鄖縣漢江大橋混凝土裂縫修復方法綜述

彭哲++阮榮濤

摘 要：實時監(jiān)控橋梁運營狀態(tài)，并定期進行檢查修復，橋梁維修加固技術(shù)不僅可以預防安全事故，還可以有效地提高橋梁的使用壽命，實現(xiàn)橋梁最大的經(jīng)濟價值。目前大多數(shù)鋼筋混凝土橋梁的主要病害為混凝土裂縫以及混凝土缺陷，采用本文中所述方法，對鄖縣漢江大橋梁內(nèi)、塔內(nèi)混凝土表層缺陷以及裂縫進行封縫、灌縫修復，取得了預期效果，為橋梁的持續(xù)運營提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞：橋梁維修加固；混凝土裂縫修復；灌漿；封縫

引言

二十世紀八九十年代，我國進入經(jīng)濟快速發(fā)展階段，基礎(chǔ)設(shè)施大量建設(shè)，特別是各種公路、鐵路橋梁的建設(shè)。在使用了二十多年以后，很多橋梁相繼出現(xiàn)了各種各樣的病害，比如混凝土出現(xiàn)大面積裂縫、斜拉橋斜拉索內(nèi)部鋼筋銹蝕、鋼桁架橋鋼板焊接部位開焊等。這些病害嚴重影響橋梁的使用安全，亟待進行修復，特別是混凝土裂縫[1]。在使用過程中荷載、溫度、氣候、地基變形等因素的影響，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫不停地產(chǎn)生、擴展，進而引起混凝土碳化、鋼筋保護層剝落，使混凝土結(jié)構(gòu)的強度、剛度降低，嚴重影響結(jié)構(gòu)的正常使用[2-3]。一般混凝土橋的設(shè)計使用壽命為50年，但是二十年左右混凝土就會發(fā)生較嚴重的裂縫，混凝土裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)有非常大的危害，直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性[4]。因此，為了使橋梁盡可能的延長使用壽命，在橋梁的運營過程中，實時監(jiān)控橋梁運營狀態(tài)，混凝土裂縫定期修復顯得尤為重要。

鄖縣漢江大橋于1989年11月開工建設(shè)，1994年2月建成通車，公路等級為山嶺區(qū)二級公路。至今已運營工作超過二十二年。是我國上個世紀90年代初期首先設(shè)計、建成的主跨400m以上的特大型斜拉橋工程之一，系同期修建的亞洲最大、世界第二跨度的地錨式預應力混凝土斜拉橋，如圖1所示。

1 橋梁運行狀況

受業(yè)主委托，中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司試驗檢測中心、湖北省公路工程咨詢監(jiān)理公司分別于2012年、2014年對該橋進行技術(shù)狀況檢測及綜合評定，并提交了《湖北省鄖縣鄖縣漢江公路大橋技術(shù)狀況檢測評定成果報告》[5]、《G209 鄖縣漢江大橋技術(shù)狀況評定報告》[6]，報告顯示：普查發(fā)現(xiàn)大橋混凝土結(jié)構(gòu)存在大面積開裂現(xiàn)象，如圖所示，嚴重影響橋梁行車安全，亟需進行修復。

2 混凝土裂縫修復方法

根據(jù)評定報告[5-6]中關(guān)于裂縫的結(jié)果，結(jié)合相關(guān)規(guī)范[7-8]以及以往的施工經(jīng)驗，確定了鄖縣漢江大橋的混凝土缺陷和裂縫的修復方案。

2.1 混凝土表層缺陷修復

（1）淺層缺陷處理

將缺陷表面及周圍松散混凝土鑿除，采用微膨脹的環(huán)氧砂漿進行缺陷修復。環(huán)氧砂漿終凝前，應采取保護措施，避免表面受雨水、風及陽光直射影響。

（2）深層缺陷處理

將缺陷表面及周圍松散混凝土鑿除，采用C60微膨脹混凝土或與結(jié)構(gòu)主體同標號砼對缺陷部位進行修補，確保修補混凝土密實平整。

（3）鋼筋外露以及裂縫較多區(qū)域

外露鋼筋必須除銹，表面用環(huán)氧砂漿涂抹；為防止開裂處和存在細微裂縫處鋼筋的銹蝕，對混凝土表面涂刷阻銹劑。

2.2 裂縫修復

2.2.1寬度> 0.15 mm裂縫的封閉

根據(jù)裂縫修復方法，對于裂縫寬度>0.15mm的裂縫采用灌縫[9]處理，其步驟如下：

（1）所采用的灌縫樹脂必須符合規(guī)范[10]的要求，如表1所示。往裂縫里灌注化學漿液，根據(jù)裂縫病態(tài)狀況及現(xiàn)場實際施工條件的不同，分別采用手壓泵灌注和注射器灌膠兩種施工工藝。在灌注0.15mm<寬度<0.3mm裂縫選用注射器灌膠；手壓泵灌膠在灌注≥0.3mm以上裂縫時候，效果良好，并且灌注時間也較快。

（2）灌膠施工步驟：裂縫處理→設(shè)計布嘴圖→埋灌膠嘴→封縫→密封檢查→配置膠液→灌漿→封口結(jié)束→檢查灌膠效果→取下灌膠嘴→表面修復→取芯[10]。

（3）梁體裂縫化學灌膠采用注漿法施工。即將裂縫構(gòu)成一個密閉空腔，有控制地預留進出口，借助專用注射器將膠液壓入縫隙并使之填滿。

（4）灌膠前先對裂縫進行處理，其處理方法為：對混凝土構(gòu)件上的裂縫，用鋼絲刷等工具，清理裂縫表面的灰塵、白灰、浮渣及松散層等污物；清理時注意不要將裂縫堵塞，然后再用毛刷蘸丙酮、酒精等有機溶液，把沿裂縫兩側(cè)20～30mm處擦洗干凈并保持干燥。

（5）采用表面灌膠處理的裂縫，用灌膠嘴作為注膠口，本工程一律采用埋設(shè)灌膠嘴灌注。當采用注射器灌膠時，灌膠嘴必須要選用嘴內(nèi)帶有絲口的灌膠嘴，否則注射器灌膠將無法施工。布嘴原則為：沿縫長每30～40cm布置一個，寬縫稀布，窄縫密布。每道裂縫至少有1個進漿口和一個排氣孔。埋設(shè)時，先在灌膠嘴的底盤上抹一層厚約2mm的環(huán)氧樹脂膠泥將灌漿嘴的進膠孔騎縫粘貼在裂縫的位置上。

（6）為使混凝土縫隙完全充滿漿液，并保持壓力，同時又保持膠液不大量外滲，必須對已處理過的裂縫（除孔眼及注膠口外）表面用環(huán)氧漿液沿裂縫走向均勻涂刷兩遍進行封閉，形成封閉帶，寬度3～5cm，即將裂縫表面封閉。在涂刷封閉膠體時一定要注意將灌膠嘴四周全部涂刷一到兩遍，以免在灌膠過程中灌膠嘴四周漏膠。環(huán)氧封閉帶硬化后（溫度>15℃需要一天，溫度<15℃需要兩天），需進行壓氣試驗，以檢查封閉帶是否封嚴。壓縮氣體通過灌漿嘴，氣壓控制在0.2～0.4MPa，此時，在封閉帶上及注膠口周圍可涂上肥皂水，如發(fā)現(xiàn)通氣后封閉帶上有氣泡出現(xiàn)，說明該部位漏氣，對漏氣部位可再次封閉。

（7）閉氣試驗合格后，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境溫度和施工條件，按比例調(diào)配膠液，每次調(diào)配不宜過多（500ml左右），攪拌均勻后應立即使用，配好的膠液需在30min內(nèi)用完，如果發(fā)現(xiàn)膠液大量放熱應立即倒掉，以免膠液凝膠堵塞灌膠設(shè)備。

（8）用手壓泵灌膠時將膠壓入多頭注膠器，注膠器一般可同時安裝3～5個注膠軟管，膠可同時從這些軟管中輸出。每個注膠軟管在進膠口處都設(shè)有泵門開關(guān)，通過注膠軟管將膠由灌膠嘴注入到混凝土裂縫中。從每條裂縫的第一個注膠嘴開始，待相臨的灌膠嘴出膠后，將注膠膠管的泵門關(guān)閉，再將后面的注膠軟管泵門打開注膠，按以上方法循環(huán)壓膠，直至完成。此方法在灌膠過程中一定要穩(wěn)住壓力，慢慢的通過灌膠嘴向裂縫內(nèi)注入膠體。

（9）采用注射器灌膠時，首先將注射器的彈簧拉緊，將注射器內(nèi)部的膠囊取出，然后將配制好的灌縫膠慢慢倒入膠囊之中，膠囊灌滿膠體后放入注射器內(nèi)，最后將注射器慢慢旋轉(zhuǎn)到灌膠嘴內(nèi)部擰緊，安裝到位后，松開彈簧，由彈簧壓力將灌縫膠慢慢注入到裂縫內(nèi)部。用注射器灌膠時，可采用多臺注射器同時灌注，但每條裂縫上還是必須要留有一到兩個灌膠嘴作為出氣口使用。

（10）待裂縫全部注滿后應按材料要求進行養(yǎng)護，待灌漿液固化以后，拆除灌漿嘴，并對混凝土表面進行修整。

2.2.2 寬度<0.15mm裂縫的封閉

裂縫封閉就是將寬度<0.15mm的裂縫采用環(huán)氧膠泥進行封閉以達到恢復并提高結(jié)構(gòu)耐久性和抗?jié)B性的目的。具體施工工序為：

（1）依據(jù)裂縫的檢查報告中所標記的需修補部位的位置，現(xiàn)場核實其裂縫數(shù)量、長度及寬度，標注出需要進行封閉的裂縫。

（2）用角磨機沿裂縫切寬5mm，深5～10mm的V型槽。先用高壓風槍吹去V型槽內(nèi)及四周的粉塵，再用丙酮對槽內(nèi)進行仔細清洗，并對縫兩邊5～6cm內(nèi)進行清洗。

（3）按照配比：環(huán)氧樹脂：乙二胺：鄰苯二甲酸二丁脂：水泥為100：10：25：400對材料進行力學試驗，要求：試件抗壓強度大于60MPa，抗壓彈性模量大4.0×104MPa，抗剪強度大于11MPa，粘結(jié)抗拉強度大于3.4MPa。

（4）在裂縫V型槽上（寬度30mm）均勻涂刷一層環(huán)氧樹脂膠液；待環(huán)氧樹脂膠液半干時，用配置好的環(huán)氧樹脂膠泥填入V型槽內(nèi)，壓實、將外表面抹平。膠泥厚度不得小于1mm，寬度不小于30mm。

（5）表面封縫材料固化后應均勻、平整，不出現(xiàn)裂縫，無脫落。如達不到要求，需鏟除重新封閉。

3 結(jié)果與討論

圖4分別為修復前后混凝土裂縫照片通過照片我們可以看到，上述裂縫修復方法效果較為理想，對于延長橋梁使用壽命有很好的作用。

結(jié)束語

綜上所述，采用本文所述之裂縫修復方法對鄖縣漢江大橋混凝土缺陷以及裂縫進行修復工作取得了預期效果，有效地避免了內(nèi)部鋼筋腐蝕。對延長橋梁的使用壽命、保證橋梁行車安全具有重要的意義，并對其他橋梁混凝土病害修復工作有著一定的參考作用。

參考文獻

[1]林慧東.PC梁橋混凝土裂縫主動修復技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學， 2015.

[2]王燚，李振國，羅興國.混凝土裂縫的修復技術(shù)簡述[J].混凝土，2006（3）：91～93.

[3]王志平.淺析混凝土裂縫的成因、預防與處理[J].建筑經(jīng)濟，2007（S1）：81～83.

[4]張騰.橋梁工程混凝土裂縫原因及修復措施[J].交通世界（建養(yǎng)機械），2015（25）：44～45.

[5]湖北省鄖縣鄖縣漢江公路大橋技術(shù)狀況檢測評定成果報告[R].中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，2012.

[6]G209鄖縣漢江大橋技術(shù)狀況評定報告[R].湖北省公路工程咨詢監(jiān)理公司，2014.

[7]中交第一公路勘察設(shè)計研究有限公司，JTG/TJ22-2008，公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[8]中交第一公路勘察設(shè)計研究有限公司，JTG/TJ23-2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[9]王勇，劉書奇，趙瑜等.化學灌漿技術(shù)在大花水電站大壩混凝土裂縫處理中的應用[J].華北水利水電學院學報，2009，30（5）：44～47.

[10]CJJ2-2008，城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：彭哲，男，助理工程師，學士學位，2008～2012武漢理工大學 自動化專業(yè)。

阮榮濤（1989-），男，湖北咸寧，助理工程師，碩士研究生，2009～2013，西安科技大學，工程力學專業(yè)，2013～2016武漢理工大學，固體力學專業(yè)。