淺談裝配式結構橋梁混凝土調平層裂縫問題

李 揚

道路橋梁 Roads and Bridges

淺談裝配式結構橋梁混凝土調平層裂縫問題

李 揚

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100000）

我國20~50m跨徑的橋梁在公路及城市橋梁中占比非常大，這種中小跨徑橋梁上部結構大部分采用預制裝配式結構，隨著綠色公路及橋梁工廠化生產理念的深入加之裝配式結構的形式簡單、受力明確、便于施工的特點，這種結構形式仍被橋梁設計者推崇。預制裝配式結構也在橋梁建設中發揮著不可替代的作用，技術經驗也越來越成熟。橋面調平層作為裝配式結構的一部分，確很少引起橋梁建設者的關注。但實際施工中，橋面調平層裂縫問題卻非常突出。本文以某工程為例闡述橋面調平層裂縫問題。

裝配式結構橋梁；混凝土調平層；裂縫

1 工程概況

某高速公路工程，采用雙向六車道，橋面寬33.5m，設計時速為100Km/h,荷載標準：公路Ⅰ級，上部結構采用40m先簡支后連續小箱梁結構，橋面鋪裝采用8cm厚C50混凝土調平層+10cm厚瀝青混凝土，在8cm厚C50混凝土現澆層中間鋪設D10鋼筋焊網片，保護層為凈2cm。

2 施工工藝

橋面現澆層施工流程：梁頂浮渣清理、鑿毛→測量放樣→兩側標準帶鋼筋安裝→鋼筋網定位筋設置→兩側標準帶擋板及標高控制帶設置→兩側標準帶澆筑養生→橋面鋼筋網片綁扎安裝→保護層調整、桁架式輥軸安裝→混凝土拌合運輸→混凝土入模、初平→混凝土攤鋪、振搗、整平→人工精平、磨光機磨光→混凝土養護。

工藝介紹：橋面鋪裝施工采用全自動桁架式三輥軸攤鋪機，為了確保橋面鋪裝的厚度，首先，加強橋面測量管理，沿橋梁縱向布置兩條基準線，兩側用高強混凝土帶控制標高，對梁頂面進行全面鑿除浮漿、清掃，最后用高壓水槍沖洗干凈。全自動桁架式三輥軸攤鋪機，選用優質方管焊制，使設備整體堅固不變形，較以往整平機在過長攤鋪壓實效果更好。

3 裂縫形式

橋面調平層施工完成后60天后，橋面調平層出現裂縫，裂縫形式主要為橫向裂縫、縱向裂縫，局部網狀裂縫，最大裂縫寬0.28mm，最大深度28mm。對裂縫統計如下：

表1 橋面現澆層裂縫調查統計表

4 裂縫產生的主要原因

（1）鋪裝層厚度偏小：項目設計預制梁上現澆層厚度只有8cm，由于梁體的向上起拱，預制梁的頂面并不是一個絕對的平面，致使預制梁上鋪裝混凝土厚度誤差較大；考慮箱梁架設施工偏差影響，使橋面鋪裝層局部過薄，由溫度變化或者徐變收縮產生的內應力則在局部薄弱面產生裂縫，并逐漸發展成片。

（2）未設置與主梁連接的抗剪鋼筋。考慮橋梁施工采用運梁炮車運輸，需在架設的梁上行走，故設計取消了主梁與調平層之間通常采用的抗剪鋼筋，而是通過梁頂拉毛刻槽，靠新舊混凝土粘結力使調平層與主梁連接。但由于施工中工人對此工藝不重視，而未對預制梁拉毛到位，造成預制主梁頂面較為光滑，不能使主梁與調平層更好的粘結，以抵抗混凝土收縮。

（3）鋼筋網片保護層厚度不滿足設計要求，弱化了防裂效果：在進行鋼筋網片安裝和混凝土澆注時，受到工作人員、設備和混凝土自重的壓力，致使局部鋼筋網片其緊貼預制梁頂面而與原設計鋼筋位置存在偏差，局部鋼筋網片安裝無法保證保護層厚度，削弱了鋼筋網片的分布筋承載荷載的作用，容易因此產生橋面裂縫等破損現象。

（4）混凝土的溫度裂縫：由于初期混凝土硬化抗拉強度低，若溫縮或干縮產生的拉應力超過其抗拉強度，致使混凝土外觀及內部均產生不同程度的裂隙，造成橋面的過早破損。

（5）早期荷載對橋面裂縫的產生和發展有較大影響：由于架梁的運梁車及罐車行走，加重橋面鋪裝負荷，產生較大的沖擊振動荷載，在橋面伸縮縫、施工縫位置，架梁車的沖擊荷載對橋面鋪裝層的特殊位置或局部早期破壞更為嚴重，并推進破壞向其他位置擴展惡化。

（6）混凝土一次性澆筑段落過長，混凝土養生不及時：由于一次性澆筑長度120米，限制了混凝土的自由膨脹，造成局部范圍的混凝土鋪裝層與橋板分離，因為橋面鋪裝層較薄（只有8cm),無法抵御由于溫度變化造成的內部應力,也可能是混凝土出現裂縫的原因。

5 裂縫處置辦法

根據產生裂縫的具體情況，本著處置不留隱患、不影響結構物安全，不因過多剔除混凝土而擾動鋪裝層的穩定，對現場裂縫進行了檢測、分類并制定處理方案如下:

（1）封閉處理：對微小收縮裂紋，裂隙不規則的，擬只作表面處置，采用硅膠粘劑對其表面進行封堵，其膠粘劑配比為礦粉:膠液(水玻璃):固化劑=1:0.5:0.1，封堵前用鋼長刷將裂縫周圍進行清掃，然后用高壓氣筒將雜物吹掃干凈。

（2）壓漿處理：對裂縫數量較少、裂隙偏大的，擬按照先鑿槽嵌補，后鉆孔壓力灌漿的方法。鑿除時沿裂縫上口鑿-V刑槽，寬1－2cm,深10－20mm，使裂縫底平整，縫內干凈，在周邊涂一層環氧膠液(配合比為環氧樹脂:乙二胺:二丁脂:丙酮=100:16:20:5)，后用環氧砂漿(配合比為環氧樹脂:乙二胺:二丁脂:丙酮:砂:水泥=100:10:12:15:450:150)進行封補(考慮外觀顏色黑白水泥可1:1配制);灌漿時先用電鉆鉆兩個騎縫孔，用水清孔，然后做壓風或壓水試驗，然后用壓漿機器將非活性稀釋劑體系環氧樹脂膠液(配合比為環氧樹脂:二丁脂:二甲苯：乙二胺=100:10:60:10)以0.5MPa的壓力灌入。

（3）返工處理：對上下貫穿裂縫，直接鑿除返工處理。

針對出現的裂縫，經過分析及長期觀測，處理如下：136跨橋面鋪裝：長12米網狀裂縫；153跨橋面鋪裝：長10米網狀裂縫；163跨橋面鋪裝：長6米網狀裂縫，進行返工處理。

其它區段，由于溫度引起收縮變形及荷載影響，屬于淺表性收縮裂縫，裂縫的發展只存在于表面，需進行修補和封閉處理。

（4）裂縫處理效果檢查：通過對該裂縫處理后部位現場進行鉆芯取樣，發現芯樣在裂縫處灌縫膠填充是否密實，且外觀質量亦滿足要求。

6 裂縫預防主要措施

（1）增設架立鋼筋，并與鋼筋網片進行焊接連接，確保保護層厚度滿足設計要求。為避免這一情況，采用增設抗剪鋼筋，使預制主梁與調平層緊密粘結，防止混凝土因齡期差引起收縮不同產生收縮裂縫。控制鋼筋網片搭接長度，規范架立筋的設置保證鋼筋保護層厚度。

（2）優化混凝土配合比，嚴格控制混凝土坍落度。優化混凝土配合比，控制水泥用量380Kg/m3，增加70Kg/m3粉煤灰。增加混凝土和易性，嚴控攪拌時間120s，確保混凝土質量，在以后設計時建議調平層混凝土采取比主梁低標號的混凝土，并適當參入一定量的纖維，如聚丙烯纖維和鋼纖維等。全自動桁架式三輥軸攤鋪機最后排桁架設置有自動噴水設備，可在部分混凝土塌落度過低的情形下及時散水，同時起到清理輥軸上混凝土的作用，進一步提高了施工質量。攤鋪、散水均由一個工人完成，極大的節省了人工，降低了施工成本，并增加兩臺雙盤抹光機，使得整個鋪裝層表面平整、密實度，對鋪裝效率和鋪裝質量都有很大幅度的提升。

（3）適當降低橋面鋪裝混凝土一次性澆筑長度。將原設計為一聯一次性澆筑，更改為40m處設置一道斷縫并在支座和橋面負彎矩部位設置橫縫，減小一次性澆筑長度，可使混凝土脹縮有了更大空間，設置斷縫也使的薄弱層控制在斷縫位置處。澆筑混凝土時首先應該要將梁頂進行一個徹底的清洗，并且要在之前就涂刷好在界面連接處應該涂抹的界面粘帖劑，比如常見的聚合物水泥膠，這個水泥膠是由MG乳液和水泥按照1：1調制而成的，在界面連接處涂抹類似聚合物水泥膠這樣的界面粘貼劑可以增加各個不同界面的粘貼程度以及鋪裝層與橋面板間的粘貼程度，而且在刷膠的時候一定要注意平滑并且要將膠涂抹均勻，并且在膠水未干之前就要將之前準備好的拌制好的混凝土給攤鋪在膠水上面，這也是為了后續的操作和施工更為簡便，大大提高了施工的效率和降低了裂縫出現的概率。對于橋面鋪裝層進行涂抹膠水的之前要對整個裝配式結構的橋梁混凝土調平層有一個詳細的了解和分析。

（4）嚴格落實混凝土養生措施。混凝土的選擇是相當重要的一個步驟，因為只有材料選擇正確了，確保了材料的質量，才能進一步確保施工工程的質量。對于混凝土的選擇一定要遵循一個選擇抗沖擊、抗裂性好的特種混凝土，比如通常使用的鋼纖維混凝土、聚丙烯混凝土等等，在混凝土的選擇上面還得針對它們的性價比來進行挑選，如果有條件的話還可以通過一些實驗和計算來選擇出用哪種混凝土的效果最好、經濟效益最高。當然，對于混凝土的養生措施的嚴格落實也是必不可少的，目前，美國的一家混凝土公司研制成功了一種能夠在混凝土上面增強它的纖維的能力的技術，該混凝土是一種尼龍類的混凝土，而且具有較強的親水性，如果采取這種混凝土去對于裂縫進行填補或者是鋪蓋，那么可以將裂縫造成的危害或者是裂縫出現的概率降低到最小化，這種混凝土的效果是其他那些人造纖維混凝土所無法達到的。因此，要想能夠在裝配式結構橋梁混凝土調平層減小裂縫或者是其他損壞現象出現的概率，對于混凝土的選擇和養生措施是必不可少的。

（5）加強早期施工荷載管控。裝配式結構橋梁出現裂縫的原因也不僅僅是由于后期的過度使用或者是遭到破壞等等，前期施工的工作也起到了至關重要的作用和意義。若想對裝配式結構橋梁進行預防裂縫的出現，那么對于早期施工荷載的管控也是相當重要的。如果早期的施工荷載管控不嚴格，那么在橋頭、接縫等位置極易產生錯臺的現象，從而導致一些在橋梁上面行使的車輛出現跳車的問題，并且對橋梁本身產生巨大的沖擊力從而造成裂縫的出現導致橋梁遭到損壞和威脅到人們的安全。由于橋面的鋪裝層采取的混凝土是普通的混凝土，比較脆，抗折損的韌性小，橋面鋪裝層較薄一般只有8cm左右，在形式的車輛的沖擊下及其容易遭到破壞，因此，在早期施工的過程中就一定要注意到這些問題。橋面鋪裝層不直接涉及到橋梁結構的安全性，施工的單位在這個時候往往會對于這個步驟忽視和輕視，放松了管控的力度，從而使得橋面鋪裝層的質量較差，使得它們極易遭到損壞。所以，早期的施工過程中對于荷載的管控也是相當重要的一項途徑。

7 結束語

綜上所述，一般在混凝土結構上面產生的缺陷和破壞是由于種種原因來相互影響的，由于不同因素的相互影響，因此產生原因十分復雜，要找出正出現裂縫的原因就顯得十分困難，必須要經過十分詳細和嚴格的調查才能發現出現這些病害的原因。因此，針對于裝配式結構橋梁混凝土調平層的裂縫問題的時候，就一定要線分析造成裂縫的原因，并且要結合當地實際的施工環境和施工條件，再來提出解決裂縫或者是其他損害現象的措施和方法。

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