探讨桥梁工程中预应力箱梁裂缝成因分析及防治措施

夏荣华

摘要：结合多年的实际工作经验，介绍了后张预应力箱梁裂缝产生的原因及预防措施，最后，通过具体实例，叙述了裂缝处理的加固方法及工艺。仅供相关技术人员参考。

关键词：后张力 箱梁 裂缝 防治措施

0 引言

桥梁工程中，预应力箱梁经常出现开裂现象，严重威胁工程质量，分析裂缝的成因并研究预防裂缝产生的措施，以确保箱梁结构安全质量合格，是当前工程技术人员刻不容缓的技术难题之一。本文针对裂缝的成因进行了初步分析及探讨，从而提出了相关的预防及防治措施，以供类似工程施工参考。

1 裂缝产生的原因及预防措施

1.1 裂缝产生的原因 一种是荷载引起的叫受力性裂缝；另一种是由于外界环境的变化所产生的裂缝，叫非受力性的裂缝。受力性裂缝产生的原因主要是支架地基压实度不够或底模支架不牢固，在荷载作用下，产生沉降，引起底模不均匀变形，当变形受到约束时，在构件内部产生次应力，而混凝土早期强度较低，预应力筋并未参与受力，则使混凝土产生过高的抗拉强度，从而引起混凝土的开裂。

非受力裂缝产生的主要原因是温度等外界环境变化导致的，养生及时与否等原因造成的。对于产生混凝土裂缝的因素是多方面的，对直接原因和间接原因要分析准确，否则会收到事倍功半的效果，内因主要是混凝土收缩造成的，因此，对于裂缝不仅要把握其主要因素，而且还要考虑到其他相关因素。

1.2 防止预应力混凝土裂缝的措施

1.2.1 改善混凝土材料的性能，调整水泥用量，选用连续集配碎石、中砂，采用低水灰比，降低砂率，适量掺加高效外加剂。

1.2.2 混凝土浇注的控制和养生。混凝土浇注控制坍落度、配合比，保证梁体强度均匀，浇注速度不宜过慢，在模板强度允许的情况下，尽可能减小混凝土的坍落度，减小水泥用量，延长混凝土的初凝时间，使底模沉降完成在混凝土初凝之前，尽可能提高混凝土的浇注速度，并分层分段浇注振捣。混凝土浇注后要尽可能早的进行覆盖和养生。覆盖要采用保水性材料(例如土工布)，在养生期间要保持覆盖物的湿润。

1.3 加强底模支撑系统的牢固性 支架地基的处理一定要彻底，一定要避免地基局部密实度过小而产生沉降，地基土要选择透水性较好的材料，支架地基的标高要高于原地表标高，原地表土土质较差时，必要时要进行换填。同时支架地基四周要做好排水沟，防止雨水浸泡地基。支架一定要牢固，并且要对底模进行整幅预压，预压重量不得小于梁体自重的80％(经验数据)，并对预压前后沉降较大的部位查找原因，进行处理，严禁用木支架，主要是难以控制沉降。

1.4 预应力筋孔道的特殊处理 通过以往的施工经验来看，预应力筋孔道压浆后，水泥浆泌水，由于多种原因，水不能完全被吸收，少量水长时间存留于管道中，冬季气温在0℃以下，产生冻涨，在箱梁混凝土表面产生裂缝。这种情况下，排水是关键。根据预应力管道的设计，在管道相对低处设置排水管道，待排水完毕，封闭管道。

2 裂缝处理的加固方法及工艺

2.1 修补裂缝的方法 修补裂缝的方法很多，归纳起来主要有开槽法、低压注浆法、表面覆盖法三大类。

2.1.1 开槽法适用于裂缝宽度大于0.5 mm的混凝土裂缝修补，材料的配合比为：环氧树脂：聚硫橡胶：水泥：砂=10：3：12.5：28。

2.1.2 低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm～0.3mm的混凝土裂缝修补，修补工序如下：裂缝清理一试漏一配制注浆液一压力注浆一二次注浆一清理表面。

2.1.3 表面覆盖法修补裂缝适用于微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)，在其表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。

2.2 裂缝处理的工艺

2.2.1 裂缝的检查及标注 ①对于裂缝宽度<0.2mm，采用聚合物水泥表面封闭法，聚合物水泥是在加固专用的改性环氧浆液配出后加入50g 525#水泥搅拌均匀而成，封闭后要考虑梁体表面的美观。②对于裂缝宽度≥0.2 mm，采用灌注混凝土裂缝修补胶液封闭裂缝法，将裂缝修补胶液压注入结构物内部裂缝中去，以达到封闭裂缝，恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性的目的，使混凝土构件恢复整体性。

2.2.2 钻孔在裂缝表面进行骑缝钻孔，以此作为灌浆导向孔，沿裂缝走向钻孔。孔深5cm，孔径8 mm，孔距35cm，凡裂缝交叉处应在交叉地方钻孔，在钻孔过程中应严禁伤及波纹管。

2.2.3 清孔及裂缝表面处理所有孔眼必须使用高压空气吹洗干净，使其不让灰渣阻塞，之后沿裂缝从上而下将两边3cm～4cm范围内的灰尘、浮浆用小锤、手铲、钢刷、砂纸、毛刷依次处理干净，将构件表面整平，凿除突出部分，然后用丙酮擦洗，清除裂缝周围的油污，清洗时应注意不要将裂缝堵塞。

2.2.4 粘贴灌浆嘴及裂缝表面封闭①粘贴灌浆嘴。灌浆嘴底盘的铁锈必须除净，并用丙酮擦洗干净，然后将专用胶泥均匀的抹在底盘周围，厚度1mm～2mm，与孔眼对准粘贴在裂缝上，灌浆嘴的间距根据缝长及裂缝的宽度以3.5cm～4.0cm为宜，一般宽缝可稀，窄缝宜密。每一道裂缝至少须各有一个进浆孔的排气孔。注意灌浆孔眼必须对中保证导流畅通，灌浆嘴应粘贴牢靠，四周抹成鱼脊状进行封闭。②裂缝表面封闭。为使混凝土缝隙完全充满浆液，并保持压力，同时又保证浆液不大量外渗，必须对已处理过的裂缝表面(除孔眼及嘴子外)用聚合物水泥砂浆浆液沿裂缝走向从上至下均匀涂刷两遍进行封闭(宽度6cm～8cm)，并在上面分段紧密贴上一层玻璃丝布(宽度5cm～7cm)形成封闭带。

2.2.5压气实验封闭带硬化后，需进行压气实验，以检查封闭带是否封严，压缩气体通过灌浆嘴，气压控制在0.2Mpa～0.4MPa，此时，在封闭带上及灌浆嘴周围可涂上肥皂水，如发现通气后封闭带上有泡沫出现，说明该部位漏气，对漏气部位可再次封闭。试气对于竖向缝可从下向上，水平向缝由低端向高端进行。

2.2.6 灌浆操作①灌注裂缝采用空气泵压注法，压浆罐与灌浆嘴用聚氯乙烯高压透明管相连接，连接要严密，不能漏气。②在灌浆过程中应注意控制压力，裂缝宽度较大的，如果进浆通畅时，压力宜控制在0.2MPa；如果裂缝进浆不畅，可把泵压控制在0.4MPa。③灌注的次序：对于水平裂缝宜由低端逐渐压向高端；对于竖向腹板裂缝，由下向上逐渐压注；从一端开始压浆后，另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后喷出浆液与压入的浆液浓度相同时，可停止压浆，在保持压力下封堵灌浆嘴。

3 工程实例

江西白羊大桥桥梁全长576m，桥跨结构为预应力后张法箱梁，5跨为1联，共150m。施工时采用2次浇注，即箱梁底板和腹板为第一次，箱梁顶板和翼缘板为第二次。此种浇注方法，在弯矩为零、剪力最大处，箱梁顶板出现裂缝。经分析为受力裂缝，采用开槽填补法处理了裂缝。后来改为3次浇注，将箱梁顶板分为2次浇注，在墩顶处1/5跨范围内做顶板第二次浇注，从而避免了裂缝。在本座桥梁施工中产生裂缝的原因是多方面的，一是混凝土材料中没有掺加高效缓凝剂；二是浇注顺序同样影响裂缝的产生；三是浇注速度直接影响裂缝的产生。

4 结论

裂缝是预应力箱梁的重大质量问题，引起裂缝的因素很多，也很复杂，主要包括受力和非受力两因素。在工程施工中，只要认真分析每一个可能导致裂缝的因素，并采取相应的预防措施，预应力箱梁的施工裂缝就可以得到有效的控制。

参考文献：

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[2]施岚青，国振喜.简明混凝土结构设计手册[M].冶金工业出版社.1993.7.

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