浅谈装配式结构桥梁混凝土调平层裂缝问题

李 扬

道路桥梁 Roads and Bridges

浅谈装配式结构桥梁混凝土调平层裂缝问题

李 扬

（中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100000）

我国20~50m跨径的桥梁在公路及城市桥梁中占比非常大，这种中小跨径桥梁上部结构大部分采用预制装配式结构，随着绿色公路及桥梁工厂化生产理念的深入加之装配式结构的形式简单、受力明确、便于施工的特点，这种结构形式仍被桥梁设计者推崇。预制装配式结构也在桥梁建设中发挥着不可替代的作用，技术经验也越来越成熟。桥面调平层作为装配式结构的一部分，确很少引起桥梁建设者的关注。但实际施工中，桥面调平层裂缝问题却非常突出。本文以某工程为例阐述桥面调平层裂缝问题。

装配式结构桥梁；混凝土调平层；裂缝

1 工程概况

某高速公路工程，采用双向六车道，桥面宽33.5m，设计时速为100Km/h,荷载标准：公路Ⅰ级，上部结构采用40m先简支后连续小箱梁结构，桥面铺装采用8cm厚C50混凝土调平层+10cm厚沥青混凝土，在8cm厚C50混凝土现浇层中间铺设D10钢筋焊网片，保护层为净2cm。

2 施工工艺

桥面现浇层施工流程：梁顶浮渣清理、凿毛→测量放样→两侧标准带钢筋安装→钢筋网定位筋设置→两侧标准带挡板及标高控制带设置→两侧标准带浇筑养生→桥面钢筋网片绑扎安装→保护层调整、桁架式辊轴安装→混凝土拌合运输→混凝土入模、初平→混凝土摊铺、振捣、整平→人工精平、磨光机磨光→混凝土养护。

工艺介绍：桥面铺装施工采用全自动桁架式三辊轴摊铺机，为了确保桥面铺装的厚度，首先，加强桥面测量管理，沿桥梁纵向布置两条基准线，两侧用高强混凝土带控制标高，对梁顶面进行全面凿除浮浆、清扫，最后用高压水枪冲洗干净。全自动桁架式三辊轴摊铺机，选用优质方管焊制，使设备整体坚固不变形，较以往整平机在过长摊铺压实效果更好。

3 裂缝形式

桥面调平层施工完成后60天后，桥面调平层出现裂缝，裂缝形式主要为横向裂缝、纵向裂缝，局部网状裂缝，最大裂缝宽0.28mm，最大深度28mm。对裂缝统计如下：

表1 桥面现浇层裂缝调查统计表

4 裂缝产生的主要原因

（1）铺装层厚度偏小：项目设计预制梁上现浇层厚度只有8cm，由于梁体的向上起拱，预制梁的顶面并不是一个绝对的平面，致使预制梁上铺装混凝土厚度误差较大；考虑箱梁架设施工偏差影响，使桥面铺装层局部过薄，由温度变化或者徐变收缩产生的内应力则在局部薄弱面产生裂缝，并逐渐发展成片。

（2）未设置与主梁连接的抗剪钢筋。考虑桥梁施工采用运梁炮车运输，需在架设的梁上行走，故设计取消了主梁与调平层之间通常采用的抗剪钢筋，而是通过梁顶拉毛刻槽，靠新旧混凝土粘结力使调平层与主梁连接。但由于施工中工人对此工艺不重视，而未对预制梁拉毛到位，造成预制主梁顶面较为光滑，不能使主梁与调平层更好的粘结，以抵抗混凝土收缩。

（3）钢筋网片保护层厚度不满足设计要求，弱化了防裂效果：在进行钢筋网片安装和混凝土浇注时，受到工作人员、设备和混凝土自重的压力，致使局部钢筋网片其紧贴预制梁顶面而与原设计钢筋位置存在偏差，局部钢筋网片安装无法保证保护层厚度，削弱了钢筋网片的分布筋承载荷载的作用，容易因此产生桥面裂缝等破损现象。

（4）混凝土的温度裂缝：由于初期混凝土硬化抗拉强度低，若温缩或干缩产生的拉应力超过其抗拉强度，致使混凝土外观及内部均产生不同程度的裂隙，造成桥面的过早破损。

（5）早期荷载对桥面裂缝的产生和发展有较大影响：由于架梁的运梁车及罐车行走，加重桥面铺装负荷，产生较大的冲击振动荷载，在桥面伸缩缝、施工缝位置，架梁车的冲击荷载对桥面铺装层的特殊位置或局部早期破坏更为严重，并推进破坏向其他位置扩展恶化。

（6）混凝土一次性浇筑段落过长，混凝土养生不及时：由于一次性浇筑长度120米，限制了混凝土的自由膨胀，造成局部范围的混凝土铺装层与桥板分离，因为桥面铺装层较薄（只有8cm),无法抵御由于温度变化造成的内部应力,也可能是混凝土出现裂缝的原因。

5 裂缝处置办法

根据产生裂缝的具体情况，本着处置不留隐患、不影响结构物安全，不因过多剔除混凝土而扰动铺装层的稳定，对现场裂缝进行了检测、分类并制定处理方案如下:

（1）封闭处理：对微小收缩裂纹，裂隙不规则的，拟只作表面处置，采用硅胶粘剂对其表面进行封堵，其胶粘剂配比为矿粉:胶液(水玻璃):固化剂=1:0.5:0.1，封堵前用钢长刷将裂缝周围进行清扫，然后用高压气筒将杂物吹扫干净。

（2）压浆处理：对裂缝数量较少、裂隙偏大的，拟按照先凿槽嵌补，后钻孔压力灌浆的方法。凿除时沿裂缝上口凿-V刑槽，宽1－2cm,深10－20mm，使裂缝底平整，缝内干净，在周边涂一层环氧胶液(配合比为环氧树脂:乙二胺:二丁脂:丙酮=100:16:20:5)，后用环氧砂浆(配合比为环氧树脂:乙二胺:二丁脂:丙酮:砂:水泥=100:10:12:15:450:150)进行封补(考虑外观颜色黑白水泥可1:1配制);灌浆时先用电钻钻两个骑缝孔，用水清孔，然后做压风或压水试验，然后用压浆机器将非活性稀释剂体系环氧树脂胶液(配合比为环氧树脂:二丁脂:二甲苯：乙二胺=100:10:60:10)以0.5MPa的压力灌入。

（3）返工处理：对上下贯穿裂缝，直接凿除返工处理。

针对出现的裂缝，经过分析及长期观测，处理如下：136跨桥面铺装：长12米网状裂缝；153跨桥面铺装：长10米网状裂缝；163跨桥面铺装：长6米网状裂缝，进行返工处理。

其它区段，由于温度引起收缩变形及荷载影响，属于浅表性收缩裂缝，裂缝的发展只存在于表面，需进行修补和封闭处理。

（4）裂缝处理效果检查：通过对该裂缝处理后部位现场进行钻芯取样，发现芯样在裂缝处灌缝胶填充是否密实，且外观质量亦满足要求。

6 裂缝预防主要措施

（1）增设架立钢筋，并与钢筋网片进行焊接连接，确保保护层厚度满足设计要求。为避免这一情况，采用增设抗剪钢筋，使预制主梁与调平层紧密粘结，防止混凝土因龄期差引起收缩不同产生收缩裂缝。控制钢筋网片搭接长度，规范架立筋的设置保证钢筋保护层厚度。

（2）优化混凝土配合比，严格控制混凝土坍落度。优化混凝土配合比，控制水泥用量380Kg/m3，增加70Kg/m3粉煤灰。增加混凝土和易性，严控搅拌时间120s，确保混凝土质量，在以后设计时建议调平层混凝土采取比主梁低标号的混凝土，并适当参入一定量的纤维，如聚丙烯纤维和钢纤维等。全自动桁架式三辊轴摊铺机最后排桁架设置有自动喷水设备，可在部分混凝土塌落度过低的情形下及时散水，同时起到清理辊轴上混凝土的作用，进一步提高了施工质量。摊铺、散水均由一个工人完成，极大的节省了人工，降低了施工成本，并增加两台双盘抹光机，使得整个铺装层表面平整、密实度，对铺装效率和铺装质量都有很大幅度的提升。

（3）适当降低桥面铺装混凝土一次性浇筑长度。将原设计为一联一次性浇筑，更改为40m处设置一道断缝并在支座和桥面负弯矩部位设置横缝，减小一次性浇筑长度，可使混凝土胀缩有了更大空间，设置断缝也使的薄弱层控制在断缝位置处。浇筑混凝土时首先应该要将梁顶进行一个彻底的清洗，并且要在之前就涂刷好在界面连接处应该涂抹的界面粘帖剂，比如常见的聚合物水泥胶，这个水泥胶是由MG乳液和水泥按照1：1调制而成的，在界面连接处涂抹类似聚合物水泥胶这样的界面粘贴剂可以增加各个不同界面的粘贴程度以及铺装层与桥面板间的粘贴程度，而且在刷胶的时候一定要注意平滑并且要将胶涂抹均匀，并且在胶水未干之前就要将之前准备好的拌制好的混凝土给摊铺在胶水上面，这也是为了后续的操作和施工更为简便，大大提高了施工的效率和降低了裂缝出现的概率。对于桥面铺装层进行涂抹胶水的之前要对整个装配式结构的桥梁混凝土调平层有一个详细的了解和分析。

（4）严格落实混凝土养生措施。混凝土的选择是相当重要的一个步骤，因为只有材料选择正确了，确保了材料的质量，才能进一步确保施工工程的质量。对于混凝土的选择一定要遵循一个选择抗冲击、抗裂性好的特种混凝土，比如通常使用的钢纤维混凝土、聚丙烯混凝土等等，在混凝土的选择上面还得针对它们的性价比来进行挑选，如果有条件的话还可以通过一些实验和计算来选择出用哪种混凝土的效果最好、经济效益最高。当然，对于混凝土的养生措施的严格落实也是必不可少的，目前，美国的一家混凝土公司研制成功了一种能够在混凝土上面增强它的纤维的能力的技术，该混凝土是一种尼龙类的混凝土，而且具有较强的亲水性，如果采取这种混凝土去对于裂缝进行填补或者是铺盖，那么可以将裂缝造成的危害或者是裂缝出现的概率降低到最小化，这种混凝土的效果是其他那些人造纤维混凝土所无法达到的。因此，要想能够在装配式结构桥梁混凝土调平层减小裂缝或者是其他损坏现象出现的概率，对于混凝土的选择和养生措施是必不可少的。

（5）加强早期施工荷载管控。装配式结构桥梁出现裂缝的原因也不仅仅是由于后期的过度使用或者是遭到破坏等等，前期施工的工作也起到了至关重要的作用和意义。若想对装配式结构桥梁进行预防裂缝的出现，那么对于早期施工荷载的管控也是相当重要的。如果早期的施工荷载管控不严格，那么在桥头、接缝等位置极易产生错台的现象，从而导致一些在桥梁上面行使的车辆出现跳车的问题，并且对桥梁本身产生巨大的冲击力从而造成裂缝的出现导致桥梁遭到损坏和威胁到人们的安全。由于桥面的铺装层采取的混凝土是普通的混凝土，比较脆，抗折损的韧性小，桥面铺装层较薄一般只有8cm左右，在形式的车辆的冲击下及其容易遭到破坏，因此，在早期施工的过程中就一定要注意到这些问题。桥面铺装层不直接涉及到桥梁结构的安全性，施工的单位在这个时候往往会对于这个步骤忽视和轻视，放松了管控的力度，从而使得桥面铺装层的质量较差，使得它们极易遭到损坏。所以，早期的施工过程中对于荷载的管控也是相当重要的一项途径。

7 结束语

综上所述，一般在混凝土结构上面产生的缺陷和破坏是由于种种原因来相互影响的，由于不同因素的相互影响，因此产生原因十分复杂，要找出正出现裂缝的原因就显得十分困难，必须要经过十分详细和严格的调查才能发现出现这些病害的原因。因此，针对于装配式结构桥梁混凝土调平层的裂缝问题的时候，就一定要线分析造成裂缝的原因，并且要结合当地实际的施工环境和施工条件，再来提出解决裂缝或者是其他损害现象的措施和方法。

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