五，混凝土拆模及養生控制。

①混凝土澆筑完成后，及時對混凝土進行覆蓋，并進行灑水養生。待混凝土內部溫度下降至與大氣溫度相差不超過15℃時方可拆模（大風、溫度驟降天氣不宜拆模）[2]。

②拆模后，及時在墩身混凝土外表包裹一層塑料薄膜，現場人員密切關注養生情況可有效減少混凝土外表面水分的散發，減少混凝土的收縮。養生時間不小于15天。

4 裂縫監測及處理標準

4.1 裂縫監測

對已經產生的裂縫進行持續觀測，同時聯合第三方檢測單位共同研究，特別對于非通航孔橋墩身裂縫，詳細記錄其上部節段梁架設每個工序進展過程中對墩身裂縫的影響，分析其發展規律，為后續類似情況提供有力參考。經檢測，墩身裂縫主要有豎向裂縫和斜向裂縫，經持續監測，墩身裂縫最長2.6m，裂縫最寬0.23mm，深度均在0.5～20.0mm之內，屬表面裂紋部分裂縫表面滲水，伴有白色結晶物析出，造成裂縫表面堵塞。直至節段梁架設完成一段時間，裂縫長度、寬度及深度均未發生變化。

4.2 處理標準

根據《混凝土結構設計規范》GB 50010-2015？規定，當裂縫寬度超過0.2mm，必須對裂縫進行處理[1]。

浙江省相關文件規定裂縫寬度超過0.15mm時，須對裂縫進行修補。故本項目對寬度超過0.15mm的所有裂縫進行修補處理。

5 裂縫處理方案

根據墩身裂縫實際情況，按照國家現行相應加固技術規范，結合類似橋梁結構工程缺陷修補經驗，對本標段墩身混凝土裂縫處理采用以下修補方案：

墩柱混凝土裂縫（紋）只存在表面豎向和斜向裂縫，無環向、貫通等較大缺陷。

第一，對于豎向裂縫及白色結晶物析出裂縫。對于有白色結晶物析出的，先用鋼絲刷清除后待其干燥進行處理；對縫寬不大于0.15mm，表面直接采用封縫膠處理；縫寬大于0.15mm的裂縫，采用注膠法恒壓灌注處理。

第二，對于斜向裂縫：縫寬不大于0.15mm，表面直接采用封縫膠處理；縫寬大于0.15mm的裂縫，進行注膠處理，然后粘貼三層300g碳纖維布。裂縫粘貼碳纖維布順序為縱向—橫向—縱向，裂縫兩側各0.25m，裂縫尖端各延伸1m。粘貼結束后表面修飾，顏色應與墩身顏色保持一致。

6 主要施工工藝

6.1 裂縫處理施工工藝

①表面封縫膠處理：適用于縫寬不大于0.15mm豎向裂紋。

施工工序為：

具體做法為：徹底清潔裂縫，對有白色析出物用鋼刷清理干凈，必要時可采用酒精等進行清洗，然后用電熱風機使裂縫充分干燥；將封縫膠按比例調制好，然后均勻用力地涂刮在裂縫上，寬度為裂縫兩側各10mm左右，厚度2mm左右，使其將裂縫完全封閉。

②注膠法恒壓灌注處理修補：適用于縫寬大于0.15mm豎向裂紋。

修補使用的裂縫灌漿材料，要求粘度低，具有很強的滲透力和良好的柔韌性，硬化后不收縮，具有良好的耐久性，具有瞬間固化特性（即固化是一個突變過程），硬化后狀態穩定。施工工序為：

具體做法為：徹底清潔裂縫，去除松散層及雜物，使裂縫表面完全干燥；根據縫寬確定注膠底座的位置，底座間距一般為25cm左右，在裂縫端部、交匯處和缺陷嚴重處設置注膠嘴，用不同顏色粉筆分別做好底座及注漿嘴的標記，每條裂縫須至少各留置一個進漿孔和排氣孔。然后按所做標記順縫粘貼注膠底座，兩相鄰底座間的裂縫用封縫膠按表面封縫處理要點完全封閉，保證底座與墩身表面粘接嚴密。固化后應進行壓氣試驗，檢查密閉效果，確保封閉效果。

然后將灌縫膠按比例拌制均勻，裝入專用注漿設備，如注射器或泵壓器內。拌制灌封膠時，要注意固化劑加入的量，保證在整個裂縫修補過程中灌封膠固化，導致不能正常施工影響質量。通過注入口上的閥門逐漸加壓進行灌注，直至彈性注膠器膨脹至限高處。灌膠前，應用壓縮空氣將孔縫吹凈，達到無水干燥狀態。根據裂縫區域大小，可采用單孔灌膠或群孔灌膠。在一條裂縫上的灌膠可由淺到深，由下而上，由一端到另一端。灌膠壓力常采用0.2MPa，在保證灌膠順暢的情況下，采用較低的灌膠壓力和較長的灌膠時間，可獲得更好的灌膠效果。當最后一個出膠口出膠且出膠速率保持穩定后，再保持壓注10min左右即可停止灌膠。然后拆除管路，并注意防止流膠。灌注完成等灌縫膠達到初凝時，拆除注膠底座用同種封縫膠對灌漿孔封閉。

6.2 對于裂縫深度超出鋼筋保護層影響結構安全的施工工藝

在墩身裂縫檢測過程中，為采集準確墩身裂縫深度，在墩身裂縫處選擇有代表性裂縫進行裂縫深度檢測，如有嚴重水漬滲漏處和裂縫較長較寬，需要進行深度檢測。結合鋼筋保護層測定結果，如果裂縫深度超過保護層厚度，則需要對影響結構安全的裂縫進行特殊處理。經逐一檢測，墩身所有裂縫深度均在0.5～20mm之間，墩身鋼筋保護層厚度為75mm，屬于表面裂紋。

對裂縫深度超出鋼筋保護層的施工工序為：

鑿出裂縫周圍破損混凝土：用錘子、鋼釬等工具把裂縫周邊松散、破損的混凝土鑿出，直至鋼筋周邊的混凝土鑿除干凈，達到混凝土密實部分，對裂縫處鋼筋表面有銹蝕的，要做除銹處理，用鋼絲刷等工具對銹蝕鋼筋進行打磨，用電吹風清理表面粉塵，如遇潮濕用電熱風機使其徹底干燥，在除銹完畢的鋼筋表面涂刷阻銹劑，必要時在阻銹劑干燥后涂刷鋼筋保護劑。混凝土鑿除時應造成V形槽，槽表面做拉毛處理或鑿成鋸齒狀，易于補縫材料和混凝土面粘接良好。

鋼筋除銹完成，待表面干燥后，用聚合物砂漿修補材料將混凝土鑿除時的V形槽修復平整。固化后如不平整用砂紙打磨。待修補處完全干燥后，進行下一步施工。

6.3 裂縫修補后墩身外觀修飾

裂縫修補完成后，對修補后的裂縫進行打磨，將周圍的膠渣、碎屑等雜物清理干凈，對修補后的裂縫使用混凝土色差修復劑進行修飾，顏色的調配要經過反復試驗直至修補后的墩身顏色與整體保持一致。

具體做法為：將色差修復劑500g放入容器中，根據墩身顏色的深淺滴入黑色色漿5～10滴，滴入過程中觀察顏色變化至與基層顏色大體一致為止，然后滴入黃色色漿，隨時觀測顏色變化，直至顏色調整至與基層同色。調色過程中注意對色漿的加入量及時記錄，按照相同比例進行墩身修飾。

6.4 裂縫修補效果檢驗

灌膠結束后應檢驗效果及質量，凡有不密實等不合格情況，應進行補注。灌膠效果一般可采用壓水檢查，在裂縫較多，灌膠質量較差的部位設置檢查孔，水壓值一般為灌膠壓力的70%～80%，基本不吸水，不滲漏即可認為合格。對大型構件，還可選擇適當部位進行鉆芯取樣檢查，并可將芯樣加工成試件進行力學性能試驗。本項目所有墩身裂縫深度均較小，屬于表面裂縫，故在裂縫修補完畢補縫膠完全固化后，對一部分較長較大裂縫進行了壓水試驗，結果基本不吸水，說明修補效果良好。

6.5 注意事項

①施工環境通風、干燥，粘貼面潔凈、無油污。

②固化溫度不低于5°C，環境溫度20～25°C時固化時間不少于3天，平均溫度為10°C時固化時間不少于7天。

③施工時必須具備手套、口罩、護目鏡等防護用品。

④若不慎弄到皮膚或衣物上，可用丙酮清洗并用大量清水沖洗。

⑤若不慎食用或濺入眼睛，應立即就醫。

⑥雨天或空氣潮濕條件下不宜施工。

⑦高空作業應佩戴安全防護用品，并有專人配合施工。

7 取得成效

①通過對墩身裂縫產生原因的分析，根據每條可能產生的原因提出相對應的防治措施，特別是對混凝土質量控制、拆模時間控制以及拆模后保濕養生等方面的加強，對防止墩身裂縫的產生起到了明顯效果。

②根據裂縫處理方案，對已產生的裂縫進行了處理，固化后進行了長時間的觀測，無水漬析出，裂縫得到了有效修補，保證了墩身結構的質量。

【參考文獻】

【1】GB 50010-2015.《混凝土結構設計規范》[S].

【2】JTG/T F50-2011.《公路橋涵施工技術規范》[S].

【3】JTG/T J23-2208.《公路橋梁加固施工技術規范》[S].