公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補(bǔ)與防控的實(shí)例探討

王樹兵

(山西交通技師學(xué)院 公路系，山西 太谷030800)

1 案例公路橋梁工程基本概況

某鋼筋混凝土公路橋梁，結(jié)構(gòu)類型是重力式橋墩、橋臺(tái)和鋼筋混凝土簡支實(shí)心整體現(xiàn)澆板梁，該橋梁落成于1999 年，目前橋梁出現(xiàn)總長度3149cm 的裂縫，其中超限裂縫總長度為2319cm，裂縫位置處于橋梁的底板、橋臺(tái)、邊板、橋面，并伴隨出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，經(jīng)調(diào)查分析，將裂縫產(chǎn)生的原因總結(jié)為以下幾個(gè)方面：

（1）地基基礎(chǔ)變形。公路橋梁工程的地基出現(xiàn)不均勻沉降，使得構(gòu)件出現(xiàn)約束變形，產(chǎn)生的內(nèi)部拉應(yīng)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混凝土內(nèi)部抗拉強(qiáng)度，打亂橋梁底板和橋臺(tái)內(nèi)部的承受應(yīng)力，從而導(dǎo)致底板和橋臺(tái)沉降裂縫的出現(xiàn)。 案例工程地基基礎(chǔ)的變形，直接牽連到橋梁其他部位結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而工程現(xiàn)場的分析結(jié)果顯示，以上這些裂縫產(chǎn)生主要是因?yàn)樵跇蛄涸谠O(shè)計(jì)施工的時(shí)候，對工程現(xiàn)場地質(zhì)的勘察工作不到位，遺漏很多地質(zhì)方面不確定的因素，譬如軟基因素、地下水因素、降水因素、外來荷載因素等，使得勘察鉆孔之間的距離太大，而橋梁位于丘陵地帶，地基的巖面起伏太大，河溝當(dāng)中存在軟土地基，使得地基土壓縮性能差異性明顯，這是引發(fā)不均勻沉降的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

（2）鋼筋銹蝕。 在對存在鋼筋銹蝕部位的混凝土進(jìn)行嚴(yán)格檢查之后，發(fā)現(xiàn)在混凝土施工的時(shí)候，鋼筋附近沒有形成足夠厚的混凝土保護(hù)層，在橋梁投入使用之后，外界的氯化物不斷滲透進(jìn)鋼筋混凝土保護(hù)層的間隙當(dāng)中，不斷銷蝕鋼筋表現(xiàn)的氧化膜，導(dǎo)致鋼筋發(fā)生銹蝕反應(yīng)，從而出現(xiàn)混凝土開裂和剝落的現(xiàn)象。據(jù)推測，如果沒有采取措施進(jìn)一步防止鋼筋的銹蝕，可能會(huì)大范圍產(chǎn)生混凝土膨脹應(yīng)力，適時(shí)將導(dǎo)致橋梁斷裂事故的發(fā)生。

（3）混凝土凍脹。 案例公路橋梁工程所在區(qū)域的冬季氣溫低于零攝氏度，邊板位置的混凝土吸水飽和，游離水結(jié)成冰，混凝土的體積膨脹了原來體積的9%左右，大大增加了混凝土內(nèi)部的膨脹力，使得混凝土強(qiáng)度降低。經(jīng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)橋梁所使用混凝土的骨料存在諸多空隙，這些空隙具有很強(qiáng)的吸水性，而且雜質(zhì)含量超標(biāo)，再加上施工振搗不密實(shí)和養(yǎng)護(hù)不周等，使得混凝土發(fā)生早期凍壞，形成現(xiàn)有的凍脹裂縫。

2 案例工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)措施

鑒于案例公路橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)存在的裂縫病害，以及綜合這些裂縫產(chǎn)生的原因，筆者將針對性提出裂縫修補(bǔ)的措施，具體內(nèi)容如下：

2.1 地基基礎(chǔ)變形裂縫修補(bǔ)

為避免工程的不均勻沉降，案例公路橋梁工程在現(xiàn)有巖盤位置重力式樁柱基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加寬基礎(chǔ)的寬度，并對基底的軟土地基進(jìn)行換填夯實(shí)，使得沉降區(qū)域均勻，在換填夯實(shí)的過程中，要檢驗(yàn)不同位置的軟土地基性質(zhì)，從而更具針對性地采取施工措施，避免換填后地基出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象。 同時(shí)要考慮基底受到凍脹土的影響，擴(kuò)大剛性基礎(chǔ)，并將其與現(xiàn)有基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)結(jié)合成整體。新建的橋梁地基基礎(chǔ)，需要加強(qiáng)與原有基礎(chǔ)的橫向連接程度， 并在允許范圍內(nèi)提高承載能力，以防止正在發(fā)生的不均勻沉降影響新舊基礎(chǔ)的接縫受力。 除此之外，公路橋梁上端位置在地基基礎(chǔ)變形因素的影響下，其整體性發(fā)生變化，要求進(jìn)一步增強(qiáng)橋面所鋪裝混凝土的剛度水平，必要時(shí)進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)，但需要綜合考慮基礎(chǔ)不均勻沉降的因素。

2.2 鋼筋銹蝕裂縫修補(bǔ)

在修補(bǔ)鋼筋銹蝕裂縫位置的時(shí)候，需要認(rèn)真檢查裂縫位置的銹蝕情況，分析銹蝕鋼筋是否滲透到混凝土的內(nèi)部，以及各個(gè)部位的銹蝕程度等。在修補(bǔ)裂縫的過程中，需要根據(jù)原公路橋梁施工的標(biāo)準(zhǔn)要求，計(jì)算鋼筋混凝土保護(hù)層需要加厚厚度， 以抑制銹蝕裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大。其中在進(jìn)行混凝土保護(hù)層施工的時(shí)候，要對混凝土的水灰比、密實(shí)度等進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其是水灰比，需要根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，除此之外，還需要投加適量的外加劑和阻銹劑，將已經(jīng)發(fā)生銹蝕鋼筋表面的鐵銹去除， 然后將無法恢復(fù)原狀的鋼筋和混凝土清除干凈，再行連接斷裂鋼筋和重新澆筑混凝土。 在修補(bǔ)完裂縫位置之后，要加強(qiáng)該部位的養(yǎng)護(hù)工作，尤其是該部位的堿度、滲水等，如遇惡劣氣候，要覆蓋好修補(bǔ)位置，避免滲水繼續(xù)侵蝕沒有完全凝結(jié)的混凝土，從而造成第二次鋼筋銹蝕。

2.3 凍脹裂縫修補(bǔ)

凍脹裂縫主要與橋梁所在區(qū)域氣候因素相關(guān)， 對凍脹裂縫的修補(bǔ)，需要結(jié)合基本的抗凍等級指標(biāo)，采用合適的施工方法。實(shí)例工程的裂縫修補(bǔ)，如果施工時(shí)間為冬天，則可利用暖棚施工等方法，減少溫度因素的影響，并在混凝土股當(dāng)中適當(dāng)加入不含氯鹽的防凍劑，確?；炷猎诘蜏睾拓?fù)溫的環(huán)境中也能夠有效凝結(jié)硬化。 在裂縫修補(bǔ)期間，還要確保橋梁的排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，以免出現(xiàn)積水和滲水，從而影響裂縫的修補(bǔ)效果?？傊?，凍脹裂縫的修補(bǔ)要重點(diǎn)考慮氣溫的因素，在施工過程中采用儀器檢測氣候的變化情況，以便對工程施工的細(xì)節(jié)步驟進(jìn)行調(diào)整，保證實(shí)現(xiàn)更好的修補(bǔ)效果。

3 結(jié)束語

通過上文的研究， 我們可以看出公路橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫病害，對橋梁結(jié)構(gòu)安全具有巨大的威脅性影響，裂縫誘因主要有地基基礎(chǔ)的變形、鋼筋銹蝕和凍脹因素，文章結(jié)合裂縫產(chǎn)生的原因，提出相應(yīng)的裂縫修補(bǔ)措施，案例工程要求適當(dāng)加寬基礎(chǔ)的寬度，并對基底的軟土地基進(jìn)行換填夯實(shí)，并在補(bǔ)鋼筋銹蝕裂縫位置的時(shí)候，需要認(rèn)真檢查裂縫位置的銹蝕情況，以便針對性修補(bǔ)，至于對凍脹裂縫的修補(bǔ)，需要結(jié)合基本的抗凍等級指標(biāo)，采用合適的施工方法，除此之外，我們還要從施工的角度，探討混凝土裂縫的防控措施，其中包括混凝土攤鋪厚度控制、層間澆筑間隔時(shí)間控制、混凝土二次振搗、混凝土保溫養(yǎng)護(hù)等措施，需要在以后的施工當(dāng)中，予以進(jìn)一步總結(jié)和完善。

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