預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁梁體缺陷成因及修復(fù)措施

左少群

中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司 江西九江 332001

摘要：分析預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁0號(hào)塊混凝土質(zhì)量缺陷成因，闡述各類梁體混凝土缺陷修復(fù)措施，總結(jié)了施工中應(yīng)注意的問(wèn)題，為以后的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁0號(hào)塊；質(zhì)量缺陷；修復(fù)措施

引言

隨著我國(guó)高速鐵路快速發(fā)展，鐵路橋梁數(shù)量與日俱增，因此橋梁施工質(zhì)量控制尤為重要。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁是極為普遍的橋梁結(jié)構(gòu)，該類連續(xù)梁在施工過(guò)程中易產(chǎn)生混凝土質(zhì)量缺陷，特別是連續(xù)梁0號(hào)塊和梁端直線段處。為此，下文主要闡述連續(xù)梁0號(hào)塊混凝土質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生原因及修復(fù)措施。

某時(shí)速200公里客貨共線鐵路工程，部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁在施工過(guò)程中因施工管理和質(zhì)量控制不到位造成連續(xù)梁0號(hào)塊梁體存在諸多缺陷。以下為連續(xù)梁0號(hào)塊梁體混凝土質(zhì)量缺陷照片。

支座上方及周邊混凝土

存在較大范圍松散體（已鑿除） 梁體側(cè)面混凝土

存在局部松散體（已鑿除）

梁底支座周邊混凝土

存在局部松散體（已鑿除） 梁底支座范圍外混凝土

存在較大面積松散體 梁底支座范圍外混凝土

存在局部松散體（已鑿除）

1.連續(xù)梁0號(hào)塊混凝土質(zhì)量缺陷成因

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁0號(hào)塊混凝土因施工管控不規(guī)范易造成混凝土局部松散、不密實(shí)，形成蜂窩，甚至空洞等質(zhì)量缺陷。缺陷產(chǎn)生原因主要有：（1）單層鋼筋橫、縱間距一般在15cm左右，鋼筋層數(shù)非常之多，且鋼筋安裝過(guò)程中極易使相鄰兩層鋼筋位置錯(cuò)動(dòng)，同時(shí)預(yù)應(yīng)力管道密集，致使混凝土從梁面往梁體內(nèi)輸送困難，因而造成混凝土質(zhì)量缺陷；（2）因梁體底板、腹板的模板在接縫處密封性不符合規(guī)范要求，造成漏漿現(xiàn)象導(dǎo)致局部混凝土質(zhì)量缺陷；（3）在混凝土澆筑前梁底殘留的小部分木屑、電焊條、焊渣等雜物未清理徹底，造成梁底混凝土局部松散、不密實(shí)、麻面等質(zhì)量缺陷；（4）在混凝土澆筑過(guò)程中，對(duì)連續(xù)梁0號(hào)塊處的腹板、橫隔墻等較封閉區(qū)域未采取合理的振搗方式，易造成混凝土質(zhì)量缺陷；（5）混凝土每層的澆筑厚度不符合規(guī)范要求，影響振搗效果，易造成混凝土質(zhì)量缺陷；（6）在混凝土澆筑過(guò)程中，因澆筑順序不合理，振搗不及時(shí)以及漏振搗，造成混凝土質(zhì)量缺陷；（7）因混凝土骨料級(jí)配不合理，粗骨料粒徑過(guò)大不合格，致使混凝土的流動(dòng)性、和易性差，造成混凝土質(zhì)量缺陷；（8）因混凝土配合比不合理或混凝土原材料質(zhì)量不合格，導(dǎo)致混凝土流動(dòng)性、和易性差，造成混凝土質(zhì)量缺陷。

2.梁體缺陷修復(fù)原則

（1）在對(duì)梁體結(jié)構(gòu)修復(fù)前，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，對(duì)存在缺陷部位及周邊一定范圍內(nèi)運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)探明缺陷范圍和缺陷程度；

（2）在缺陷修復(fù)過(guò)程中，特別是缺陷部位混凝土鑿除施工時(shí)，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施確保結(jié)構(gòu)安全和橋下交通、建筑物等安全；

（3）修復(fù)方案必須滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求；

（4）修復(fù)工藝所采用材料性能必須滿足相關(guān)規(guī)范要求；

（5）結(jié)構(gòu)修復(fù)后應(yīng)便于檢查養(yǎng)護(hù)。

3.梁體缺陷修復(fù)材料

（1）改性環(huán)氧樹脂膠液

（2）改性環(huán)氧樹脂砂漿

（3）改性環(huán)氧樹脂豆石混凝土

（4）高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料（成品）

（5）無(wú)收縮豆石混凝土

（6）混凝土底層樹脂膠

（7）鋼筋和植筋膠

（8）硅烷偶聯(lián)劑

4.連續(xù)梁0號(hào)塊梁體缺陷類型

根據(jù)連續(xù)梁0號(hào)塊梁體混凝土可能存在缺陷的區(qū)域進(jìn)行缺陷類型劃分，主要分為以下六種缺陷類型。

缺陷A：支座上支座板上方及周邊存在空洞或較大范圍的混凝土松散體。

缺陷B：支座上支座板周邊存在局部蜂窩體，部分蜂窩體進(jìn)入支座上鋼板邊緣小于10cm。

缺陷C：梁底缺陷遠(yuǎn)離支座上支座板（距支座上支座板邊緣≥20cm），深度≥30cm，且面積≥0.2㎡。

缺陷D：梁底缺陷遠(yuǎn)離支座上支座板（距支座上支座板邊緣≥20cm），深度<30cm，或面積<0.2㎡。

缺陷E：梁體側(cè)面缺陷遠(yuǎn)離支座上支座板（距支座上支座板側(cè)上方≥50cm），深度≥10cm，且面積≥0.2㎡。

缺陷F：梁體側(cè)面缺陷深度<10cm，或面積<0.2㎡。

5.連續(xù)梁0號(hào)塊梁體缺陷修復(fù)措施

5.1支座上方混凝土存在較為嚴(yán)重缺陷的修復(fù)措施

支座上支座板上方及周邊存在空洞或較大范圍的混凝土松散體（即缺陷A）。該類梁體缺陷需要將連續(xù)梁頂升，取出缺陷體下方的支座，缺陷體修復(fù)后再重新安裝支座。

先將梁體頂升，取下支座。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告中測(cè)定的缺陷區(qū)域，鑿除缺陷區(qū)域及周邊不密實(shí)的混凝土，使得堅(jiān)硬混凝土外露。對(duì)外露鋼筋徹底除銹，在空腔內(nèi)混凝土表面清潔干凈后，安裝模板灌注高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料，并按照30cm×30cm的間距埋設(shè)壓膠管。待高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料凝固后高壓壓注改性環(huán)氧樹脂膠液，在修復(fù)體強(qiáng)度大于20MPa后重新安裝支座。

對(duì)于支座上支座板上方及側(cè)面存在較大缺陷體時(shí)，因高強(qiáng)度無(wú)收縮灌漿料施工操作不易控制，應(yīng)采用比原梁體混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)的改性環(huán)氧樹脂豆混凝土進(jìn)行修復(fù)。

梁體頂升和支座安拆需編制專項(xiàng)施工方案并通過(guò)審批后方可實(shí)施。頂升的支點(diǎn)和頂升量限值應(yīng)根據(jù)不同跨度的連續(xù)梁分別確定，在專項(xiàng)施工方案中予以明確。

5.2支座上方邊緣混凝土存在一般缺陷（松散、不密實(shí)）的修復(fù)措施

支座上支座板周邊存在局部蜂窩體，部分蜂窩體進(jìn)入支座上鋼板邊緣小于10cm（即缺陷B）。

采用高壓壓注改性環(huán)氧樹脂膠液的方式進(jìn)行修復(fù)。根據(jù)缺陷檢測(cè)報(bào)告中檢測(cè)的缺陷區(qū)域，在缺陷部位支座上支座板邊緣，按照30cm×30cm的間距在側(cè)面或底面鉆直徑φ10mm的壓漿孔，清理干凈后埋設(shè)壓膠管，然后高壓壓注改性環(huán)氧樹脂膠液。鉆孔深度必須穿越缺陷體范圍，確保將局部松散體壓注密實(shí)。

5.3支座范圍外梁底混凝土存在一般缺陷（松散、不密實(shí)）的修復(fù)措施

梁底缺陷遠(yuǎn)離支座上支座板（距支座上支座板邊緣≥20cm），深度<30cm，或面積<0.2㎡（即缺陷D）。

（1）深度超過(guò)梁體底層鋼筋

首先根據(jù)缺陷檢測(cè)報(bào)告中測(cè)定的缺陷區(qū)域，鑿除缺陷區(qū)域及周邊不密實(shí)的混凝土使得堅(jiān)硬混凝土外露，對(duì)外露鋼筋徹底除銹，再對(duì)鑿開(kāi)的空洞區(qū)域采用比原梁體混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)的改性環(huán)氧樹脂豆石混凝土進(jìn)行修復(fù)，并按照30cm×30cm的間距埋設(shè)壓膠管，待改性環(huán)氧樹脂豆石混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再高壓壓注改性環(huán)氧樹脂膠液。

（2）梁底表層混凝土缺陷

對(duì)梁底表層缺陷（蜂窩、麻面），鑿除缺陷區(qū)域，然后采用比原梁體混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)的改性環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行修復(fù)。

5.4支座范圍外梁底混凝土存在較大面積缺陷的修復(fù)措施

梁底缺陷遠(yuǎn)離支座上支座板（距支座上支座板邊緣≥20cm），深度≥30cm，且面積≥0.2㎡（即缺陷C）。該類缺陷雖然對(duì)支座無(wú)影響，但由于缺陷面積較大，特別是在0號(hào)塊段梁底橫橋向范圍較大時(shí)，若盲目鑿除松散體可能會(huì)使梁段底截面削弱過(guò)多，造成相鄰部位混凝土壓應(yīng)力超限的情況，影響橋梁整體結(jié)構(gòu)安全。因此，該類缺陷必須先對(duì)梁段底板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后才能鑿除松散體、修復(fù)缺陷。

梁段底板補(bǔ)強(qiáng)一般的措施為：在梁段箱室內(nèi)的底板上面植筋、安裝鋼筋網(wǎng)、澆筑比原梁體混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)的無(wú)收縮豆石混凝土。補(bǔ)強(qiáng)段范圍需要根據(jù)檢測(cè)報(bào)告中的缺陷程度分析確定。待補(bǔ)強(qiáng)段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，才能對(duì)梁底缺陷區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)方法參照“5.3支座范圍外梁底混凝土存在一般缺陷（松散、不密實(shí)）的修復(fù)措施”。

5.5梁體側(cè)面混凝土存在較大面積缺陷的修復(fù)措施

梁體側(cè)面缺陷遠(yuǎn)離支座上支座板（距支座上支座板側(cè)上方≥50cm），深度≥10cm，且面積≥0.2㎡（即缺陷E）。

鑿除連續(xù)梁0號(hào)塊兩側(cè)外表層的松散體使得堅(jiān)硬混凝土外露，對(duì)外露鋼筋徹底除銹，再對(duì)鑿開(kāi)的空洞區(qū)域采用比原梁體混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)的改性環(huán)氧樹脂豆石混凝土進(jìn)行修復(fù)，并按照30cm×30cm的間距埋設(shè)壓膠管，待改性環(huán)氧樹脂豆石混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再高壓壓注改性環(huán)氧樹脂膠液。

5.6梁體側(cè)面混凝土存在一般缺陷（松散、不密實(shí)）的修復(fù)措施

梁體側(cè)面缺陷深度<10cm，或面積<0.2㎡（即缺陷F）。

修復(fù)方法參照“5.3支座范圍外梁底混凝土存在一般缺陷（松散、不密實(shí)）的修復(fù)措施”。

6.耐久性措施

為確保梁體結(jié)構(gòu)達(dá)到原設(shè)計(jì)的耐久性要求，在梁體缺陷修復(fù)后，必須對(duì)梁體表面缺陷區(qū)域采取耐久性保護(hù)措施：將修復(fù)區(qū)域涂刷硅烷偶聯(lián)劑，涂刷區(qū)域應(yīng)向修復(fù)區(qū)域外延伸50cm。

7.梁體缺陷修復(fù)材料的性能要求及主要技術(shù)指標(biāo)

7.1膠粘劑

（1）膠粘劑安全性鑒定

對(duì)改性環(huán)氧樹脂膠液、混凝土底層樹脂膠、植筋膠等結(jié)構(gòu)膠粘劑，均應(yīng)滿足《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》（GB 50728-2011）的要求。特別是膠粘劑長(zhǎng)期性能應(yīng)滿足下列要求：

（a）耐環(huán)境作用檢驗(yàn)；

（b）耐應(yīng)力長(zhǎng)期作用檢驗(yàn)；

（c）耐介質(zhì)侵蝕性能檢驗(yàn)；

（d）對(duì)加固用的膠粘劑，應(yīng)進(jìn)行毒性檢驗(yàn)，要求固化后膠粘劑應(yīng)達(dá)到實(shí)際無(wú)毒的衛(wèi)生等級(jí)；

（e）混凝土維修材料抗拉及粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)至少大于被維修混凝土相應(yīng)強(qiáng)度的1.2倍。

（1）膠粘劑主要性能指標(biāo)

改性環(huán)氧樹脂膠液、混凝土底層樹脂膠、植筋膠等的性能必須符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2013）和《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》（GB 50728-2011）的要求。其中，改性環(huán)氧樹脂膠液必須采用工廠制作的結(jié)構(gòu)專業(yè)裂縫膠。

7.2改性環(huán)氧樹脂混凝土、改性環(huán)氧樹脂砂漿

改性環(huán)氧樹脂混凝土、改性環(huán)氧樹脂砂漿的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)可參照《環(huán)氧樹脂砂漿技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5193-2004）及其他相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

7.3高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料

材料性能應(yīng)具備早強(qiáng)高強(qiáng)、高流態(tài)、和易性好、耐久性好、自密實(shí)、不泌水、微膨脹、操作簡(jiǎn)便及有效承載面積大于95%且對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕等特點(diǎn)。

8.梁體缺陷修復(fù)施工注意事項(xiàng)

8.1高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料修復(fù)

灌漿前應(yīng)初步計(jì)量所需漿體體積，實(shí)際灌注漿料數(shù)量不應(yīng)與計(jì)算值產(chǎn)生過(guò)大誤差，防止中間缺漿。灌漿過(guò)程應(yīng)從支座一端注漿嘴注漿，發(fā)現(xiàn)其他三個(gè)方向排漿管有漿液流出后，將排漿管出漿口逐個(gè)封堵牢固，直至最后一個(gè)排漿管有漿液均勻流出即證明梁底已經(jīng)注滿高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料，封堵注漿口，注漿結(jié)束。

8.2壓膠修復(fù)

（1）進(jìn)行壓膠前應(yīng)對(duì)壓膠口和鉆孔孔道內(nèi)進(jìn)行處理，將表面的灰塵、浮渣及松散層等污物清理干凈，并用有機(jī)溶劑將邊緣處擦洗干凈，保持干燥。

（2）壓膠機(jī)具、器具及管子在壓膠前應(yīng)進(jìn)行檢查，合格后方可使用。

（3）壓膠時(shí)應(yīng)按照從下到上的順序進(jìn)行壓膠，當(dāng)某層出膠嘴有膠液均勻溢出時(shí)，穩(wěn)壓5分鐘后立即關(guān)閉轉(zhuǎn)心閥，封閉該出膠嘴和壓膠嘴，然后移至上一層繼續(xù)施工，壓膠壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，宜0.2MPa。

（4）壓膠結(jié)束后應(yīng)立即拆除管道，并清洗干凈。

（5）待缺陷內(nèi)膠液達(dá)到初凝不外流時(shí)，方可拆除出膠嘴和壓膠嘴，并應(yīng)用摻入水泥的膠液將其抹平封口。

8.3改性環(huán)氧樹脂混凝土修復(fù)

（1）強(qiáng)度要求：不低于原梁體混凝土強(qiáng)度，可適當(dāng)提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。

（2）改性環(huán)氧樹脂混凝土粗骨料要求：采用5mm的豆石。

（3）其他要求：可參考《環(huán)氧樹脂砂漿技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5193-2004）及其他相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

8.4其他注意事項(xiàng)

（1）梁體缺陷修復(fù)中頂梁、支座安拆、支座上方梁底灌漿工藝復(fù)雜，施工前應(yīng)編制專項(xiàng)施工方案并通過(guò)審批后方可實(shí)施。

（2）梁體缺陷修復(fù)工程是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工程，應(yīng)選擇具有豐富的相關(guān)維修經(jīng)驗(yàn)且有特種工程施工資質(zhì)的專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行施工。

（3）施工過(guò)程中涉及較多的膠粘劑材料，因此應(yīng)掌握氣候變化，避免在大風(fēng)大雨等特殊天氣條件下進(jìn)行施工。

（4）施工過(guò)程中涉及膠粘劑及涂裝作業(yè)，其中部分物質(zhì)對(duì)人體有一定的傷害，施工過(guò)程中必須做好施工人員防護(hù)工作。

（5）膠粘材料在運(yùn)輸、裝卸過(guò)程中，各種包裝應(yīng)保持完整，規(guī)范作業(yè)。施工過(guò)程中滴落的膠粘材料在固化前應(yīng)及時(shí)清理，擦洗干凈，以免造成對(duì)環(huán)境與設(shè)施的破壞，建立健全文明施工管理措施。

（6）梁體上鉆孔應(yīng)避開(kāi)鋼筋，特別是預(yù)應(yīng)力鋼筋位置，施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)移動(dòng)孔位。

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