连续梁0号块混凝土缺陷对梁体结构影响研究

(中国人民武装警察部队 水电第二支队，安徽 合肥 231100)

目前，桥梁施工中连续梁的结构形式、跨度大小各有不同，本文针对实际施工中存在的连续梁0号块易出现的空洞问题，通过分析确定其对大跨度连续梁整体结构安全性能的影响程度。该工程桥梁设计为(40+64+64+40)m预应力混凝土连续箱梁，全长209.2 m(含两头侧梁端至边支座中心各0.6 m)。采用挂篮悬臂浇筑法施工。该大桥立面布置见图1。

图1 大桥立面布置(单位：cm)

梁体为单箱单室、斜腹板、变高度、变截面结构。全桥箱梁顶宽12.2 m，底宽6 m。箱梁横截面为单箱单室直腹板。顶板厚37 cm，腹板厚分别为45，70，90 cm，底板厚由跨中的44 cm按圆曲线变化至0号块最外端的73 cm，中支点处加厚到100 cm。梁体主要截面形式见图2。

1 0号块概况

该大桥跨径为(40+64+64+40)m，对称布置，0号块纵桥向长8 m，支座处梁高5.20 m，0号块大样图见图3。该墩布置纵向和双向活动支座，支座及防落梁挡块布置见图4。

2 病害及检测情况介绍

连续梁浇筑完成后，发现该墩顶0号块梁底存在空洞露筋等缺陷。为此，对现场的0号块缺陷范围、程度进行了评测，分析评估缺陷对桥梁结构安全运营的影响。 主要进行了以下3种检查。

2.1 外观检查

外观检查范围主要包括：0号块梁体混凝土表面是否有混凝土缺陷、裂缝、渗漏水、蜂窝麻面、露筋、振捣不实、空洞等缺陷；支座有无异常、垫石是否开裂、钢板和螺栓等附件是否有损坏等缺陷，并对缺陷进行定位描述或定量记录[1]。

图2 主梁主要截面尺寸(单位：cm)

图3 0号块大样(单位：cm)

图4 支座及防落梁挡块布置

2.2 详细检测

对0号块的混凝土强度、钢筋保护层厚度和分布、内部缺陷等进行详细检测[2]。

(1)混凝土强度测试[3]。在0号块腹板选取代表性区域，采用回弹法测试该区混凝土强度。计算测区平均回弹值时，应从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，然后将剩下的10个回弹值平均，求得测区平均回弹值。根据测区混凝土平均回弹值及平均碳化深度，用相关表格即可查得测区混凝土强度换算值，并按规范方法进行混凝土强度推定。

(2)钢筋保护层厚度和分布检测[4]。分别在0号块腹板、底板选取代表性区域，采用钢筋探测仪测试钢筋保护层厚度和分布。

2.3 承载力评估

根据原设计资料和检测实际资料，验算实际状态下的桥梁承载力，并结合规范对桥梁承载力进行评价。

分别采用地质雷达探测法、弹性波CT测试法及钻芯内窥法对混凝土内部进行探测，通过对正常区域和疑似区域的声速、波形、灰度图等参数比对分析，检测可能存在的混凝土内部缺陷。

现场测试时，在钢筋探测仪探头移动的过程中，可以自动锁定受影响最大的点，即信号值最大的点。根据保护层厚度和信号之间的对应关系得出厚度值。此次检测采用的探地雷达参数见表1。

此次混凝土弹性波CT层析成像检测沿箱梁高度设置3个检测剖面：检测剖面1距箱梁底8 cm，检测剖面2距箱梁底18 cm，检测剖面3距箱梁底28 cm。检测剖面为一个7.2 m(横桥向)×1.95 m(纵桥向)矩形平面，测线布置为一侧测点为弹性波发射点，编号依次为F1～F16，另一侧测点为弹性波接收点，编号依次为S1～S16。检测时，F1～F16点依次作为发射点利用锤击发射弹性波信号，对应每一个发射点依次在S1～S16接收点接收弹性波信号，每一对发射接收点为一条测线，每一检测剖面共进行256条测线检测，获取原始记录波形256条，测线发射接收方式如图5所示。

表1 探地雷达参数

图5 CT剖面测线布置示意(仅示意测线发射接收方式)

3 结果汇总

该大桥0号块外观检测结果见表2。0号块典型缺陷照片见图6，0号块外观缺陷分布见图7。0号块混凝土强度回弹值见表3，混凝土强度推定值及碳化深度检测结果见表4。由表4可知：该0号块混凝土实测强度大于设计抗压强度(混凝土设计标号为C50)。钢筋保护层厚度检测结果见表5。腹板实测钢筋保护层厚度基本满足设计要求。

0号块雷达测试截面和测线布置如图8所示。正常区域测线雷达检测如图9与图10所示。由图9和图10可见表层钢筋网反射波明显，同相轴连续，且混凝土表面与第一层钢筋网之间无异常反射，表明混凝土内部密实性较好。由于0号块底板钢筋异常致密，在一定程度上会影响雷达的探测结果，如图9中第2层钢筋反射；表面至第1层钢筋网区域探测精度较高，越过第2层钢筋网后的区域雷达电磁波穿透难度增大。深部缺陷主要参考CT测试结果。

表2 36号墩外观缺陷汇总

图6 0号块典型病害

图7 0号块外观缺陷分布

0号块全部测区测线雷达测试结果见表6。

0号块弹性波CT测试剖面测线布置见图11与图12。

表3 混凝土回弹值汇总表(检测部位FB-36)

表4 强度及碳化深度检测结果

注：FB表示腹板。

表5 钢筋保护层厚度检测结果 mm

图9 正常区域雷达灰度示意

图10 正常区域雷达波形示意

图8 0号块雷达测区测线布置(单位：cm)

表6 36号墩0号块雷达测试结果

图11 CT测试剖面布置

图12 CT测试平面及测点布置

图13 P1剖面CT测试结果

图14 P2剖面CT测试结果

图15 P3剖面CT测试结果

0号块弹性波CT测试结果如图13～15所示，图中虚线框表示支座所在位置。弹性波CT扫描测试结论如下：P1、P2、P3三个剖面的平均波速在4 910 m/s以上，最低波速均大于4 426 m/s。由此可推断，该特大桥0号块混凝土内部密实性完好。

4 缺陷处理方法

0号块混凝土实测强度大于设计强度，钢筋保护层厚度基本满足设计要求。通过目测、敲击，发现底板混凝土存在4处原材料修补不密实，1处面积为0.07 m×0.02 m的轻微露筋锈蚀，1处空洞和1处混凝土表面破损。通过雷达、弹性波层析法检测，混凝土内部密实性完好，该0号块缺陷等级为Ⅲ类。

缺陷处理方法如下。

(1)对支座范围以外梁体底板底面混凝土空洞、松散、蜂窝等表面缺陷处理。凿除缺陷区域周边不密实的混凝土，对外露钢筋除锈并涂抹阻锈剂，再对空洞区域采用不低于原梁体混凝土强度的改性环

氧树脂混凝土进行修复封闭，并同时按照30 cm×30 cm的间距埋设压胶管，最后待改性环氧混凝土凝固后再高压压注改性环氧树脂胶液。

(2)对支座范围以外梁体底层混凝土内部存在空洞区域的缺陷处理。在缺陷区域按照20 cm×20 cm的间距钻孔，钻孔直径Φ12 mm、深30 cm的压胶孔，并在清理干净后，埋设压胶管，最后再高压压注改性环氧树脂胶液。

(3)梁体表面露筋的缺陷处理。刷洗该区域，并在对外露钢筋彻底除锈后，在表面涂抹不低于原梁体混凝土强度的改性环氧树脂砂浆，将表面露筋部位抹平；对于露筋较深的，凿去薄弱混凝土和突出颗粒，清洗干净该区域并对外露钢筋彻底除锈后，再在表面涂抹不低于原梁体混凝土强度的改性环氧树脂砂浆，将表面露筋部位抹平。

(4)缺陷等级为Ⅲ、Ⅳ类属于混凝土表观缺陷，处理完成后用小锤敲击法检测修复质量。

5 结 语

在目前的桥梁施工中，连续梁的施工质量控制是重点也是难点，由于其设计强度高，钢筋、预应力筋布置密，混凝土浇筑体积大，往往出现振捣、养护不到位，易出现空洞漏筋、蜂窝麻面等常见病害。因此要在连续桥梁施工前做好方案，严格技术交底，从源头上采取减少和消除可能产生缺陷的措施，确保连续梁的施工质量和力学性质。