桥梁裂缝成因与维修加固方法分析

崔景岩

1.中咨公路养护检测技术有限公司，北京 100089

2.中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089

长期受车辆荷载作用和环境的影响，部分桥梁混凝土结构会出现裂缝，如腹板的竖向裂缝、斜向裂缝，底板的纵向裂缝、横向裂缝，翼板的横向裂缝、纵向裂缝等，其中有的是结构性裂缝，有的是非结构性裂缝，裂缝的存在对桥梁结构性能会产生不良影响。因此，研究裂缝形成的原因，能够有效解决裂缝问题，保障桥梁结构安全。

1 运营桥梁裂缝成因

1.1 受荷载因素影响产生的桥梁裂缝

既有桥梁运营中出现裂缝，比较常见的裂缝类型有荷载裂缝，导致此种类型裂缝出现的原因主要在以下两方面：（1）设计计算方面。工程设计人员在进行桥梁运营期间的荷载计算时出现漏算，导致桥梁在运营期间的结构受力与受力假设之间存在不一致的情况[1]。同时，也可能在桥梁内里及配筋的过程中出现计算失误的情况，导致钢筋配置量偏少，造成桥梁后期运营时出现裂缝。（2）施工阶段。实际作业中，部分施工人员对于作业器具及材料选择量并未严格管控，且对桥梁的预制结构实际承受力特征并不了解，造成各类翻身、安装、起吊等工作未按照流程推进，最终导致桥梁裂缝出现。

1.2 施工方法不恰当及材料选择不适宜问题引起的裂缝

施工方案选择不适宜、不恰当因素的影响，也会导致桥梁形成裂缝。施工中，桥梁下部结构作业时对拉螺栓是一种较为常见的用于模板固定的施工方法，在螺栓的下表面上，往往会形成一道具有贯穿特性的毛细孔，此孔会在桥梁外部的水压力之下，导致桥梁出现渗水现象，而此现象的出现在一定程度上为桥梁冻胀裂缝类问题的出现创造了条件[2]。此外，作为混凝土主要构成材质的水泥、骨料及外加剂等，如在配比期间出现配比失误的情况，必然会造成桥梁建造结构的质量不合格，从而导致裂缝产生。

1.3 施工工艺质量问题引起的裂缝

施工工艺操作的不合理也会使施工质量受影响，从而造成运营期间的桥梁产生缝隙，增加桥梁运营的危险性。通常情况下，在桥梁混凝土的浇筑、运输、拼装以及吊装的作业中，桥梁本身的结构经常会出现纵向、横向、表面、竖向等多角度的裂缝，相对而言，桥梁中结构具有细长、薄壁特征的位置，裂缝出现的频率更高[3]。此外，当施工期间搅拌的时间过长，或是搅拌的成效不够均衡，且在接缝处理不合格、支撑下沉、拆模时间过早等方面存在问题，也会导致桥梁在后续投入运营后产生裂缝。

1.4 温度变化引起的桥梁裂缝

在大部分桥梁中，如桥梁出现了肉眼可见的裂缝，往往与桥体本身的约束应力以及内应力之间具有关联性，但是无论是内应力还是约束应力产生变化，极大程度上均是受到了温度变化的影响[4]。深究混凝土本质可知，其具有一定的热胀冷缩特性，当桥体内混凝土结构受到温度变化影响，或是外部受到自然环境温度变化影响，混凝土均会出现变形情况，变形会受到桥体的约束力限制，而桥体结构会随之产生相应的应力，此时，若应力参数比混凝土抗拉强度参数更高，桥体就会产生裂缝。

2 桥梁裂缝修复技术

2.1 槽口填充技术

利用槽口填充技术进行运营桥梁的裂缝修补时，需要在桥梁的裂缝位置凿出一道深槽，且槽口形状选择根据裂缝修补所选用的材料形状来确定。现阶段，槽口填充技术在适用性方面比较适合应用在裂缝相对较宽的裂缝处理中，且在槽口的开凿时，以U形口或是V形口为主。随后，利用水泥浆进行填抹，填抹以分层次积压式为主，借此使材料的涂抹密度进一步增强，同时，还可加快水泥浆进入裂缝的渗透速度，从而为桥梁的裂缝处理提供保障。此外，应用槽口填充技术时，对于减缓桥梁表层的裂缝问题恶化程度也能够产生一定的作用。

2.2 钢板填充法

在桥梁裂缝处理中，钢板填充技术是一种实用性相对更强的施工技术，通常以解决桥梁内的结构裂缝问题为主。应用钢板填充技术时，首先要在桥体的混凝土结构表层上涂抹环氧树脂，涂抹厚度为2cm，再将同样厚度的环氧树脂涂抹于钢板上，随后在混凝土锚杆上进行钢板的固定，促使混凝土表面与钢板紧贴，并重复多次对两者进行挤压，以此排出两者间的空气，从而提升贴合性。此外，另一种钢板填充技术应用，是在混凝土与钢板的钢筋构件上将木块等填充物质加入其中，借此将钢板与混凝土钢筋构件之间预留出环氧树脂填充空间，灌注完该材料后，将空隙中预留的部分空气全部排出，最终解决运营桥梁裂缝问题。

2.3 表层封闭时修补法

表层封闭技术适用于桥梁表层的细小裂缝，且裂缝的危害性也较小。技术运用期间，需要在桥梁裂缝上涂抹保护层，此类保护层材质为树脂，具有防锈、防水的功能，应用此法后，可有效避免桥梁混凝土钢筋结构产生锈蚀问题，从而延长桥梁使用寿命。

2.4 表面喷浆法

表面喷浆技术的应用原理是将水泥砂浆喷射在桥梁裂缝上，待浆料在凝固之后，会于桥梁表层上形成一层保护膜，从而解决裂缝问题。此外，表面喷浆技术属于一类封闭时裂缝修补技术，在技术执行方式上，则需按照裂缝所处桥梁的位置、裂缝本身的性质以及工程的裂缝处理要求，做好具体的技术类型选择。目前利用表面喷浆施工技术修补裂缝，主要以挂网和无钢筋素喷两种技术为主。

3 运营桥梁裂缝加固养护

3.1 混凝土加固养护研究

针对既有桥梁进行裂缝处理时，混凝土加固养护技术应用价值极高。具体而言，可运用以下方法完成加固养护工作：

（1）表面涂刷封闭加固养护。此项技术主要集中在主筋附近竖向裂缝超出0.25mm、梁体纵向裂缝超出0.2mm、墩台帽裂缝超出0.3mm等类型的裂缝处理中。期间，可先将裂缝附近清理干净，并打磨桥面混凝土表面。随后进行烘烤预热处理，将封闭涂料挂涂其上，也可换用渗透性更强的修补胶液完成缝隙养护加固工作。此外，填充材料可选用环氧树脂材料。

（2）添置钢筋加固养护手段。该项技术主要是针对桥梁底进行加固，借此提升桥体的抗弯能力，应用该技术时需将钢筋固定于桥梁主筋上，具体加护养护操作如下：①凿去桥梁下面的混凝土保护层，露出主筋并对既有箍筋切断进行拉直处理。②将所需补充的拉力钢筋缠绕在主钢筋上。③将所箍筋恢复，焊接成形。④将凿开的桥体表面用混凝土浇筑一层保护层，材料可选用膨胀水泥混凝土。

3.2 温度控制加固养护研究

运营中桥梁在进行裂缝加固养护时，做好温度的控制工作十分关键，具体而言，当运营中桥梁出现裂缝时，应该做好如下温度控制工作：

（1）为了显著降低混凝土在裂缝处理时的浇筑温度，应该提前将碎石利用冷水进行冷却处理，处理完成后，再进行后续的混凝土施工工作。

（2）对运营中桥梁进行裂缝修补时，如作业时间段为夏季，则需分析裂缝浇筑面的散热特点，并在进行浇筑期间控制好厚度参数。

（3）对于部分运营中桥梁因结构被破坏而出现的裂缝类问题，首先需要做好裂缝内部的降温处理，并在混凝土裂缝中将出水管埋设其中，随后在管内通入冷水，用以降温。

4 结束语

综上所述，既有桥梁在运营多年后不可避免地会出现局部裂缝。此结果的出现，很大程度上受到两方面的因素影响：一是内部因素，桥梁内部的应力问题，导致桥梁在运营期间产生裂缝，增加运行的危险性；二是外部因素，桥梁主要受到天气、来往车辆行驶等因素影响。因此，做好桥梁运营的加固及养护工作十分有必要，首先需做好混凝土材料的加固养护工作，还要做好运营桥梁温度控制加固养护相关工作，这样才能够最终提升运营桥梁的质量，解决裂缝问题。