小型现浇箱梁孔洞病害分析及治理措施——以双D港城南大桥工程为例

江峰孟

中交二航局市政建设有限公司，辽宁 大连 116000

1 工程概况

双D港城南大桥跨越卧龙河连接腾龙湖一街与34号路，全长177.003m（含桥梁引线长度），红线宽度为25m，桥梁中心桩号为K0+120.009，桥梁宽度为19.7m，桥梁长度为84m；上部结构为27m+30m+27m的预应力混凝土现浇连续箱梁，为单箱四室结构，梁高1.6m，内箱净高度为0.95m，梁体采用C50混凝土，预应力筋采用Φ15.2mm低松弛钢绞线，张拉端采用夹片式锚具。考虑到箱梁内箱净高度过小无法采用梁体一次性整体浇筑方式，因而梁体混凝土采用二次浇筑方式，第一次浇筑梁体顶板以下部分—腹板与底板，第二次浇筑梁体顶板及翼缘板部分，对前后两次浇筑的混凝土结合面进行凿毛、清洗，以确保新旧混凝土的有效黏结，使强度达标。

在箱梁第二次混凝土养护期满拆模后发现，箱梁4号台端横梁最上排部分锚垫板附近前后两次混凝土浇筑的结合面出现了形状不规则的孔洞质量病害。经相关专家综合分析研判，此病害不影响梁体的整体结构，可采取行之有效的混凝土修复措施，确保箱梁预应力及时张拉压浆作业。因此，项目部采取了一系列措施对孔洞病害进行修复补强处理，满足了相关设计及使用要求，达到了较为理想的效果。

2 混凝土孔洞病害的形成原因及预防措施

针对梁体混凝土孔洞病害，文章从端横梁处钢筋结构设计、混凝土本身质量、二次混凝土结合面处理三个方面对病害形成原因进行分析，并提出预防措施。

2.1 端横梁处钢筋结构设计

原因：箱梁端横梁钢筋结构设计相对较密，尤其是锚垫板下部强度加强区域钢筋网间距较小，同时预埋的张拉塑料波纹管道布设在钢筋骨架内，在混凝土浇筑过程中，振捣棒无法插入全部区域内进行振捣，导致振捣不充分、不到位。同时，混凝土在遇到钢筋网片等阻碍时出现粗细骨料离析现象，特别是在波纹管下部区域极易形成孔洞。

预防措施：（1）加强与设计人员的沟通，经过缜密计算，优化钢筋布置，合理分配钢筋间距，预留好振捣棒的作业通道；（2）在不影响混凝土振捣效果的前提下，尽可能选择直径小震动力强的振捣棒，尤其在锚垫板下部强度加强区域内，应加强振捣，使混凝土振捣密实；（3）优化混凝土的配合比，尽可能地缩小此部位所浇筑混凝土的骨料粒径，改善混凝土的工作性能。

2.2 混凝土质量

原因：混凝土粗骨料粒径过大，梁体浇筑采用的高强度混凝土的初凝时间过短，混凝土浇筑速度过快，在混凝土未充分振捣前锚垫板下部混凝土已达初凝。

预防措施：降低混凝土的浇筑速度，优化混凝土的配合比，减小骨料粒径，适当添加混凝土外加剂，改善混凝土的工作性能，延长混凝土的初凝时间，锚垫板下部区域优先选择高强度的细石混凝土。

2.3 二次混凝土结合面处理

原因：第二次混凝土浇筑前，因混凝土结合面锚垫板下部钢筋过密，导致混凝土浮渣清理不彻底、凿毛不到位，且混凝土浇筑前结合面未进行充分湿润。

预防措施：第一次混凝土浇筑完成后，混凝土初凝前，应及时对混凝土结合面进行凿毛（拉毛）处理；第二次混凝土浇筑前，结合面周围的浮渣及强度不达标的混凝土必须清理到位，同时用清水充分湿润结合面，适当涂抹一层水泥净浆，有利于新旧混凝土的黏结。

3 锚垫板附近孔洞病害的治理措施

3.1 孔洞修补材料的选择

对混凝土结合面进行凿除清理后发现，锚下混凝土孔洞深度最大在12cm左右，外露面面积最大处宽度为12cm、长度为18cm。为满足箱梁预应力及时张拉要求，孔洞修补材料必须满足强度不低于C50混凝土、早期强度高、无收缩性能的要求。经过多种材料的性能比选，项目部最终选择了某公司生产的高强度无收缩灌浆料，规格型号为ZX-2高强型。相对于其他砂浆材料，该灌浆料具有以下技术优势：（1）材料强度高、早期强度高，根据试验检测结果，其抗压强度3d能达到51.5MPa，28d能达到81.6MPa，有利于预应力及时张拉压浆；（2）材料呈自流状态，现场按14%加水拌和，无须振捣抹压便可填充锚下区域内孔洞的全部空隙；（3）材料具有微膨胀性能，不会因混凝土的收缩导致空隙再次出现，保证了新旧混凝土之间的紧密接触；（4）材料和易性好、工作性好，不泌水、不分层离析，具有良好的黏聚性、保水性；（5）对钢筋、波纹管无腐蚀性危害；（6）耐久性好，经过200万次疲劳试验、50次冻融循环试验后强度无明显变化；（7）耐候性能好，在-40～600℃能长期安全使用。

3.2 混凝土孔洞的修补处理

（1）以人工方式或用小型工具凿除孔洞附近的松散浮渣及强度不达标的混凝土（见图1），并进行凿毛处理，过程中需注意对钢筋及波纹管的保护。灌浆前，用鼓风机对孔洞进行强力吹扫，确保将全部杂质清理干净，并用清水充分湿润混凝土结合面。

图1 孔洞凿除后

（2）孔洞外侧用模板封堵，模板顶部略高于孔洞顶部，模板底部及两侧用密封胶密封严密，在模板下部预留注浆孔（见图2）。

图2 孔洞修补完成

（3）将配置好的灌浆料倒入事先准备好的漏斗内，采用重力灌浆法进行灌浆，浆液由漏斗下方的软管进入模板下部的注浆孔，过程中要尽可能地抬高漏斗以保证注浆压力。浆液液面由下到上逐步升高至整个孔洞被灌满，浆液由模板上部溢出后再持续30～60s后停止灌浆，养护至预应力张拉所要求达到的混凝土强度。

3.3 预应力张拉

为降低混凝土二次浇筑结合面处可能出现的预应力张拉的质量安全风险，项目部专门定制了厚度为30mm的钢板对锚垫板处的混凝土进行补强处理（见图3），钢板尺寸略小于梁端张拉槽口。

图3 锚垫板处钢板补强

每批拌制的灌浆料预留3组以上制作同条件养护试件，待灌浆料强度达到50MPa以上时，安装加强钢板，对预应力张拉进行正常作业。按照设计及规范要求，梁体混凝土强度达到设计强度的95%、弹性模量达到90%、养护龄期达到7d后，按照张拉100%纵向腹板钢束→张拉纵向顶底板通长钢束→张拉剩余纵向顶底板钢束的顺序及时张拉钢束，对张拉过程采用双控措施，以张拉控制应力为主，钢束伸长值为辅。为避免预应力损失和钢筋锈蚀，预应力张拉完毕后48h内及时对预应力孔道进行压浆。压浆完成后，及时对锚具及预应力筋做防锈、防腐处理，对梁端混凝土凿毛进行冲洗，设置钢筋网浇筑封锚混凝土，进行锚固段封锚作业。

4 结束语

针对双D港城南大桥项目在二次混凝土浇筑中出现的孔洞质量病害采用的防治措施和整改措施，成功并高效地解决了孔洞质量病害问题，箱梁的预应力张拉达到了设计及使用要求，对未来小型箱梁混凝土二次浇筑施工具有较大的指导意义及借鉴价值。

结合该项目对此病害的处理方案及效果可知，只有对孔洞病害产生的原因进行充分的分析总结，才能采取有效措施对之后项目有可能出现的类似病害进行预防，对已经出现的类似病害进行治理，从而更好地提高项目的整体质量管控水平。