李 揚

道路橋梁 Roads and Bridges

淺談裝配式結(jié)構(gòu)橋梁混凝土調(diào)平層裂縫問題

李 揚

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100000）

我國20~50m跨徑的橋梁在公路及城市橋梁中占比非常大，這種中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)大部分采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，隨著綠色公路及橋梁工廠化生產(chǎn)理念的深入加之裝配式結(jié)構(gòu)的形式簡單、受力明確、便于施工的特點，這種結(jié)構(gòu)形式仍被橋梁設(shè)計者推崇。預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)也在橋梁建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用，技術(shù)經(jīng)驗也越來越成熟。橋面調(diào)平層作為裝配式結(jié)構(gòu)的一部分，確很少引起橋梁建設(shè)者的關(guān)注。但實際施工中，橋面調(diào)平層裂縫問題卻非常突出。本文以某工程為例闡述橋面調(diào)平層裂縫問題。

裝配式結(jié)構(gòu)橋梁；混凝土調(diào)平層；裂縫

1 工程概況

某高速公路工程，采用雙向六車道，橋面寬33.5m，設(shè)計時速為100Km/h,荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路Ⅰ級，上部結(jié)構(gòu)采用40m先簡支后連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)，橋面鋪裝采用8cm厚C50混凝土調(diào)平層+10cm厚瀝青混凝土，在8cm厚C50混凝土現(xiàn)澆層中間鋪設(shè)D10鋼筋焊網(wǎng)片，保護層為凈2cm。

2 施工工藝

橋面現(xiàn)澆層施工流程：梁頂浮渣清理、鑿毛→測量放樣→兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)帶鋼筋安裝→鋼筋網(wǎng)定位筋設(shè)置→兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)帶擋板及標(biāo)高控制帶設(shè)置→兩側(cè)標(biāo)準(zhǔn)帶澆筑養(yǎng)生→橋面鋼筋網(wǎng)片綁扎安裝→保護層調(diào)整、桁架式輥軸安裝→混凝土拌合運輸→混凝土入模、初平→混凝土攤鋪、振搗、整平→人工精平、磨光機磨光→混凝土養(yǎng)護。

工藝介紹：橋面鋪裝施工采用全自動桁架式三輥軸攤鋪機，為了確保橋面鋪裝的厚度，首先，加強橋面測量管理，沿橋梁縱向布置兩條基準(zhǔn)線，兩側(cè)用高強混凝土帶控制標(biāo)高，對梁頂面進行全面鑿除浮漿、清掃，最后用高壓水槍沖洗干凈。全自動桁架式三輥軸攤鋪機，選用優(yōu)質(zhì)方管焊制，使設(shè)備整體堅固不變形，較以往整平機在過長攤鋪壓實效果更好。

3 裂縫形式

橋面調(diào)平層施工完成后60天后，橋面調(diào)平層出現(xiàn)裂縫，裂縫形式主要為橫向裂縫、縱向裂縫，局部網(wǎng)狀裂縫，最大裂縫寬0.28mm，最大深度28mm。對裂縫統(tǒng)計如下：

表1 橋面現(xiàn)澆層裂縫調(diào)查統(tǒng)計表

4 裂縫產(chǎn)生的主要原因

（1）鋪裝層厚度偏?。喉椖吭O(shè)計預(yù)制梁上現(xiàn)澆層厚度只有8cm，由于梁體的向上起拱，預(yù)制梁的頂面并不是一個絕對的平面，致使預(yù)制梁上鋪裝混凝土厚度誤差較大；考慮箱梁架設(shè)施工偏差影響，使橋面鋪裝層局部過薄，由溫度變化或者徐變收縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力則在局部薄弱面產(chǎn)生裂縫，并逐漸發(fā)展成片。

（2）未設(shè)置與主梁連接的抗剪鋼筋。考慮橋梁施工采用運梁炮車運輸，需在架設(shè)的梁上行走，故設(shè)計取消了主梁與調(diào)平層之間通常采用的抗剪鋼筋，而是通過梁頂拉毛刻槽，靠新舊混凝土粘結(jié)力使調(diào)平層與主梁連接。但由于施工中工人對此工藝不重視，而未對預(yù)制梁拉毛到位，造成預(yù)制主梁頂面較為光滑，不能使主梁與調(diào)平層更好的粘結(jié)，以抵抗混凝土收縮。

（3）鋼筋網(wǎng)片保護層厚度不滿足設(shè)計要求，弱化了防裂效果：在進行鋼筋網(wǎng)片安裝和混凝土澆注時，受到工作人員、設(shè)備和混凝土自重的壓力，致使局部鋼筋網(wǎng)片其緊貼預(yù)制梁頂面而與原設(shè)計鋼筋位置存在偏差，局部鋼筋網(wǎng)片安裝無法保證保護層厚度，削弱了鋼筋網(wǎng)片的分布筋承載荷載的作用，容易因此產(chǎn)生橋面裂縫等破損現(xiàn)象。

（4）混凝土的溫度裂縫：由于初期混凝土硬化抗拉強度低，若溫縮或干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過其抗拉強度，致使混凝土外觀及內(nèi)部均產(chǎn)生不同程度的裂隙，造成橋面的過早破損。

（5）早期荷載對橋面裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展有較大影響：由于架梁的運梁車及罐車行走，加重橋面鋪裝負(fù)荷，產(chǎn)生較大的沖擊振動荷載，在橋面伸縮縫、施工縫位置，架梁車的沖擊荷載對橋面鋪裝層的特殊位置或局部早期破壞更為嚴(yán)重，并推進破壞向其他位置擴展惡化。

（6）混凝土一次性澆筑段落過長，混凝土養(yǎng)生不及時：由于一次性澆筑長度120米，限制了混凝土的自由膨脹，造成局部范圍的混凝土鋪裝層與橋板分離，因為橋面鋪裝層較?。ㄖ挥?cm),無法抵御由于溫度變化造成的內(nèi)部應(yīng)力,也可能是混凝土出現(xiàn)裂縫的原因。

5 裂縫處置辦法

根據(jù)產(chǎn)生裂縫的具體情況，本著處置不留隱患、不影響結(jié)構(gòu)物安全，不因過多剔除混凝土而擾動鋪裝層的穩(wěn)定，對現(xiàn)場裂縫進行了檢測、分類并制定處理方案如下:

（1）封閉處理：對微小收縮裂紋，裂隙不規(guī)則的，擬只作表面處置，采用硅膠粘劑對其表面進行封堵，其膠粘劑配比為礦粉:膠液(水玻璃):固化劑=1:0.5:0.1，封堵前用鋼長刷將裂縫周圍進行清掃，然后用高壓氣筒將雜物吹掃干凈。

（2）壓漿處理：對裂縫數(shù)量較少、裂隙偏大的，擬按照先鑿槽嵌補，后鉆孔壓力灌漿的方法。鑿除時沿裂縫上口鑿-V刑槽，寬1－2cm,深10－20mm，使裂縫底平整，縫內(nèi)干凈，在周邊涂一層環(huán)氧膠液(配合比為環(huán)氧樹脂:乙二胺:二丁脂:丙酮=100:16:20:5)，后用環(huán)氧砂漿(配合比為環(huán)氧樹脂:乙二胺:二丁脂:丙酮:砂:水泥=100:10:12:15:450:150)進行封補(考慮外觀顏色黑白水泥可1:1配制);灌漿時先用電鉆鉆兩個騎縫孔，用水清孔，然后做壓風(fēng)或壓水試驗，然后用壓漿機器將非活性稀釋劑體系環(huán)氧樹脂膠液(配合比為環(huán)氧樹脂:二丁脂:二甲苯：乙二胺=100:10:60:10)以0.5MPa的壓力灌入。

（3）返工處理：對上下貫穿裂縫，直接鑿除返工處理。

針對出現(xiàn)的裂縫，經(jīng)過分析及長期觀測，處理如下：136跨橋面鋪裝：長12米網(wǎng)狀裂縫；153跨橋面鋪裝：長10米網(wǎng)狀裂縫；163跨橋面鋪裝：長6米網(wǎng)狀裂縫，進行返工處理。

其它區(qū)段，由于溫度引起收縮變形及荷載影響，屬于淺表性收縮裂縫，裂縫的發(fā)展只存在于表面，需進行修補和封閉處理。

（4）裂縫處理效果檢查：通過對該裂縫處理后部位現(xiàn)場進行鉆芯取樣，發(fā)現(xiàn)芯樣在裂縫處灌縫膠填充是否密實，且外觀質(zhì)量亦滿足要求。

6 裂縫預(yù)防主要措施

（1）增設(shè)架立鋼筋，并與鋼筋網(wǎng)片進行焊接連接，確保保護層厚度滿足設(shè)計要求。為避免這一情況，采用增設(shè)抗剪鋼筋，使預(yù)制主梁與調(diào)平層緊密粘結(jié)，防止混凝土因齡期差引起收縮不同產(chǎn)生收縮裂縫?？刂其摻罹W(wǎng)片搭接長度，規(guī)范架立筋的設(shè)置保證鋼筋保護層厚度。

（2）優(yōu)化混凝土配合比，嚴(yán)格控制混凝土坍落度。優(yōu)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，嚴(yán)控攪拌時間120s，確保混凝土質(zhì)量，在以后設(shè)計時建議調(diào)平層混凝土采取比主梁低標(biāo)號的混凝土，并適當(dāng)參入一定量的纖維，如聚丙烯纖維和鋼纖維等。全自動桁架式三輥軸攤鋪機最后排桁架設(shè)置有自動噴水設(shè)備，可在部分混凝土塌落度過低的情形下及時散水，同時起到清理輥軸上混凝土的作用，進一步提高了施工質(zhì)量。攤鋪、散水均由一個工人完成，極大的節(jié)省了人工，降低了施工成本，并增加兩臺雙盤抹光機，使得整個鋪裝層表面平整、密實度，對鋪裝效率和鋪裝質(zhì)量都有很大幅度的提升。

（3）適當(dāng)降低橋面鋪裝混凝土一次性澆筑長度。將原設(shè)計為一聯(lián)一次性澆筑，更改為40m處設(shè)置一道斷縫并在支座和橋面負(fù)彎矩部位設(shè)置橫縫，減小一次性澆筑長度，可使混凝土脹縮有了更大空間，設(shè)置斷縫也使的薄弱層控制在斷縫位置處。澆筑混凝土?xí)r首先應(yīng)該要將梁頂進行一個徹底的清洗，并且要在之前就涂刷好在界面連接處應(yīng)該涂抹的界面粘帖劑，比如常見的聚合物水泥膠，這個水泥膠是由MG乳液和水泥按照1：1調(diào)制而成的，在界面連接處涂抹類似聚合物水泥膠這樣的界面粘貼劑可以增加各個不同界面的粘貼程度以及鋪裝層與橋面板間的粘貼程度，而且在刷膠的時候一定要注意平滑并且要將膠涂抹均勻，并且在膠水未干之前就要將之前準(zhǔn)備好的拌制好的混凝土給攤鋪在膠水上面，這也是為了后續(xù)的操作和施工更為簡便，大大提高了施工的效率和降低了裂縫出現(xiàn)的概率。對于橋面鋪裝層進行涂抹膠水的之前要對整個裝配式結(jié)構(gòu)的橋梁混凝土調(diào)平層有一個詳細的了解和分析。

（4）嚴(yán)格落實混凝土養(yǎng)生措施?；炷恋倪x擇是相當(dāng)重要的一個步驟，因為只有材料選擇正確了，確保了材料的質(zhì)量，才能進一步確保施工工程的質(zhì)量。對于混凝土的選擇一定要遵循一個選擇抗沖擊、抗裂性好的特種混凝土，比如通常使用的鋼纖維混凝土、聚丙烯混凝土等等，在混凝土的選擇上面還得針對它們的性價比來進行挑選，如果有條件的話還可以通過一些實驗和計算來選擇出用哪種混凝土的效果最好、經(jīng)濟效益最高。當(dāng)然，對于混凝土的養(yǎng)生措施的嚴(yán)格落實也是必不可少的，目前，美國的一家混凝土公司研制成功了一種能夠在混凝土上面增強它的纖維的能力的技術(shù)，該混凝土是一種尼龍類的混凝土，而且具有較強的親水性，如果采取這種混凝土去對于裂縫進行填補或者是鋪蓋，那么可以將裂縫造成的危害或者是裂縫出現(xiàn)的概率降低到最小化，這種混凝土的效果是其他那些人造纖維混凝土所無法達到的。因此，要想能夠在裝配式結(jié)構(gòu)橋梁混凝土調(diào)平層減小裂縫或者是其他損壞現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，對于混凝土的選擇和養(yǎng)生措施是必不可少的。

（5）加強早期施工荷載管控。裝配式結(jié)構(gòu)橋梁出現(xiàn)裂縫的原因也不僅僅是由于后期的過度使用或者是遭到破壞等等，前期施工的工作也起到了至關(guān)重要的作用和意義。若想對裝配式結(jié)構(gòu)橋梁進行預(yù)防裂縫的出現(xiàn)，那么對于早期施工荷載的管控也是相當(dāng)重要的。如果早期的施工荷載管控不嚴(yán)格，那么在橋頭、接縫等位置極易產(chǎn)生錯臺的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致一些在橋梁上面行使的車輛出現(xiàn)跳車的問題，并且對橋梁本身產(chǎn)生巨大的沖擊力從而造成裂縫的出現(xiàn)導(dǎo)致橋梁遭到損壞和威脅到人們的安全。由于橋面的鋪裝層采取的混凝土是普通的混凝土，比較脆，抗折損的韌性小，橋面鋪裝層較薄一般只有8cm左右，在形式的車輛的沖擊下及其容易遭到破壞，因此，在早期施工的過程中就一定要注意到這些問題。橋面鋪裝層不直接涉及到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，施工的單位在這個時候往往會對于這個步驟忽視和輕視，放松了管控的力度，從而使得橋面鋪裝層的質(zhì)量較差，使得它們極易遭到損壞。所以，早期的施工過程中對于荷載的管控也是相當(dāng)重要的一項途徑。

7 結(jié)束語

綜上所述，一般在混凝土結(jié)構(gòu)上面產(chǎn)生的缺陷和破壞是由于種種原因來相互影響的，由于不同因素的相互影響，因此產(chǎn)生原因十分復(fù)雜，要找出正出現(xiàn)裂縫的原因就顯得十分困難，必須要經(jīng)過十分詳細和嚴(yán)格的調(diào)查才能發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)這些病害的原因。因此，針對于裝配式結(jié)構(gòu)橋梁混凝土調(diào)平層的裂縫問題的時候，就一定要線分析造成裂縫的原因，并且要結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H的施工環(huán)境和施工條件，再來提出解決裂縫或者是其他損害現(xiàn)象的措施和方法。

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