【地坪網(wǎng)資訊】張齊東，王君，王高彥
( 中交第二公路工程局有限公司，陜西西安710065)
［摘要］混凝土由于細(xì)微裂縫的出現(xiàn)及將來可能繼續(xù)擴展，水及潮濕空氣會侵蝕鋼筋，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，同時會影響結(jié)構(gòu)的承載能力。為保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和鋼筋不被銹蝕，必須對裂縫采取有效的方式進行修補。結(jié)合某鐵路大橋連續(xù)梁跨中橫隔板裂縫修補施工實踐，介紹了環(huán)氧樹脂膠低壓灌注封堵及粘貼碳纖維布施工工藝。
［關(guān)鍵詞］橋梁; 大跨徑; 箱梁; 裂縫修補

1 工程概況
某鐵路大橋跨越地方公路，采用( 40 + 56 + 40) m連續(xù)梁橋一次跨越( 見圖1) ，與某公路斜交角76°，兩主墩墩號分別為1 號和2 號，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，每個主墩為10 根直徑1． 5m 鉆孔樁，邊墩為10 根直徑1． 25m 鉆孔樁; 上部主梁結(jié)構(gòu)采用掛籃懸臂澆筑法施工。

箱梁截面為單箱單室截面變高度、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂板寬12． 0m，厚度除梁端附近外均為40cm，底板寬6． 7m，厚度為40 ～ 80cm。腹板厚度為48 ～ 80cm，梁體采用C50 混凝土。如圖2 所示。
2 箱梁裂縫簡介
某鐵路大橋( 40 + 56 + 40) m 連續(xù)梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，2009 年11 月15 日跨中合龍，在合龍段等強并張拉完成拆除掛籃時，發(fā)現(xiàn)跨中合龍段橫隔板處有裂縫，裂縫呈豎向，深度沿順橋向，初步判斷裂縫寬度和深度已超出允許范圍。

3 箱梁裂縫檢測
裂縫檢測委托具有裂縫檢測資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行，對裂縫的寬度和深度依據(jù)有關(guān)檢測技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進行專業(yè)檢測。
3． 1 裂縫寬度檢測
裂縫寬度檢測采用裂縫測寬儀進行，測寬儀型號為DJCK—2，檢測前須確認(rèn)儀器檢定日期在有效期內(nèi)。針對每條裂縫選取3 個點進行測量，分別測量讀數(shù)，最后計算出裂縫的平均寬度。
現(xiàn)場實測裂縫寬度檢查結(jié)果如表1 所示。

3． 2 裂縫深度檢測
裂縫深度檢測采用非金屬超聲波裂縫測深儀進行，測深儀型號為NM － 4A，檢測前須確認(rèn)儀器檢定日期在有效期內(nèi)。針對每條裂縫選取3 個點進行測量，分別測量讀數(shù)，最后取深度的最大值。
根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，中橫隔板處裂縫深度為貫通裂縫。如圖3 所示

3． 3 裂縫檢測結(jié)果
該橋連續(xù)梁跨中合龍段中橫隔板處產(chǎn)生5 條裂縫，裂縫寬度分布在0． 070 ～ 0． 276mm，且均為貫通裂縫，綜合分析確定為收縮裂縫。
4 箱梁裂縫產(chǎn)生原因
該鐵路大橋連續(xù)梁之所以在跨中合龍段中橫隔板處產(chǎn)生收縮裂縫，經(jīng)綜合分析，主要原因有以下幾方面: ①跨中合龍段施工正處于11 月份，屬冬季施工，箱梁內(nèi)腔內(nèi)溫度較低，內(nèi)腔內(nèi)冬季施工未采取有效的養(yǎng)護方式。②中橫隔板屬大體積混凝土施工，沒有采取有效的溫控措施。③受架梁節(jié)點工期緊逼，跨中合攏段合龍前墩頂臨時錨固未完全解除約束，體系未完成轉(zhuǎn)換。④跨中合龍段中橫隔板未設(shè)計橫向預(yù)應(yīng)力。
5 箱梁裂縫修補技術(shù)
某鐵路大橋( 40 + 56 + 40) m 連續(xù)梁合龍段跨中箱梁橫隔板施工完成后出現(xiàn)了5 條裂縫，檢測表明，寬度約0． 070 ～ 0． 276mm，均為貫穿裂縫，經(jīng)初步分析為混凝土收縮裂縫，根據(jù)檢測單位和多方專家的建議，對于中橫隔板裂縫采用灌縫處理方式進行修補。
混凝土由于細(xì)微裂縫的出現(xiàn)及將來可能繼續(xù)擴展，水及潮濕空氣會侵蝕鋼筋，鋼筋銹蝕影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，同時會影響結(jié)構(gòu)的承載能力。為保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和鋼筋不被銹蝕，采用灌漿封縫封堵方式進行裂縫修補; 同時考慮到鐵路振動荷載影響，灌漿封縫封堵完成后在表面粘貼碳纖維布加強，提高抗拉強度，保證混凝土的質(zhì)量及整體性，避免再次出現(xiàn)裂縫。
5． 1 環(huán)氧樹脂膠低壓灌注封堵
5． 1． 1 修補步驟
裂縫修補主要采用具有低黏度、高強度和高流動性的環(huán)氧樹脂膠進行低壓灌注封堵。其主要步驟如下: ①尋找裂縫找出裂縫位，并標(biāo)出裂縫位置。②混凝土表面打磨處理用鋼絲刷對裂縫兩側(cè)混凝土表面打磨，粗糙結(jié)構(gòu)表面，便于封縫，打磨方向為順裂縫方向，打磨范圍為裂縫兩側(cè)各60mm; ③混凝土表面灰塵清理用鋼絲刷清理表面已打磨的混凝土表面，然后擦凈結(jié)構(gòu)表面灰塵; ④埋設(shè)灌漿嘴在混凝土裂縫上部埋設(shè)注膠底座，埋設(shè)間距≤300mm，且每個裂縫轉(zhuǎn)折點要埋設(shè)一個，每條裂縫至少要埋設(shè)2 個注膠底座，注意注膠底座埋設(shè)不能堵塞縫口，以免注膠困難; ⑤結(jié)構(gòu)膠封縫用快速封縫膠將其他部位的縫口封堵密實。
5． 1． 2 壓力注膠材料及機具
1) 灌漿機具灌漿機具采用CZ － 自動壓力樹脂注入器，是袖珍式灌漿機具，操作方便、靈巧、輕便，可對任何方向的裂縫及空鼓部位進行灌漿，灌漿的質(zhì)量有可靠保證。凡混凝土不密實和連通的始發(fā)裂縫及空隙，樹脂會自動填滿，并能沿鋼筋方向滲透到混凝土密實處。
2) 灌漿材料低黏度改性環(huán)氧樹脂采用雙組分低黏度改性環(huán)氧樹脂，甲、乙組分，采用低黏度環(huán)氧樹脂具有可灌性、韌性好、強度高、有效操作時間長的特點，該灌漿樹脂的抗壓強度≥40． 0MPa，抗拉強度≥3． 0 ～6． 0MPa，裂縫修補完成后強度高于原主體結(jié)構(gòu)，可達到裂縫修補效果。
5． 1． 3 壓力注膠工藝
1) 當(dāng)樹脂固化達到一定程度后，進行壓力灌漿，灌漿工藝采用全封閉保壓注漿法工藝。當(dāng)注漿產(chǎn)生壓力時，由于樹脂的進入，空氣排出，樹脂進入混凝土裂縫間隙并充滿。由于灌漿時利用混凝土毛細(xì)管作用，0． 05mm的間隙均能進入。凡是混凝土有裂縫處，樹脂都會自動填滿，混凝土間隙灌滿后，注入器便會自動停止灌漿。保持一定壓力時間后( 大約12 ～ 24h) ，拆除注入器，樹脂不再流出，隨時間的增加，樹脂逐步固化，強度不斷增加。
2) 灌漿結(jié)束后，鑿掉預(yù)埋注漿口。
5． 2 粘貼碳纖維布施工
經(jīng)灌縫處理，環(huán)氧樹脂固化后，進行粘貼碳纖維布加強施工。粘貼方式: 沿裂縫方向貼寬度0． 4m 寬的碳纖維布，布的纖維方向與裂縫垂直，如裂縫較密或間距較小時，可整面粘貼碳纖維布。
5． 2． 1 基底處理
粘貼碳纖維布前，混凝土的表面應(yīng)按以下的方法
進行處理: ①原混凝土的粘合面，用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用冷水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去1 ～ 2mm 厚表層，直至完全露出新面，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦洗表面即可。②對于修補出現(xiàn)的新混凝土結(jié)合面，先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗滌劑洗刷表面，或用吸塵器、吹風(fēng)機之類清除表面，或用有壓冷水沖洗，待完全干燥后即可涂刷黏結(jié)劑。③混凝土表面有孔洞時，先鑿掉其表面混凝土的薄弱層及松動石子。清除碎渣，并用水沖洗干凈，待干燥后，配制強度比原混凝土強度高一級以上的環(huán)氧樹脂膠修補。④石子的不平整混凝土表面，需將表面凸出的石子鑿掉，用混凝土角磨機將構(gòu)件基面的混凝土打磨平整，基本平整后，按普通混凝土的表面要求處理。
5． 2． 2 涂底膠
1) 按一定的比例( 一般采用主劑: 固化劑= 2∶ 1)將主劑與固化劑先后置于容器中，用臺秤計量，人工攪拌均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場實際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時間。保證在1h 內(nèi)用完。
2) 用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后( 固化時間視現(xiàn)場氣溫而定，以指觸干燥為準(zhǔn))再進行下一道工序施工。
5． 2． 3 找平
1) 用刮板精心涂刷、括平，保證混凝土表面平整。
2) 混凝土表面凹陷部位應(yīng)用FE 膠填平，模板接頭等出現(xiàn)較大高度差且無法打磨平的部位應(yīng)用FE 膠填補，形成過渡坡度，盡量減少高度差。
3) 轉(zhuǎn)角處也應(yīng)用FE 膠修補成光滑的圓弧，半徑≥10mm。
5． 2． 4 粘貼
1) 待找平層FE 膠固化后( 以指觸干燥為準(zhǔn)) ，進行碳纖維布粘貼。
2) 按設(shè)計要求的尺寸及層數(shù)裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應(yīng)在3m 之內(nèi)。
3) 調(diào)配、攪拌粘貼材料FR 膠( 使用方法與底膠FE 相同) 。然后均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位要適當(dāng)多涂刷一些，涂層保持均勻，厚度基本一致。
4) 粘結(jié)碳纖維布，在確定所粘結(jié)部位無誤后剝?nèi)ルx型紙，用特制流滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使FR 膠充分浸透碳纖維布。多層粘結(jié)應(yīng)重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘結(jié)。
5) 在最后一層碳纖維布的表面均勻涂膠撒上沙子便于粉刷處理( 等強后可在碳纖維布表面涂抹一層素混凝土) 。
6) 碳纖維布沿纖維方向的搭接長度按設(shè)計要求≥200mm． ，搭接處保證粘結(jié)牢固，不得出現(xiàn)空鼓。
5． 3 裂縫修補質(zhì)量控制要點及注意事項
5． 3． 1 裂縫修補質(zhì)量控制要點
1) 施工過程中，嚴(yán)格按照施工方案的技術(shù)要求逐道工序驗收合格后方可進行下道工序。
2) 應(yīng)重點檢查灌漿是否飽滿。
3) 應(yīng)重點檢查碳纖維布粘貼是否空鼓。
5． 3． 2 裂縫修補注意事項
1) 所用材料要密閉保存，避免受潮影響施工質(zhì)量。
2) 現(xiàn)場施工人員在處理混凝土表面時應(yīng)穿工作服，佩戴防護眼鏡、口罩和手套。
3) 與施工配套的腳手架要有足夠的安全性。
4) 須有材料的生產(chǎn)廠家所提供的材料證明。
5) 現(xiàn)場配制的封縫、涂刷材料，應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用，不得一次配置，分批使用; 各組分稱量準(zhǔn)確，嚴(yán)格按照配比設(shè)計要求。
6) 每一道工序結(jié)束后均應(yīng)按工藝要求進行檢查，并做好相關(guān)的驗收記錄，如出現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)立即返工。
6 預(yù)防措施
大跨度連續(xù)箱梁在后續(xù)高速鐵路建設(shè)過程中將被廣泛應(yīng)用，一般采用掛籃施工工藝為首選，如何有效預(yù)防合攏后跨中及墩頂橫隔板處的裂縫出現(xiàn)是一個重要的課題，通過某鐵路大橋( 40 + 56 + 40) m 連續(xù)箱梁跨中橫隔板裂縫的修補過程，提出以下建議。
1) 混凝土澆筑完畢后，箱梁內(nèi)腔養(yǎng)護作為一個薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)重點控制。
2) 橫隔板大體積混凝土施工應(yīng)采取有效溫控措施。
3) 合龍段澆筑前，體系轉(zhuǎn)換要按設(shè)計要求完成。
4) 向設(shè)計單位建議在未設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力的橫隔板處增設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力。
7 結(jié)語
某鐵路大橋( 40 + 56 + 40) m 連續(xù)箱梁跨中橫隔板裂縫已于2010 年1 月25 日修補完成，2010 年2 月4日架橋機順利通過并進行了應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控，各項指標(biāo)均在設(shè)計范圍內(nèi)，情況良好。截止2010 年5 月25 日，經(jīng)過近4 個月的持續(xù)觀察，裂縫修補后原裂縫未出現(xiàn)裂紋且周圍無擴展延伸趨勢，充分證明了裂縫修補施工工藝各項指標(biāo)均達到了預(yù)期效果。該連續(xù)梁中跨橫隔板裂縫修補施工工藝的成功實施，對今后出現(xiàn)類似問題的解決具有較強的指導(dǎo)意義。
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