李明博

（山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心（有限公司），山西 太原 030032）

0 引言

近年來(lái)我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展，橋梁工程作為重要的一環(huán)，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。調(diào)平層作為橋梁上部結(jié)構(gòu)重要的一環(huán)，起到承上啟下的作用，上承橋面鋪裝，下接預(yù)制梁，既起到調(diào)整控制標(biāo)高的作用，又有傳遞壓力，防水防腐的作用，是影響橋梁耐久性的一個(gè)重要因素[1]。在運(yùn)營(yíng)的公路中，橋面混凝土調(diào)平層被橋面鋪裝覆蓋著，其裂縫往往被忽視；在施工過(guò)程中，混凝土調(diào)平層開(kāi)裂已經(jīng)非常普遍，尚未引起監(jiān)管部門的重視。該文對(duì)某在建高速公路橋梁的混凝土調(diào)平層開(kāi)裂情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)其開(kāi)裂原因進(jìn)行分析并提出合理的處理方案和預(yù)防措施。

1 工程背景

某新建高速公路橋梁100余座，總長(zhǎng)40.8 km，設(shè)計(jì)橋面調(diào)平層為厚度10 cm的C40混凝土?；炷猎牧习ǎ航瘊椗芇·O42.5R水泥，細(xì)度模數(shù)為2.75的河砂，級(jí)配良好的5～10 mm和10～20 mm石灰?guī)r碎石。配合比為水泥∶砂∶10～20 mm碎石∶5～10 mm碎石∶水∶減水劑=459∶734∶846∶211∶170∶5.05，實(shí)測(cè)坍落度170 mm，和易性良好，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。成型混凝土試件，經(jīng)過(guò)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，7 d抗壓強(qiáng)度為46.3 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度49.1 MPa，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2 混凝土調(diào)平層裂縫調(diào)查及檢測(cè)

對(duì)某在建高速公路新建橋梁混凝土調(diào)平層進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)混凝土調(diào)平層開(kāi)裂非常普遍。根據(jù)裂縫類型，可以分為橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫。其中60%的裂縫為寬度小于0.5 mm的裂縫，需要仔細(xì)觀察才能發(fā)現(xiàn)，這類裂縫分布廣泛，在跨中和端部均有分布；40%的裂縫為大于0.5 mm的無(wú)規(guī)則裂縫，灑過(guò)水后非常明顯，且這些裂縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)，主要集中在梁的端部，見(jiàn)圖1。

圖1 混凝土調(diào)平層網(wǎng)狀裂縫

為深入分析混凝土調(diào)平層開(kāi)裂的原因，對(duì)混凝土調(diào)平層強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)取芯查看裂縫深度和內(nèi)部鋼筋位置。

2.1 混凝土調(diào)平層混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

a）為檢測(cè)混凝土調(diào)平層強(qiáng)度，在調(diào)平層施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)取樣混凝土并成型試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，調(diào)平層混凝土試塊抗壓強(qiáng)度滿足C40設(shè)計(jì)要求。

b）對(duì)混凝土調(diào)平層表面進(jìn)行回彈強(qiáng)度檢測(cè)（齡期超過(guò)28 d），尤其是混凝土開(kāi)裂位置的周邊。該文選取6處裂縫寬度大于0.5 mm位置進(jìn)行回彈檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)換算后分別為：46.8 MPa、43.9 MPa、42.6 MPa、44.7 MPa、45.8 MPa、41.2 MPa。檢測(cè)結(jié)果顯示，混凝土調(diào)平層回彈強(qiáng)度滿足C40設(shè)計(jì)要求。

2.2 混凝土調(diào)平層裂縫取芯

選取其中5座大橋6處代表性裂縫位置鉆取芯樣（梁的端部位置），芯樣見(jiàn)圖2。用鋼尺測(cè)量裂縫深度及鋼筋位置，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

圖2 交叉開(kāi)裂和貫通開(kāi)裂芯樣圖

表1 混凝土調(diào)平層芯樣檢測(cè)結(jié)果匯總表

由表1可知：

a）6個(gè)芯樣厚度與設(shè)計(jì)要求偏差較大，混凝土調(diào)平層厚度嚴(yán)重不均勻。

b）裂縫開(kāi)裂深度（裂縫平均深度與芯樣厚度的比值） 分別是：80%、100%、100%、73.3%、67.5%、66.7%，其中兩個(gè)芯樣貫通開(kāi)裂，其他4個(gè)芯樣開(kāi)裂深度均大于60%，整體平均開(kāi)裂深度為81.2%。

c）芯樣的鋼筋高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)要求6.4 cm，實(shí)測(cè)平均高度3.1 cm。

d）芯樣圖2的a～c圖，底部平整，芯樣與梁頂分離，梁頂浮漿較厚，未嚴(yán)格鑿毛。

3 混凝土調(diào)平層開(kāi)裂原因分析

3.1 混凝土調(diào)平層厚度不均勻

箱梁或T梁在梁場(chǎng)預(yù)制時(shí)，不能保證梁高度完全一樣，尤其在張拉后預(yù)制梁存放梁場(chǎng)時(shí)間不同，導(dǎo)致預(yù)制梁上拱值差距較大。在混凝土調(diào)平層施工時(shí)，考慮調(diào)坡以及標(biāo)高因素，使得混凝土調(diào)平層厚度不均勻，在薄厚交界處形成薄弱斷面，混凝土收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力容易在薄弱面開(kāi)裂[2]。該文鉆取的芯樣中，最小厚度僅7.5 cm，最大厚度為14 cm，混凝土調(diào)平層厚度相差較大，很容易產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

3.2 混凝土調(diào)平層與梁頂黏結(jié)弱

施工單位在施工混凝土調(diào)平層時(shí)，沒(méi)有按要求在梁頂拉槽或鑿毛，導(dǎo)致梁頂存在浮漿或油污，新、舊混凝土沒(méi)有黏結(jié)好，破壞了水泥混凝土的整體性，受到車輪的沖擊荷載容易產(chǎn)生裂縫。該次混凝土調(diào)平層芯樣中，就有3個(gè)芯樣底部平整，可以看到明顯的分離，與梁頂沒(méi)有緊密黏結(jié)。

3.3 混凝土調(diào)平層鋼筋網(wǎng)放置不當(dāng)

鋼筋網(wǎng)在施工時(shí)要全橋綁扎，然后用墊塊將鋼筋墊起。若墊塊布置不均，間距較大，使部分鋼筋網(wǎng)緊貼梁頂，或沉到混凝土調(diào)平層底部，甚至有鋼筋網(wǎng)未設(shè)置定位鋼筋，在施工過(guò)程中因人機(jī)踩踏或者拌和物自重導(dǎo)致混凝土調(diào)平層內(nèi)鋼筋網(wǎng)偏移，鋼筋不能發(fā)揮作用進(jìn)而使混凝土調(diào)平層開(kāi)裂。該文混凝土調(diào)平層抽取的芯樣，鋼筋高度設(shè)計(jì)要求為6.4 cm，但實(shí)測(cè)鋼筋高度普遍低于4.0 cm，平均高度為3.1 cm。

3.4 早期荷載對(duì)裂縫發(fā)展有重大影響

橋梁施工存在一個(gè)普遍的問(wèn)題，因?yàn)楣て趬毫^(guò)早開(kāi)放交通?；炷琳{(diào)平層往往養(yǎng)護(hù)7 d就會(huì)開(kāi)放交通，有的甚至不到7 d，就允許施工車輛通過(guò)，施工車輛大部分為滿載的罐車或卡車，這給混凝土調(diào)平層帶來(lái)了致命的破壞。過(guò)大的荷載造成混凝土調(diào)平層局部應(yīng)力增大，從而產(chǎn)生開(kāi)裂或者促使裂縫不斷發(fā)育。

選取該高速的其中10座主線上在建橋梁，其中前5座因?yàn)槁访媸┕すて趬毫?，養(yǎng)護(hù)7～15 d就允許水穩(wěn)運(yùn)料車等重型車通過(guò)，后面5座養(yǎng)護(hù)7～15 d未開(kāi)放交通，直至兩個(gè)月后才有重車通過(guò)。對(duì)這10座主線橋梁混凝土調(diào)平層裂縫調(diào)查發(fā)現(xiàn)：前5座橋梁裂縫較多基本覆蓋整個(gè)混凝土調(diào)平層，且裂縫寬度大于0.5 mm，很多裂縫已經(jīng)貫通開(kāi)裂，見(jiàn)圖1和圖2；后5座橋梁裂縫數(shù)量較少，局部發(fā)現(xiàn)裂縫寬度大都小于0.5 mm，鉆取芯樣發(fā)現(xiàn)裂縫僅停留在表面未深入下去，見(jiàn)圖3所示，裂縫深度僅2.3 cm。

圖3 細(xì)小裂縫芯樣圖

3.5 梁的端部負(fù)彎矩影響

混凝土調(diào)平層在梁的端部位置受負(fù)彎矩的影響，使得混凝土調(diào)平層上部受拉，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土調(diào)平層開(kāi)裂。

4 調(diào)平層開(kāi)裂處理及預(yù)防措施

4.1 混凝土調(diào)平層開(kāi)裂處理方案

針對(duì)該文混凝土調(diào)平層開(kāi)裂情況提出處理方案，具體如下。

4.1.1 細(xì)小裂縫封閉處理

對(duì)于寬度小于0.5 mm裂縫，一般都是干縮裂縫，開(kāi)裂方向不規(guī)則，開(kāi)裂深度較淺，可以只進(jìn)行表面封閉處理。處理前將混凝土調(diào)平層裂縫周邊清掃干凈，然后在表面撒一層熱瀝青，起到防水作用，并延緩混凝土調(diào)平層裂縫向?yàn)r青面層反射。

4.1.2 較大裂縫注漿處理

對(duì)于寬度大于0.5 mm的裂縫，采用改性環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行注漿處理，用鋼絲刷清除裂縫周邊并用高壓氣筒清除裂縫內(nèi)的灰塵，保持其干燥，再用小針管吸取配置好的改性環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)入注射，每道裂縫注射3次，每次注射使樹(shù)脂從裂縫溢出，注射時(shí)間間隔15 min，確保裂縫內(nèi)注漿充滿密實(shí)[3]。

4.1.3 貫通裂縫返工處理

針對(duì)裂縫較寬的網(wǎng)狀開(kāi)裂，且范圍較長(zhǎng)的裂縫，經(jīng)過(guò)取芯判定已經(jīng)貫穿開(kāi)裂，直接鑿除返工處理。

4.2 混凝土調(diào)平層開(kāi)裂預(yù)防措施

針對(duì)該文裂縫產(chǎn)生的原因，提出預(yù)防混凝土調(diào)平層開(kāi)裂的措施，具體如下：

a）澆筑調(diào)平層混凝土前應(yīng)認(rèn)真鑿毛，清除干凈梁頂?shù)母{和油污，以保證新、老混凝土良好結(jié)合。

b）鋼筋網(wǎng)在混凝土調(diào)平層中起到傳遞荷載和防裂的作用，施工過(guò)程中設(shè)置定位鋼筋，保證鋼筋網(wǎng)片的保護(hù)層厚度。

c）改進(jìn)混凝土，采用抗拉性能較好的鋼纖維混凝土，可有效抑制裂縫的發(fā)展。

d）嚴(yán)格落實(shí)混凝土養(yǎng)生措施，保證混凝土施工質(zhì)量。

e）加強(qiáng)交通管控，嚴(yán)禁重型車過(guò)早通行。

5 結(jié)語(yǔ)

一直以來(lái)，混凝土調(diào)平層開(kāi)裂情況較為普遍，卻沒(méi)有得到重視?；炷琳{(diào)平層的裂縫如果任由其發(fā)展，在公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)逐漸反射到橋面鋪裝層導(dǎo)致路面開(kāi)裂，使得后期維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用增加，所以在施工階段采取相關(guān)措施，在一定程度上可以有效降低運(yùn)營(yíng)成本，延長(zhǎng)橋面使用壽命。