【地坪網資訊】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］混凝土由于細微裂縫的出現及將來可能繼續(xù)擴展，水及潮濕空氣會侵蝕鋼筋，從而影響混凝土結構的耐久性，同時會影響結構的承載能力。為保證混凝土結構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，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; 上部主梁結構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、變截面結構，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的檢測機構進行，對裂縫的寬度和深度依據有關檢測技術規(guī)范及標準進行專業(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，檢測前須確認儀器檢定日期在有效期內。針對每條裂縫選取3 個點進行測量，分別測量讀數，最后計算出裂縫的平均寬度。
現場實測裂縫寬度檢查結果如表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，檢測前須確認儀器檢定日期在有效期內。針對每條裂縫選取3 個點進行測量，分別測量讀數，最后取深度的最大值。
根據現場檢測結果，中橫隔板處裂縫深度為貫通裂縫。如圖3 所示

3． 3 裂縫檢測結果
該橋連續(xù)梁跨中合龍段中橫隔板處產生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生收縮裂縫，經綜合分析，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，箱梁內腔內溫度較低，內腔內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，體系未完成轉換。④跨中合龍段中橫隔板未設計橫向預應力。
5 箱梁裂縫修補技術
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了5 條裂縫，檢測表明，寬度約0． 070 ～ 0． 276mm，均為貫穿裂縫，經初步分析為混凝土收縮裂縫，根據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。
混凝土由于細微裂縫的出現及將來可能繼續(xù)擴展，水及潮濕空氣會侵蝕鋼筋，鋼筋銹蝕影響混凝土結構的耐久性，同時會影響結構的承載能力。為保證混凝土結構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，保證混凝土的質量及整體性，避免再次出現裂縫。
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，并標出裂縫位置。②混凝土表面打磨處理用鋼絲刷對裂縫兩側混凝土表面打磨，粗糙結構表面，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，然后擦凈結構表面灰塵; ④埋設灌漿嘴在混凝土裂縫上部埋設注膠底座，埋設間距≤300mm，且每個裂縫轉折點要埋設一個，每條裂縫至少要埋設2 個注膠底座，注意注膠底座埋設不能堵塞縫口，以免注膠困難; ⑤結構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構，可達到裂縫修補效果。
5． 1． 3 壓力注膠工藝
1) 當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。當注漿產生壓力時，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) 灌漿結束后，鑿掉預埋注漿口。
5． 2 粘貼碳纖維布施工
經灌縫處理，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對于修補出現的新混凝土結合面，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，根據現場實際氣溫決定用量并嚴格控制使用時間。保證在1h 內用完。
2) 用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后( 固化時間視現場氣溫而定，以指觸干燥為準)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用FE 膠填平，模板接頭等出現較大高度差且無法打磨平的部位應用FE 膠填補，形成過渡坡度，盡量減少高度差。
3) 轉角處也應用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) ，進行碳纖維布粘貼。
2) 按設計要求的尺寸及層數裁剪碳纖維布，除非特殊要求，碳纖維布長度一般應在3m 之內。
3) 調配、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多涂刷一些，涂層保持均勻，厚度基本一致。
4) 粘結碳纖維布，在確定所粘結部位無誤后剝去離型紙，用特制流滾子反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使FR 膠充分浸透碳纖維布。多層粘結應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘結。
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計要求≥200mm． ，搭接處保證粘結牢固，不得出現空鼓。
5． 3 裂縫修補質量控制要點及注意事項
5． 3． 1 裂縫修補質量控制要點
1) 施工過程中，嚴格按照施工方案的技術要求逐道工序驗收合格后方可進行下道工序。
2) 應重點檢查灌漿是否飽滿。
3) 應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量。
2) 現場施工人員在處理混凝土表面時應穿工作服，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) 須有材料的生產廠家所提供的材料證明。
5) 現場配制的封縫、涂刷材料，應現配現用，不得一次配置，分批使用; 各組分稱量準確，嚴格按照配比設計要求。
6) 每一道工序結束后均應按工藝要求進行檢查，并做好相關的驗收記錄，如出現質量問題，應立即返工。
6 預防措施
大跨度連續(xù)箱梁在后續(xù)高速鐵路建設過程中將被廣泛應用，一般采用掛籃施工工藝為首選，如何有效預防合攏后跨中及墩頂橫隔板處的裂縫出現是一個重要的課題，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，箱梁內腔養(yǎng)護作為一個薄弱環(huán)節(jié)應重點控制。
2) 橫隔板大體積混凝土施工應采取有效溫控措施。
3) 合龍段澆筑前，體系轉換要按設計要求完成。
4) 向設計單位建議在未設置橫向預應力的橫隔板處增設橫向預應力。
7 結語
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力應變監(jiān)控，各項指標均在設計范圍內，情況良好。截止2010 年5 月25 日，經過近4 個月的持續(xù)觀察，裂縫修補后原裂縫未出現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均達到了預期效果。該連續(xù)梁中跨橫隔板裂縫修補施工工藝的成功實施，對今后出現類似問題的解決具有較強的指導意義。
參考文獻:
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