预应力混凝土连续箱梁梁体缺陷成因及修复措施

左少群

中铁大桥局集团第五工程有限公司 江西九江 332001

摘要：分析预应力混凝土连续箱梁0号块混凝土质量缺陷成因，阐述各类梁体混凝土缺陷修复措施，总结了施工中应注意的问题，为以后的施工提供参考。

关键词：连续梁0号块；质量缺陷；修复措施

引言

随着我国高速铁路快速发展，铁路桥梁数量与日俱增，因此桥梁施工质量控制尤为重要。预应力混凝土連续箱梁是极为普遍的桥梁结构，该类连续梁在施工过程中易产生混凝土质量缺陷，特别是连续梁0号块和梁端直线段处。为此，下文主要阐述连续梁0号块混凝土质量缺陷的产生原因及修复措施。

某时速200公里客货共线铁路工程，部分预应力混凝土连续箱梁在施工过程中因施工管理和质量控制不到位造成连续梁0号块梁体存在诸多缺陷。以下为连续梁0号块梁体混凝土质量缺陷照片。

支座上方及周边混凝土

存在较大范围松散体（已凿除） 梁体侧面混凝土

存在局部松散体（已凿除）

梁底支座周边混凝土

存在局部松散体（已凿除） 梁底支座范围外混凝土

存在较大面积松散体 梁底支座范围外混凝土

存在局部松散体（已凿除）

1.连续梁0号块混凝土质量缺陷成因

预应力混凝土连续箱梁0号块混凝土因施工管控不规范易造成混凝土局部松散、不密实，形成蜂窝，甚至空洞等质量缺陷。缺陷产生原因主要有：（1）单层钢筋横、纵间距一般在15cm左右，钢筋层数非常之多，且钢筋安装过程中极易使相邻两层钢筋位置错动，同时预应力管道密集，致使混凝土从梁面往梁体内输送困难，因而造成混凝土质量缺陷；（2）因梁体底板、腹板的模板在接缝处密封性不符合规范要求，造成漏浆现象导致局部混凝土质量缺陷；（3）在混凝土浇筑前梁底残留的小部分木屑、电焊条、焊渣等杂物未清理彻底，造成梁底混凝土局部松散、不密实、麻面等质量缺陷；（4）在混凝土浇筑过程中，对连续梁0号块处的腹板、横隔墙等较封闭区域未采取合理的振捣方式，易造成混凝土质量缺陷；（5）混凝土每层的浇筑厚度不符合规范要求，影响振捣效果，易造成混凝土质量缺陷；（6）在混凝土浇筑过程中，因浇筑顺序不合理，振捣不及时以及漏振捣，造成混凝土质量缺陷；（7）因混凝土骨料级配不合理，粗骨料粒径过大不合格，致使混凝土的流动性、和易性差，造成混凝土质量缺陷；（8）因混凝土配合比不合理或混凝土原材料质量不合格，导致混凝土流动性、和易性差，造成混凝土质量缺陷。

2.梁体缺陷修复原则

（1）在对梁体结构修复前，应进行全面检查，对存在缺陷部位及周边一定范围内运用无损检测技术探明缺陷范围和缺陷程度；

（2）在缺陷修复过程中，特别是缺陷部位混凝土凿除施工时，必须采取相应的保护措施确保结构安全和桥下交通、建筑物等安全；

（3）修复方案必须满足结构耐久性要求；

（4）修复工艺所采用材料性能必须满足相关规范要求；

（5）结构修复后应便于检查养护。

3.梁体缺陷修复材料

（1）改性环氧树脂胶液

（2）改性环氧树脂砂浆

（3）改性环氧树脂豆石混凝土

（4）高强无收缩灌浆料（成品）

（5）无收缩豆石混凝土

（6）混凝土底层树脂胶

（7）钢筋和植筋胶

（8）硅烷偶联剂

4.连续梁0号块梁体缺陷类型

根据连续梁0号块梁体混凝土可能存在缺陷的区域进行缺陷类型划分，主要分为以下六种缺陷类型。

缺陷A：支座上支座板上方及周边存在空洞或较大范围的混凝土松散体。

缺陷B：支座上支座板周边存在局部蜂窝体，部分蜂窝体进入支座上钢板边缘小于10cm。

缺陷C：梁底缺陷远离支座上支座板（距支座上支座板边缘≥20cm），深度≥30cm，且面积≥0.2㎡。

缺陷D：梁底缺陷远离支座上支座板（距支座上支座板边缘≥20cm），深度<30cm，或面积<0.2㎡。

缺陷E：梁体侧面缺陷远离支座上支座板（距支座上支座板侧上方≥50cm），深度≥10cm，且面积≥0.2㎡。

缺陷F：梁体侧面缺陷深度<10cm，或面积<0.2㎡。

5.连续梁0号块梁体缺陷修复措施

5.1支座上方混凝土存在较为严重缺陷的修复措施

支座上支座板上方及周边存在空洞或较大范围的混凝土松散体（即缺陷A）。该类梁体缺陷需要将连续梁顶升，取出缺陷体下方的支座，缺陷体修复后再重新安装支座。

先将梁体顶升，取下支座。根据检测报告中测定的缺陷区域，凿除缺陷区域及周边不密实的混凝土，使得坚硬混凝土外露。对外露钢筋彻底除锈，在空腔内混凝土表面清洁干净后，安装模板灌注高强度无收缩灌浆料，并按照30cm×30cm的间距埋设压胶管。待高强度无收缩灌浆料凝固后高压压注改性环氧树脂胶液，在修复体强度大于20MPa后重新安装支座。

对于支座上支座板上方及侧面存在较大缺陷体时，因高强度无收缩灌浆料施工操作不易控制，应采用比原梁体混凝土强度高一个等级的改性环氧树脂豆混凝土进行修复。

梁体顶升和支座安拆需编制专项施工方案并通过审批后方可实施。顶升的支点和顶升量限值应根据不同跨度的连续梁分别确定，在专项施工方案中予以明确。

5.2支座上方边缘混凝土存在一般缺陷（松散、不密实）的修复措施

支座上支座板周边存在局部蜂窝体，部分蜂窝体进入支座上钢板边缘小于10cm（即缺陷B）。

采用高压压注改性环氧树脂胶液的方式进行修复。根据缺陷检测报告中检测的缺陷区域，在缺陷部位支座上支座板边缘，按照30cm×30cm的间距在侧面或底面钻直径φ10mm的压浆孔，清理干净后埋设压胶管，然后高压压注改性环氧树脂胶液。钻孔深度必须穿越缺陷体范围，确保将局部松散体压注密实。

5.3支座范围外梁底混凝土存在一般缺陷（松散、不密实）的修复措施

梁底缺陷远离支座上支座板（距支座上支座板边缘≥20cm），深度<30cm，或面积<0.2㎡（即缺陷D）。

（1）深度超过梁体底层钢筋

首先根据缺陷检测报告中测定的缺陷区域，凿除缺陷区域及周边不密实的混凝土使得坚硬混凝土外露，对外露钢筋彻底除锈，再对凿开的空洞区域采用比原梁体混凝土强度高一个等级的改性环氧树脂豆石混凝土进行修复，并按照30cm×30cm的间距埋设压胶管，待改性环氧树脂豆石混凝土达到设计强度后，再高压压注改性环氧树脂胶液。

（2）梁底表层混凝土缺陷

对梁底表层缺陷（蜂窝、麻面），凿除缺陷区域，然后采用比原梁体混凝土强度高一个等级的改性环氧树脂砂浆进行修复。

5.4支座范围外梁底混凝土存在较大面积缺陷的修复措施

梁底缺陷远离支座上支座板（距支座上支座板边缘≥20cm），深度≥30cm，且面积≥0.2㎡（即缺陷C）。该类缺陷虽然对支座无影响，但由于缺陷面积较大，特别是在0号块段梁底横桥向范围较大时，若盲目凿除松散体可能会使梁段底截面削弱过多，造成相邻部位混凝土压应力超限的情况，影响桥梁整体结构安全。因此，该类缺陷必须先对梁段底板进行补强，然后才能凿除松散体、修复缺陷。

梁段底板补强一般的措施为：在梁段箱室内的底板上面植筋、安装钢筋网、浇筑比原梁体混凝土强度高一个等级的无收缩豆石混凝土。补强段范围需要根据检测报告中的缺陷程度分析确定。待补强段混凝土强度达到设计要求后，才能对梁底缺陷区域进行修复，修复方法参照“5.3支座范围外梁底混凝土存在一般缺陷（松散、不密实）的修复措施”。

5.5梁体侧面混凝土存在较大面积缺陷的修复措施

梁体侧面缺陷远离支座上支座板（距支座上支座板侧上方≥50cm），深度≥10cm，且面积≥0.2㎡（即缺陷E）。

凿除连续梁0号块两侧外表层的松散体使得坚硬混凝土外露，对外露钢筋彻底除锈，再对凿开的空洞区域采用比原梁体混凝土强度高一个等级的改性环氧树脂豆石混凝土进行修复，并按照30cm×30cm的间距埋设压胶管，待改性环氧树脂豆石混凝土达到设计强度后，再高压压注改性环氧树脂胶液。

5.6梁体侧面混凝土存在一般缺陷（松散、不密实）的修复措施

梁体侧面缺陷深度<10cm，或面积<0.2㎡（即缺陷F）。

修复方法参照“5.3支座范围外梁底混凝土存在一般缺陷（松散、不密实）的修复措施”。

6.耐久性措施

为确保梁体结构达到原设计的耐久性要求，在梁体缺陷修复后，必须对梁体表面缺陷区域采取耐久性保护措施：将修复区域涂刷硅烷偶联剂，涂刷区域应向修复区域外延伸50cm。

7.梁体缺陷修复材料的性能要求及主要技术指标

7.1胶粘剂

（1）胶粘剂安全性鉴定

对改性环氧树脂胶液、混凝土底层树脂胶、植筋胶等结构胶粘剂，均应满足《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）的要求。特别是胶粘剂长期性能应满足下列要求：

（a）耐环境作用检验；

（b）耐应力长期作用检验；

（c）耐介质侵蚀性能检验；

（d）对加固用的胶粘剂，应进行毒性检验，要求固化后胶粘剂应达到实际无毒的卫生等级；

（e）混凝土维修材料抗拉及粘结强度应至少大于被维修混凝土相应强度的1.2倍。

（1）胶粘剂主要性能指标

改性环氧树脂胶液、混凝土底层树脂胶、植筋胶等的性能必须符合《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）和《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB 50728-2011）的要求。其中，改性环氧树脂胶液必须采用工厂制作的结构专业裂缝胶。

7.2改性环氧树脂混凝土、改性环氧树脂砂浆

改性环氧树脂混凝土、改性环氧树脂砂浆的相关技术指标可参照《环氧树脂砂浆技术规程》（DL/T 5193-2004）及其他相关技术规范。

7.3高强无收缩灌浆料

材料性能应具备早强高强、高流态、和易性好、耐久性好、自密实、不泌水、微膨胀、操作简便及有效承载面积大于95%且对钢筋无锈蚀等特点。

8.梁体缺陷修复施工注意事项

8.1高强无收缩灌浆料修复

灌浆前应初步计量所需浆体体积，实际灌注浆料数量不应与计算值产生过大误差，防止中间缺浆。灌浆过程应从支座一端注浆嘴注浆，发现其他三个方向排浆管有浆液流出后，将排浆管出浆口逐个封堵牢固，直至最后一个排浆管有浆液均匀流出即证明梁底已经注满高强无收缩灌浆料，封堵注浆口，注浆结束。

8.2压胶修复

（1）进行压胶前应对压胶口和钻孔孔道内进行处理，将表面的灰尘、浮渣及松散层等污物清理干净，并用有机溶剂将边缘处擦洗干净，保持干燥。

（2）压胶机具、器具及管子在压胶前应进行检查，合格后方可使用。

（3）压胶时应按照从下到上的顺序进行压胶，当某层出胶嘴有胶液均匀溢出时，稳压5分钟后立即关闭转心阀，封闭该出胶嘴和压胶嘴，然后移至上一层继续施工，压胶压力应保持稳定，宜0.2MPa。

（4）压胶结束后应立即拆除管道，并清洗干净。

（5）待缺陷内胶液达到初凝不外流时，方可拆除出胶嘴和压胶嘴，并应用掺入水泥的胶液将其抹平封口。

8.3改性环氧树脂混凝土修复

（1）强度要求：不低于原梁体混凝土强度，可适当提高一个强度等级。

（2）改性環氧树脂混凝土粗骨料要求：采用5mm的豆石。

（3）其他要求：可参考《环氧树脂砂浆技术规程》（DL/T 5193-2004）及其他相关技术规范。

8.4其他注意事项

（1）梁体缺陷修复中顶梁、支座安拆、支座上方梁底灌浆工艺复杂，施工前应编制专项施工方案并通过审批后方可实施。

（2）梁体缺陷修复工程是一项专业性很强的工程，应选择具有丰富的相关维修经验且有特种工程施工资质的专业队伍进行施工。

（3）施工过程中涉及较多的胶粘剂材料，因此应掌握气候变化，避免在大风大雨等特殊天气条件下进行施工。

（4）施工过程中涉及胶粘剂及涂装作业，其中部分物质对人体有一定的伤害，施工过程中必须做好施工人员防护工作。

（5）胶粘材料在运输、装卸过程中，各种包装应保持完整，规范作业。施工过程中滴落的胶粘材料在固化前应及时清理，擦洗干净，以免造成对环境与设施的破坏，建立健全文明施工管理措施。

（6）梁体上钻孔应避开钢筋，特别是预应力钢筋位置，施工时可根据现场实际情况适当移动孔位。

参考文献：

[1]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）

[2]《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）

[3]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424-2010）

[4]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）

[5]《工程结构加固材料安全性鉴定规范》（GB50728-2011）

[6]《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）

[7]《环氧树脂砂浆技术规程》（DL/T5193-2004）

[8]李福强.公路桥梁工程混凝土外观缺陷的成因和防治措施[J].河南建材，2012（1）.

[9]郭喜付，崔风华.浅谈公路桥梁缺陷成因及修复加固技术[J].黑龙江科技信息，2007（5）.

[10]杨庆城，薛宁.浅谈建筑施工中混凝土质量缺陷的技术处理.《城市建筑》.2012年9期