试论PC箱梁桥裂缝及修补措施

崔 纲

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

试论PC箱梁桥裂缝及修补措施

崔 纲

(山西省交通科学研究院，山西 太原 030006)

介绍了PC箱梁桥常见的裂缝形态，针对裂缝产生的原因，从表面封闭法、压力注浆法、充填法等方面，阐述了PC箱梁桥裂缝的处理措施，从而保障桥梁施工的质量及桥梁结构的安全性。

PC箱梁桥，裂缝，压力注浆法，充填法

0 引言

随着我国高速公路建设事业的发展，大跨径PC箱梁桥因为具有刚度大，形变小，抗风抗震性能高，经济耐久等优点而被广泛运用于30-350 m跨度的桥梁建设。PC箱梁桥的裂缝对桥梁的结构安全、使用寿命、整体美观等方面都会产生较为严重的不良后果。但是在施工和使用过程中，由于受到气候、气温、材料、工艺等因素的综合作用，PC箱梁桥必然会出现裂缝。如若未能及时有效地把裂缝修补起来，必然会给参建单位的声誉造成严重的负面影响。

目前已知的造成PC箱梁桥产生裂缝的原因主要有：设计实验、施工操作、养护管理、材料应用、外部环境等。本文对PC箱梁桥裂缝以及修补措施做一个探讨，希望能够在公路桥梁行业内起到一定的借鉴作用。

1 PC箱梁桥的常见裂缝形态和原因

1.1 腹板裂缝

腹板裂缝分作斜向裂缝、水平裂缝、水平斜向组合裂缝三种形态。

1)斜向裂缝：一种是受主拉应力影响，造成腹板结构受力薄弱，裂缝多发于悬臂束和连续束的锚固区之间，缝宽在0.12 mm左右，围绕中性轴呈近处宽远处窄的“枣核”分布特点；另一种是受到锚后拉应力影响，造成纵筋齿板锚后局部拉应力超限而产生斜向裂缝，多发于施工接缝处，另外这与混凝土强度不足也有一定关系。

2)水平裂缝：受竖向正应力影响，同时因为横隔板设置过少、箱壁过薄过小或箱梁内外温差过大导致箱梁扭转变形而产生。多发于边跨端部附近及中跨腹板上缘。

3)水平斜向组合裂缝：受竖向正应力和主拉应力的共同作用，多发于边跨支座附近或中跨，其中水平裂缝一般出现在腹板上缘，斜裂缝约呈45°分布。

几种常见的腹板裂缝示意图如图1～图4所示。

1.2 混凝土崩裂

造成混凝土崩裂的主要原因有：

1)拉筋不到位。箱梁底板上下缘的横向钢筋布置设计不合理；施工时图方便拉筋布置数不足、施工不到位；防崩钢筋缺失；定位钢筋不足数。

2)混凝土质量。混凝土质量不合格导致强度不够；浇筑时振捣不实导致预应力不够；养护不到位导致张拉程度不足。

1.3 箱梁翼板和底板纵向裂缝

箱梁翼板出现纵向裂缝主要是因为在张拉预应力施工中应力传递角度不合适，导致压应力盲区的出现，当横向钢筋的拉应力集中于压应力盲区的时候，容易造成翼板开裂。

底板出现纵向裂缝主要是底板混凝土浇筑温度不均匀产生了自平衡应力，该应力集中于箱梁底板而使底板混凝土下缘出现纵向开裂。另外，如若底板预应力筋束设计厚度偏小，横向钢筋偏细，布置数量不足，连接定位不精准，即使混凝土浇筑控制的比较好，也会因为无法承受合理的应力而造成开裂。

1.4 箱梁上翼缘板横向裂缝

上翼缘板横向裂缝多发于上翼缘板端部，其主要原因是端部是预应力盲区，容易因为受力不均而出现开裂现象。

1.5 零号块裂缝

零号块因为高度大、体积大，需要经过多次浇筑才能定型，每一次浇筑都会受到前面成型混凝土块的影响和限制，在腹板上部多发竖向裂缝，在顶板多发水平缝，严重者还会在底板或横隔板门洞处出现裂缝。

1.6 施工接缝处竖向裂缝

PC箱梁桥的跨度一般都比较大，根本无法实现一次性整体浇筑完成施工。在分节段浇筑或分节段拼装的过程中，因为挂篮刚度不够，形变尺寸超出范围；混凝土浇筑程序不科学等原因而导致节段处混凝土开裂，开裂纹路多呈竖向。

2 PC箱梁桥裂缝的处理措施

我国JTG D60—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中明确规定：全预应力混凝土结构不允许出现裂缝；在正常气压下，B类预应力混凝土构件和钢筋混凝土构件，在一类、二类环境下不得超过0.2 mm，在三类、四类条件下不得超过0.15 mm；在侵蚀性气体或者海洋大气环境下，钢筋混凝土构件不应超过0.1 mm，B类预应力混凝土构件不能应用于该环境。

众所周知，在预应力浇筑施工中不可能完全避免裂缝的出现，所以，在PC箱梁桥的施工过程中一旦发现裂缝，就必须采取正确的修补方法进行处理。

在PC箱梁桥的预应力浇筑施工中，由于受季节气温变化的影响，在混凝土搅拌、施工养护、挂篮前移等工序中不可避免地出现了误差，造成结构构件出现裂缝。我们可以针对不同性质的裂缝，采取以下方法进行有效的修补，以达到工程验收标准。

修补准则：组织技术人员对裂缝进行普查，精准测量裂缝的各项指标，绘制出裂缝分布图，根据裂缝宽度、深度、长度、所处环境、变化趋势等特点，制定有针对性的修补方法。在实际工作中，我们一般采用下面四种修补方法:

1)表面封闭法。

表面封闭法适用于表面微细裂缝，裂缝宽度小于0.15 mm的称作微细裂缝。表面封闭法可以完全处理好表面裂缝，但是不能阻止内部裂缝的发育。

表面封闭法的施工工艺有以下五个步骤：

第一步，使用钢丝刷沿裂缝走向刷洗、打毛出单侧宽度5 cm左右的清洁区；对多条裂缝并存的区域，需要清理出单侧8 cm～10 cm的宽度。

第二步，使用槌凿等工具将裂缝周围的疏松土块和砂粒凿除，直至露出密实的内部混凝土。

第三步，使用丙酮或酒精在混凝土表面反复擦拭，保证彻底清理干净表面灰尘。

第四步，待丙酮或酒精挥发后，在裂缝处反复涂刷裂缝修补胶，将涂刷厚度控制在1 mm左右。

第五步，检查施工质量，对于涂刷不饱满或涂刷开裂的地方及时做二次修补。另外应该关注修补处的色差，以保持建筑的整体美观。

2)压力注浆法。

压力注浆法是利用压缩空气将树脂材料或水泥浆料注入裂缝的修补办法，适用于宽度为0.2 mm～0.5 mm的裂缝。该方法可以有效阻止裂缝的继续发育。

压力注浆法的施工工艺有以下五个步骤：

第一步，使用钢丝刷和槌凿等工具，清除裂缝表面周围的灰尘和松散混凝土组织；使用空气压机向裂缝内部吹注压缩空气，清理裂缝内部；使用丙酮反复擦拭裂缝周边，单侧宽度5 cm。

第二步，在裂缝端点沿着裂缝方向埋设灌胶嘴，使用建筑胶在灌胶嘴周围刷涂厚度为5 mm的密封层，把灌注嘴固定住。

第三步，使用环氧胶泥、环氧树脂胶布沿着裂缝走向进行覆盖封闭，使用空气压缩机再次喷吹封闭后的裂缝，确保完全封闭。

第四步，开始灌注环氧树脂浆液，待压力达到0.2 MPa～0.4 MPa的灌注压力时保持住，直至裂缝不再吸浆视作灌胶结束，然后延迟5 min，停止灌浆。

第五步，待胶液初凝不再流动的时候，拆除灌胶设备，灌胶嘴处一般使用快速固化胶做抹平密封处理。检验手段可以向灌胶裂缝泵压空气、清水，也可以钻取岩芯抽检。

3)充填法。

充填法是在裂缝处开凿U型槽，通过向U型槽填充修补材料，对裂缝进行修补的方法。充填法一般适用于宽度大于0.5 mm的裂缝。填充材料一般选用环氧树脂、聚硫橡胶、水泥、砂。其配比为：10∶3∶12.5∶28(体积比)。另需适量丙酮作为稀释剂，随时使用。充填法的缺点是施工工程量较大，优点是修补效果最稳固。

填充法的施工工艺有以下三个步骤：

第一步，清理需要修补的裂缝及周边，对于裸露出钢筋的地方，还需要对钢筋做除锈处理。

第二步，调配填充材料，对U型槽进行填充，待其稍干后，用毛毡、麻袋等进行覆盖，在完全初凝后，用水进行养护。

第三步，检验，检查是否有修补遗漏的地方，检查填充修补处是否有裂缝存在。对于不合格者，进行二次修补。

4)其他方法。

对于宽度小于0.15 mm的表面裂缝，还可以采用涂抹渗透性防水剂的方法做防水堵漏之用。该方法可以阻挡雨水渗入裂缝，但是耐久性相对较差，后期维护频率增加。

对于宽度为0.2 mm～0.5 mm的裂缝，可以使用日本SHO-BOND公司研制的BL-GROUT胶进行快速灌注。该胶具有可塑性好、收缩率小、渗透性强、耐久性高、固化快等特点，缺点是经济费用高、操作时间不易控制。

3 结语

在PC箱梁桥施工过程中，裂缝是不可避免的。裂缝的表现形态和产生原因是多种多样的，都会对桥梁施工造成负面影响。因此，作为施工者，必须重视裂缝修补问题，认真勘查裂缝，采取科学方法，对裂缝进行有效修补，提高工程质量，维护单位信誉。

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Discussion on the crack and repair measures of PC box girder bridge

Cui Gang

(ShanxiTransportationSciencesInstitute,Taiyuan030006,China)

This paper introduced the common crack types of PC box girder bridge, according to the causes of cracks, from the surface sealing method, pressure grouting method, filling method and other aspects, elaborated the crack treatment measures of PC box girder bridges, so as to guarantee the quality of bridge construction and the safety of bridge structure.

PC box girder bridge, cracks, pressure grouting method, filling method

1009-6825(2017)21-0141-03

2017-05-13

崔 纲(1982- )，男，工程师

U445.7

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