高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】文章首先闡述了高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)的重要性，然后分析了高速公路橋梁出現(xiàn)裂縫的原因，最后對高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)的應(yīng)用進行了分析。

【關(guān)鍵詞】高速公路；橋梁施工；注漿技術(shù)

一、前言

我國高速公路橋梁工程正在朝著科學的方向發(fā)展，但依然存在一些問題和不足需要改進，在高速公路橋梁施工技術(shù)不斷完善的今天，加強對注漿技術(shù)的控制，對確保高速公路橋梁工程的質(zhì)量有著重要意義。

二、高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)的重要性

隨著時間的推移，我國舊橋、病橋、危橋的數(shù)量將不斷增多，交通運輸量的迅速增長，我國危橋數(shù)量在不斷增多，這些高速公路橋梁將不同程度存在著各種病害、問題，如何對這些高速公路橋梁進行加固、改造已是一項非常龐大的重要的工程。因此如何通過對舊危橋的維修、加固、改造，使其恢復(fù)或提高承載力，確保交通運輸?shù)陌踩悄壳昂徒窈竺媾R的任務(wù)。若將其拆除重建，不僅要耗費大量資金，而且工期也較長；若有計劃、有步驟的對現(xiàn)有舊橋進行加固改造，高速公路橋梁加固后，可以延長高速公路橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使高速公路橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和高速公路橋梁投資的集中性，為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟和社會效益。

三、高速公路橋梁出現(xiàn)裂縫的原因

1.荷載引起的裂縫

混凝土高速公路橋梁在靜、動荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，主要有直接裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫；次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

（一）、設(shè)計計算階段

結(jié)構(gòu)計算時不計算或部分漏算；計算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計算錯誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計時不考慮施工的可能性；設(shè)計斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當；設(shè)計圖紙交代不清等。

（二）、施工階段

不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預(yù)制構(gòu)件受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設(shè)計圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等。

（三）、使用階段

超出設(shè)計載荷的重型機械搬運安置過程中的接觸、撞擊；發(fā)生大風、大雪、地震、爆炸等。

2.溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當外部環(huán)境或內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。在某些大跨徑高速公路橋梁中，溫度應(yīng)力可以達到甚至超出活載應(yīng)力。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要牲是將隨溫度變化而擴張或合攏。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或原有混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，有時溫度應(yīng)力可超過其它外荷載所引起的應(yīng)力，當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時即會出現(xiàn)裂縫。因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對于進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工極為重要。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。

3.收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮。研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：水泥品種、標號及用量、骨料品種、水灰比、外摻劑、養(yǎng)護方法、外界環(huán)境、振搗方式及時間。

4.地基變形引起的裂縫

由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂?；A(chǔ)不均勻沉降的主要原因有：地質(zhì)勘察精度不夠、試驗資料不準；地基地質(zhì)差異太大；結(jié)構(gòu)荷載差異太大；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)類型差別太大；地在凍脹；高速公路橋梁基礎(chǔ)基于滑坡體、溶洞或活動斷層等不良地質(zhì)時，可能造成不均勻沉降。

四、高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)的應(yīng)用分析

目前混凝土裂縫處理的方法有很多：如注漿法、表面處理法、開槽填充法、電化學防護法、仿生自愈合法等。注漿法適用于寬度為0.12～0.15mm的混凝土裂縫修補。表面處理法適用于寬度小于012mm的微細裂縫的修補，也可用于混凝土外表面的裝飾和防水處理，以及防止混凝土保護層的碳化和有害離子對混凝土的腐蝕。開槽填充法適用于結(jié)構(gòu)允許開槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫，如墩臺或路面混凝土的裂縫。

1.高速公路橋梁裂縫僅進行表面封閉涂裝可能帶來的后果分析

混凝土高速公路橋梁梁體由于承受車輛荷載的作用，而且往往處于風、雨、陽光等直接作用下，因此高速公路橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫大多是隨時間而變化的活動裂縫。對于活動裂縫，由于表面處理法無法深入到裂縫內(nèi)部，對裂縫的擴展往往無法追蹤其變化。而且表面涂裝層受陽光的直接照射，這樣就加速了表面涂裝材料的老化，從而引起涂裝層產(chǎn)生裂紋、粉化甚至脫落。涂裝層破壞以后，外界環(huán)境的水分就可以很容易進入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而造成鋼筋銹蝕、凍融破壞及堿集料反應(yīng)等耐久性破壞。再者，僅進行裂縫表面封閉涂裝處理的混凝土高速公路橋梁，開裂梁體仍未膠結(jié)成一整體，這樣處理后的梁體剛度及疲勞性能仍與未處理前一樣沒有得到任何提高。

2.注漿修補對活動裂縫的約束影響分析

對于非穩(wěn)定型的高速公路橋梁裂縫，最有效的處理方法是采用注漿和表面涂裝進行綜合處理。裂縫注漿根據(jù)灌漿化學成分以及效果的不同，分為剛性注漿與柔性注漿。剛性注漿一般采取水泥漿、普通環(huán)氧樹脂一類的灌漿材料。其特點是強度高、力學性能好，但一般脆性高，當其灌注活動裂縫時，由于裂縫寬度的變化，往往會沿漿液與混凝土的界面產(chǎn)生貫通的脫粘層或在裂縫附近產(chǎn)生新的裂縫或在漿體中部產(chǎn)生通縫，因此其只能用以灌注穩(wěn)定裂縫。

柔性注漿一般根據(jù)結(jié)構(gòu)裂縫活動特征采用適當柔韌性的注漿材料，裂縫注漿修補后，即使裂縫寬度發(fā)生變化，但是其變化幅度由于注漿液的約束作用得到了大大的減小，注漿液與混凝土之間也不會發(fā)生貫通的脫粘層，更不會在裂縫附近產(chǎn)生新的裂縫。采用柔性注漿和表面涂裝綜合處理的活動裂縫，即使表面涂裝層產(chǎn)生裂紋、粉化等現(xiàn)象，失去了阻隔外界有害物質(zhì)進入混凝土內(nèi)部的能力，裂縫深部的柔性注漿液仍能阻擋水分的進入，這樣就保證了結(jié)構(gòu)的長期耐久性。再者，注漿液能使開裂的混凝土結(jié)構(gòu)膠結(jié)成一整體，恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的各項功能。

3.注漿修補技術(shù)

注漿修補采用日本SHO-BOND公司研究開發(fā)的/壁可法0注漿工藝。/壁可法0是利用注漿器上加力器的壓力（約300kN/㎡），保持低壓持續(xù)灌注（保壓時間可持續(xù)1～2h），利用加力器的彈性自動完成注漿。該方法可灌注的最小縫寬為0102mm，此方法可將灌注材料可靠地注入裂縫細小的末端中。注漿前應(yīng)仔細檢查梁體裂縫情況，確定需要注漿施工的裂縫數(shù)量，根據(jù)裂縫確認注漿嘴粘貼位置，進行標識，并準備好腳手架、注漿機具等。“壁可法”施工工藝為：裂縫表面處理→粘貼注漿嘴→裂縫封閉→封縫檢查→配制注漿液→注漿→結(jié)束→檢驗。

五、結(jié)束語

高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，因此，在高速公路橋梁工程的后續(xù)發(fā)展中，要不斷提高管理人員素質(zhì)，加強對注漿技術(shù)的重視，嚴格管理體系，促進高速公路橋梁施工中注漿技術(shù)水平的提高。

參考文獻：

[1]過鎮(zhèn)海，時旭東.鋼筋混凝土原理和分析[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]魏艷芳，王天穩(wěn).裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2011.

[3]孟表柱，《鋼筋混凝土高速公路橋梁裂縫類型及分析》2010.

[4]鞠麗艷.混凝土裂縫抑制措施的研究進展.混凝土，2012.