某工程現(xiàn)澆箱梁裂縫分析鑒定

黃育強(qiáng)

（惠州暉華混凝土有限公司，廣東 惠州 516257）

某工程現(xiàn)澆箱梁裂縫分析鑒定

黃育強(qiáng)

（惠州暉華混凝土有限公司，廣東 惠州 516257）

混凝土現(xiàn)澆箱梁體量大，結(jié)構(gòu)重要，其質(zhì)量更為大家所關(guān)注，在本文中，結(jié)合具體的工程實(shí)例，進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，分析了裂縫產(chǎn)的原因，有效避免了后續(xù)工程的質(zhì)量缺陷。

混凝土；現(xiàn)澆箱梁；裂縫；耐久性；分析

1 工程概況

天津外環(huán)線某互通立交主線方向長(zhǎng) 2338.263m（JHK0+107.487～JHK2+445.750），為全互通半定向半苜蓿葉式立交，整個(gè)立交共三層。

（1）上部結(jié)構(gòu)：主線橋 JHLK45-47 孔為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨度 (30+40+30)m，梁高 2.6m，箱梁寬度24.25 ～27.18m 漸變，為單箱 6 室截面，翼板懸臂長(zhǎng)度為2.5m，箱梁頂板厚度為 250mm，底板跨中厚度為 250mm（支點(diǎn)附近厚度為 400mm），腹板標(biāo)準(zhǔn)厚度為 400mm（支點(diǎn)附近厚度為 700mm），端橫梁寬 度為 1.5m，中橫梁寬度為 2m。

圖1 JHL45-47 孔箱梁縱斷圖（單位：mm）

圖2 JHL45-47 孔箱梁橫斷圖（單位：mm）

JHLK45-47 孔箱梁施工情況：主線橋左幅 JHLK45-47 孔箱梁于 2016 年 4 月 13 日 6:40～4 月 14 日 5:30 進(jìn)行第一步混凝土施工，施工部位為箱梁底板與腹板，養(yǎng)護(hù)方式為 24 小時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期 7 天，于 2016 年 4 月 16 日拆除內(nèi)膜。2016 年 4 月 25 日 18:40～4 月 26 日 7:22 進(jìn)行第二步混凝土施工，施工部位為箱梁頂板，養(yǎng)護(hù)方式為收面后立即用薄膜覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，待初凝時(shí)用土工布苫蓋灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期 7跨中箱梁結(jié)構(gòu)形式如圖 1。天，于 2016 年 5 月 2 日拆除內(nèi)膜。箱梁混凝土澆筑情況具體見表 1。

表1 箱梁混凝土澆筑情況

5 月中旬，發(fā)現(xiàn)橋梁頂板出現(xiàn)多條裂縫，很多通裂，為此，必須排查裂縫產(chǎn)生的原因，以避免后續(xù)工程再次產(chǎn)生。

2 橋梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)

主線橋左幅 JHLK45～47 孔連續(xù)箱梁在施工過程中發(fā)現(xiàn)，箱梁頂板的頂面與底面均出現(xiàn)較普遍的橫向裂縫，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，制定具體檢測(cè)內(nèi)容如下：（1）針對(duì)主線橋左幅 JHLK45～47 孔連續(xù)箱梁，從箱室內(nèi)對(duì)頂板的底面進(jìn)行裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度檢測(cè)，所檢測(cè)裂縫基本涵蓋較明顯的可見裂縫（少數(shù)微細(xì)裂縫未檢測(cè)，已進(jìn)行裂縫封閉處理的未檢測(cè)），頂板貫通裂縫和少數(shù)不具備裂縫深度檢測(cè)條件的非貫通裂縫僅作裂縫寬度、長(zhǎng)度檢測(cè)；（2） 針對(duì)主線橋左幅JHLK45～47 孔連續(xù)箱梁頂板的頂面，進(jìn)行保護(hù)層厚度檢測(cè)；（3）針對(duì)主線橋左幅 JHLK45～47 孔連續(xù)箱梁頂板，采用鉆芯法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)。

3 檢測(cè)依據(jù)及參考資料

DB/T 29－148－2005《結(jié)構(gòu)混凝土實(shí)體檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》；GB 50204－2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》；天津市快速路系統(tǒng)二期項(xiàng)目外環(huán)線東北部調(diào)線工程一標(biāo)施工圖。

4 檢測(cè)所用主要儀器設(shè)備

裂縫寬度測(cè)試儀（4-LFKD-03）；裂縫深度測(cè)試儀（4-LFSD-01）；鋼筋直徑/保護(hù)層厚度測(cè)試儀（4-WZY-01）；壓力試驗(yàn)機(jī)（1-YLJ-01）；鋼卷尺（4-GJC-01）；鋼直尺（4-GZC-01）。

5 檢測(cè)結(jié)果

5.1 箱梁箱體內(nèi)頂板裂縫分布情況檢測(cè)結(jié)果

本次對(duì)主線橋左幅 JHLK45～47 孔 3 跨共計(jì) 18 個(gè)箱室，從箱室內(nèi)對(duì)頂板的底面進(jìn)行裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度檢測(cè)。裂縫檢測(cè)數(shù)量共計(jì) 496 條，其中 45 條進(jìn)行裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度檢測(cè)，另外 451 條僅進(jìn)行裂縫長(zhǎng)度、寬度檢測(cè)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工方對(duì)箱梁頂板頂面澆水后，查驗(yàn)底板底面，發(fā)現(xiàn)頂板裂縫大多數(shù)為頂板貫通裂縫。

5.2 箱梁頂板鋼筋保護(hù)層厚度

對(duì)主線橋左幅 JHLK 45～47 孔連續(xù)箱梁，每孔頂板頂層各選取 90 根鋼筋進(jìn)行保護(hù)層厚度檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，保護(hù)層厚度檢測(cè)范圍為 33～42mm，基本符合設(shè)計(jì)要求。

5.3 箱梁頂板混凝土強(qiáng)度

本次檢測(cè)構(gòu)件為，主線橋左幅 JHLK45～47 孔連續(xù)箱梁，每跨箱梁頂板處各鉆取 1 個(gè)直徑 100mm 芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。芯樣抗壓強(qiáng)度測(cè)試值為 50.4～51.7MPa。

受測(cè)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見表 2?；炷翉?qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

6 病害成因分析

混凝土的裂縫包括結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。這里的裂縫可排除荷載因素，均為非結(jié)構(gòu)性裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫為混凝土結(jié)構(gòu)變形不均造成，一般情況下主要有三種原因：混凝土自收縮、干燥收縮和溫降收縮。

現(xiàn)澆梁底板、腹板與頂板混凝土配比一致，但均未發(fā)現(xiàn)裂縫，因此，可以排除材料本身的自收縮而造成裂縫。二是現(xiàn)場(chǎng)混凝土一澆筑完，抹面后立即覆膜養(yǎng)護(hù)，也不存在失水問題，因此，只剩下溫度收縮。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘與檢測(cè)分析，主線橋左幅 JHLK45～47 孔連續(xù)箱梁頂板出現(xiàn)裂縫因溫度驟降產(chǎn)生的收縮裂縫，屬于非結(jié)構(gòu)受力裂縫。箱梁分為兩次澆筑，兩次澆筑時(shí)間間隔較長(zhǎng)，在混凝土收縮過程中受到先期施工混凝土約束，也導(dǎo)致二部混凝土（箱式內(nèi)八字腳部位）產(chǎn)生裂縫。

通過現(xiàn)場(chǎng)了解施工情況可知，第一步澆筑箱梁底板與腹板，第二步澆筑箱梁頂板，養(yǎng)護(hù)用水直接采用臨近的河水。2016 年 6 月 2 日大氣溫度最高 31℃、最低 20℃，第二步澆筑后養(yǎng)護(hù)期間 2016 年 4 月 27 日～5 月 1 日大氣溫度最高24℃、最低 11℃，據(jù)此推測(cè)養(yǎng)護(hù)期間的河水水溫應(yīng)低于 2016年 6 月 2 日，而 2016 年 6 月 2 日河水水溫實(shí)測(cè)是 20℃。由此可推測(cè)出施工現(xiàn)場(chǎng)在第二步澆筑后直接采用低于 20℃ 養(yǎng)護(hù)水，如果箱梁頂板混凝土水化熱產(chǎn)生溫度按大概 50℃ 左右考慮，則養(yǎng)護(hù)水溫度與箱梁頂板混凝土表面的溫差大于 30℃，明顯超過了混凝土施工要求的養(yǎng)護(hù)水溫度與混凝土表面溫差不超過 15℃ 的一般要求。因此，養(yǎng)護(hù)水造成的溫度驟降導(dǎo)致箱梁頂板的頂面與底面形成了大量的橫向裂縫，即溫度收縮裂縫。

現(xiàn)場(chǎng)觀察到的典型裂縫分析如下：

網(wǎng)狀裂縫（圖 1）。養(yǎng)護(hù)時(shí)直接噴淋低溫河水處形成的典型放射狀裂縫，屬溫度持續(xù)驟降造成，應(yīng)力來不及釋放即形成不均勻裂縫（已修補(bǔ)）。

塑料薄膜下面的裂縫（圖 2）。養(yǎng)護(hù)時(shí)薄膜覆蓋痕跡明顯，說明收面后蓋膜及時(shí)，排除了產(chǎn)生干縮裂縫的可能，同時(shí)，撕開表面薄膜后發(fā)現(xiàn)膜下裂縫，也說明是在未失水情況下產(chǎn)生的裂縫。

圖1 網(wǎng)狀裂縫

圖2 塑料薄膜下面的裂縫

踩踏裂縫。踩踏痕跡處貫穿腳印的裂縫清晰未閉合，說明是養(yǎng)護(hù)后期產(chǎn)生，不屬于早期裂縫。

圖3 箱式內(nèi)內(nèi)倒角（八字腳）處裂縫

圖3 內(nèi)倒角處集中的裂縫，特征明顯，成因是第一、二步混凝土澆筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)，收縮不均，下層混凝土約束了上層混凝土的變形，產(chǎn)生了局部裂縫。

7 結(jié)論與建議

經(jīng)分析鑒定，可以得出：（1）箱梁頂板裂縫主要是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)用水與結(jié)構(gòu)本體溫差過大造成變形而引起的，連續(xù)箱梁內(nèi)倒角處為兩步澆注混凝土?xí)r間過長(zhǎng)，因收縮不均引起的裂縫，均為非結(jié)構(gòu)受力裂縫。（2）混凝土強(qiáng)度和鋼筋配置、保護(hù)層厚度符合設(shè)計(jì)要求，不影響結(jié)構(gòu)承載。（3）多數(shù)裂縫已貫通頂板，影響結(jié)構(gòu)耐久性，必須采取密封防水措施，以避免剛進(jìn)的銹蝕。

建議：（1）后續(xù)施工中，要縮短第一、二步混凝土的澆筑時(shí)間差。（2）養(yǎng)護(hù)用水必須經(jīng)過晾曬，縮小與混凝土本體的溫差，以免再次產(chǎn)生溫度裂縫。

［單位地址］廣東省惠州市三環(huán)路旁馬安畜牧場(chǎng)路段惠州暉華混凝土有限公司（516257）

黃育強(qiáng)，男，工程師。