連續梁0號塊混凝土缺陷對梁體結構影響研究

(中國人民武裝警察部隊 水電第二支隊，安徽 合肥 231100)

目前，橋梁施工中連續梁的結構形式、跨度大小各有不同，本文針對實際施工中存在的連續梁0號塊易出現的空洞問題，通過分析確定其對大跨度連續梁整體結構安全性能的影響程度。該工程橋梁設計為(40+64+64+40)m預應力混凝土連續箱梁，全長209.2 m(含兩頭側梁端至邊支座中心各0.6 m)。采用掛籃懸臂澆筑法施工。該大橋立面布置見圖1。

圖1 大橋立面布置(單位：cm)

梁體為單箱單室、斜腹板、變高度、變截面結構。全橋箱梁頂寬12.2 m，底寬6 m。箱梁橫截面為單箱單室直腹板。頂板厚37 cm，腹板厚分別為45，70，90 cm，底板厚由跨中的44 cm按圓曲線變化至0號塊最外端的73 cm，中支點處加厚到100 cm。梁體主要截面形式見圖2。

1 0號塊概況

該大橋跨徑為(40+64+64+40)m，對稱布置，0號塊縱橋向長8 m，支座處梁高5.20 m，0號塊大樣圖見圖3。該墩布置縱向和雙向活動支座，支座及防落梁擋塊布置見圖4。

2 病害及檢測情況介紹

連續梁澆筑完成后，發現該墩頂0號塊梁底存在空洞露筋等缺陷。為此，對現場的0號塊缺陷范圍、程度進行了評測，分析評估缺陷對橋梁結構安全運營的影響。 主要進行了以下3種檢查。

2.1 外觀檢查

外觀檢查范圍主要包括：0號塊梁體混凝土表面是否有混凝土缺陷、裂縫、滲漏水、蜂窩麻面、露筋、振搗不實、空洞等缺陷；支座有無異常、墊石是否開裂、鋼板和螺栓等附件是否有損壞等缺陷，并對缺陷進行定位描述或定量記錄[1]。

圖2 主梁主要截面尺寸(單位：cm)

圖3 0號塊大樣(單位：cm)

圖4 支座及防落梁擋塊布置

2.2 詳細檢測

對0號塊的混凝土強度、鋼筋保護層厚度和分布、內部缺陷等進行詳細檢測[2]。

(1)混凝土強度測試[3]。在0號塊腹板選取代表性區域，采用回彈法測試該區混凝土強度。計算測區平均回彈值時，應從該測區的16個回彈值中剔除3個最大值和3個最小值，然后將剩下的10個回彈值平均，求得測區平均回彈值。根據測區混凝土平均回彈值及平均碳化深度，用相關表格即可查得測區混凝土強度換算值，并按規范方法進行混凝土強度推定。

(2)鋼筋保護層厚度和分布檢測[4]。分別在0號塊腹板、底板選取代表性區域，采用鋼筋探測儀測試鋼筋保護層厚度和分布。

2.3 承載力評估

根據原設計資料和檢測實際資料，驗算實際狀態下的橋梁承載力，并結合規范對橋梁承載力進行評價。

分別采用地質雷達探測法、彈性波CT測試法及鉆芯內窺法對混凝土內部進行探測，通過對正常區域和疑似區域的聲速、波形、灰度圖等參數比對分析，檢測可能存在的混凝土內部缺陷。

現場測試時，在鋼筋探測儀探頭移動的過程中，可以自動鎖定受影響最大的點，即信號值最大的點。根據保護層厚度和信號之間的對應關系得出厚度值。此次檢測采用的探地雷達參數見表1。

此次混凝土彈性波CT層析成像檢測沿箱梁高度設置3個檢測剖面：檢測剖面1距箱梁底8 cm，檢測剖面2距箱梁底18 cm，檢測剖面3距箱梁底28 cm。檢測剖面為一個7.2 m(橫橋向)×1.95 m(縱橋向)矩形平面，測線布置為一側測點為彈性波發射點，編號依次為F1～F16，另一側測點為彈性波接收點，編號依次為S1～S16。檢測時，F1～F16點依次作為發射點利用錘擊發射彈性波信號，對應每一個發射點依次在S1～S16接收點接收彈性波信號，每一對發射接收點為一條測線，每一檢測剖面共進行256條測線檢測，獲取原始記錄波形256條，測線發射接收方式如圖5所示。

表1 探地雷達參數

圖5 CT剖面測線布置示意(僅示意測線發射接收方式)

3 結果匯總

該大橋0號塊外觀檢測結果見表2。0號塊典型缺陷照片見圖6，0號塊外觀缺陷分布見圖7。0號塊混凝土強度回彈值見表3，混凝土強度推定值及碳化深度檢測結果見表4。由表4可知：該0號塊混凝土實測強度大于設計抗壓強度(混凝土設計標號為C50)。鋼筋保護層厚度檢測結果見表5。腹板實測鋼筋保護層厚度基本滿足設計要求。

0號塊雷達測試截面和測線布置如圖8所示。正常區域測線雷達檢測如圖9與圖10所示。由圖9和圖10可見表層鋼筋網反射波明顯，同相軸連續，且混凝土表面與第一層鋼筋網之間無異常反射，表明混凝土內部密實性較好。由于0號塊底板鋼筋異常致密，在一定程度上會影響雷達的探測結果，如圖9中第2層鋼筋反射；表面至第1層鋼筋網區域探測精度較高，越過第2層鋼筋網后的區域雷達電磁波穿透難度增大。深部缺陷主要參考CT測試結果。

表2 36號墩外觀缺陷匯總

圖6 0號塊典型病害

圖7 0號塊外觀缺陷分布

0號塊全部測區測線雷達測試結果見表6。

0號塊彈性波CT測試剖面測線布置見圖11與圖12。

表3 混凝土回彈值匯總表(檢測部位FB-36)

表4 強度及碳化深度檢測結果

注：FB表示腹板。

表5 鋼筋保護層厚度檢測結果 mm

圖9 正常區域雷達灰度示意

圖10 正常區域雷達波形示意

圖8 0號塊雷達測區測線布置(單位：cm)

表6 36號墩0號塊雷達測試結果

圖11 CT測試剖面布置

圖12 CT測試平面及測點布置

圖13 P1剖面CT測試結果

圖14 P2剖面CT測試結果

圖15 P3剖面CT測試結果

0號塊彈性波CT測試結果如圖13～15所示，圖中虛線框表示支座所在位置。彈性波CT掃描測試結論如下：P1、P2、P3三個剖面的平均波速在4 910 m/s以上，最低波速均大于4 426 m/s。由此可推斷，該特大橋0號塊混凝土內部密實性完好。

4 缺陷處理方法

0號塊混凝土實測強度大于設計強度，鋼筋保護層厚度基本滿足設計要求。通過目測、敲擊，發現底板混凝土存在4處原材料修補不密實，1處面積為0.07 m×0.02 m的輕微露筋銹蝕，1處空洞和1處混凝土表面破損。通過雷達、彈性波層析法檢測，混凝土內部密實性完好，該0號塊缺陷等級為Ⅲ類。

缺陷處理方法如下。

(1)對支座范圍以外梁體底板底面混凝土空洞、松散、蜂窩等表面缺陷處理。鑿除缺陷區域周邊不密實的混凝土，對外露鋼筋除銹并涂抹阻銹劑，再對空洞區域采用不低于原梁體混凝土強度的改性環

氧樹脂混凝土進行修復封閉，并同時按照30 cm×30 cm的間距埋設壓膠管，最后待改性環氧混凝土凝固后再高壓壓注改性環氧樹脂膠液。

(2)對支座范圍以外梁體底層混凝土內部存在空洞區域的缺陷處理。在缺陷區域按照20 cm×20 cm的間距鉆孔，鉆孔直徑Φ12 mm、深30 cm的壓膠孔，并在清理干凈后，埋設壓膠管，最后再高壓壓注改性環氧樹脂膠液。

(3)梁體表面露筋的缺陷處理。刷洗該區域，并在對外露鋼筋徹底除銹后，在表面涂抹不低于原梁體混凝土強度的改性環氧樹脂砂漿，將表面露筋部位抹平；對于露筋較深的，鑿去薄弱混凝土和突出顆粒，清洗干凈該區域并對外露鋼筋徹底除銹后，再在表面涂抹不低于原梁體混凝土強度的改性環氧樹脂砂漿，將表面露筋部位抹平。

(4)缺陷等級為Ⅲ、Ⅳ類屬于混凝土表觀缺陷，處理完成后用小錘敲擊法檢測修復質量。

5 結 語

在目前的橋梁施工中，連續梁的施工質量控制是重點也是難點，由于其設計強度高，鋼筋、預應力筋布置密，混凝土澆筑體積大，往往出現振搗、養護不到位，易出現空洞漏筋、蜂窩麻面等常見病害。因此要在連續橋梁施工前做好方案，嚴格技術交底，從源頭上采取減少和消除可能產生缺陷的措施，確保連續梁的施工質量和力學性質。