樂(lè)清灣2號(hào)橋墩身裂紋防治與處理

王新彥，肖龍

（中交二公局第二工程有限公司，西安710119）

1 引言

樂(lè)清灣2號(hào)非通航孔引橋墩身大部分為海洋環(huán)境，墩身下半部分為直線段，頂部7.5m段位花瓶段,墩身施工結(jié)束拆模后外觀、尺寸、強(qiáng)度、保護(hù)層等均滿足要求。但經(jīng)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)個(gè)別墩身出現(xiàn)不同程度裂縫，經(jīng)過(guò)分析裂縫產(chǎn)生原因，提出對(duì)應(yīng)的防治措施，對(duì)已形成裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)、處理，以確?，F(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。

2 裂紋產(chǎn)生原因分析

第一，結(jié)構(gòu)物自身構(gòu)造等影響。裂縫出現(xiàn)在直線段與花瓶段交接處，可能由于墩身鋼筋走向發(fā)生變化、截面尺寸發(fā)生變化造成受力不均產(chǎn)生內(nèi)力裂縫；保護(hù)層較大，且保護(hù)層內(nèi)漿體太多。

第二，混凝土可能產(chǎn)生影響的因素?；炷僚浔炔缓侠?；原材料質(zhì)量較差；施工配合比不準(zhǔn)確；工作性較差。

第三，混凝土澆筑過(guò)程影響。混凝土入模溫度過(guò)高；新舊混凝土澆筑相隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；布料不均勻、振搗不到位。

第四，混凝土澆筑后拆模養(yǎng)生影響。拆模過(guò)早混凝土內(nèi)表溫差太大；拆模后未及時(shí)準(zhǔn)確采取保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施。

第五，鋼筋保護(hù)層厚度影響。鋼筋保護(hù)層厚度值過(guò)小或變異系數(shù)過(guò)大。

3 裂紋防治措施

第一，混凝土原材料控制。對(duì)原材料進(jìn)行嚴(yán)格把控；優(yōu)化混凝土配合比，硅酸鹽水泥配置混凝土?xí)r，摻入足量的礦物摻和料；準(zhǔn)確計(jì)算施工配合比，保證混凝土良好工作性。

第二，齡期控制。縮短相鄰節(jié)段施工時(shí)間齡期差，減小混凝土的收縮徐變影響。

第三，混凝土澆筑過(guò)程控制。

①調(diào)整墩身澆筑分節(jié)位置，墩頂花瓶段至少連帶1m等截面段同時(shí)澆筑；

②嚴(yán)格控制混凝土的入模溫度，混凝土的入模溫度應(yīng)控制在5～30℃之間；

③嚴(yán)格控制混凝土澆筑時(shí)相鄰介質(zhì)的溫度、新澆筑混凝土與相鄰介質(zhì)（已硬化混凝土或模板、鋼筋等）的溫度不得大于15℃；

④混凝土分層澆筑，每層厚度不超過(guò)30cm，應(yīng)放慢澆筑速度，可有利于水化熱的散發(fā)和減小混凝土的塑性收縮裂縫；

⑤大雨、暴雨天氣嚴(yán)禁進(jìn)行混凝土澆筑，小雨時(shí)段澆筑時(shí)，必須進(jìn)行遮擋處理后，方可進(jìn)行澆筑。

第四，混凝土振搗及布料控制。對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，按25～30cm分層振搗，專人分區(qū)域振搗，避免漏振、過(guò)振；嚴(yán)控布料順序，布料均勻合理。

第五，混凝土拆模及養(yǎng)生控制。

①混凝土澆筑完成后，及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，并進(jìn)行灑水養(yǎng)生。待混凝土內(nèi)部溫度下降至與大氣溫度相差不超過(guò)15℃時(shí)方可拆模（大風(fēng)、溫度驟降天氣不宜拆模）[2]。

②拆模后，及時(shí)在墩身混凝土外表包裹一層塑料薄膜，現(xiàn)場(chǎng)人員密切關(guān)注養(yǎng)生情況可有效減少混凝土外表面水分的散發(fā)，減少混凝土的收縮。養(yǎng)生時(shí)間不小于15天。

4 裂縫監(jiān)測(cè)及處理標(biāo)準(zhǔn)

4.1 裂縫監(jiān)測(cè)

對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，同時(shí)聯(lián)合第三方檢測(cè)單位共同研究，特別對(duì)于非通航孔橋墩身裂縫，詳細(xì)記錄其上部節(jié)段梁架設(shè)每個(gè)工序進(jìn)展過(guò)程中對(duì)墩身裂縫的影響，分析其發(fā)展規(guī)律，為后續(xù)類似情況提供有力參考。經(jīng)檢測(cè)，墩身裂縫主要有豎向裂縫和斜向裂縫，經(jīng)持續(xù)監(jiān)測(cè)，墩身裂縫最長(zhǎng)2.6m，裂縫最寬0.23mm，深度均在0.5～20.0mm之內(nèi)，屬表面裂紋部分裂縫表面滲水，伴有白色結(jié)晶物析出，造成裂縫表面堵塞。直至節(jié)段梁架設(shè)完成一段時(shí)間，裂縫長(zhǎng)度、寬度及深度均未發(fā)生變化。

4.2 處理標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2015?規(guī)定，當(dāng)裂縫寬度超過(guò)0.2mm，必須對(duì)裂縫進(jìn)行處理[1]。

浙江省相關(guān)文件規(guī)定裂縫寬度超過(guò)0.15mm時(shí)，須對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。故本項(xiàng)目對(duì)寬度超過(guò)0.15mm的所有裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理。

圖1 墩身裂縫照片及處理后照片

5 裂縫處理方案

根據(jù)墩身裂縫實(shí)際情況，按照國(guó)家現(xiàn)行相應(yīng)加固技術(shù)規(guī)范，結(jié)合類似橋梁結(jié)構(gòu)工程缺陷修補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本標(biāo)段墩身混凝土裂縫處理采用以下修補(bǔ)方案：

墩柱混凝土裂縫（紋）只存在表面豎向和斜向裂縫，無(wú)環(huán)向、貫通等較大缺陷。

第一，對(duì)于豎向裂縫及白色結(jié)晶物析出裂縫。對(duì)于有白色結(jié)晶物析出的，先用鋼絲刷清除后待其干燥進(jìn)行處理；對(duì)縫寬不大于0.15mm，表面直接采用封縫膠處理；縫寬大于0.15mm的裂縫，采用注膠法恒壓灌注處理。

第二，對(duì)于斜向裂縫：縫寬不大于0.15mm，表面直接采用封縫膠處理；縫寬大于0.15mm的裂縫，進(jìn)行注膠處理，然后粘貼三層300g碳纖維布。裂縫粘貼碳纖維布順序?yàn)榭v向—橫向—縱向，裂縫兩側(cè)各0.25m，裂縫尖端各延伸1m。粘貼結(jié)束后表面修飾，顏色應(yīng)與墩身顏色保持一致。

6 主要施工工藝

6.1 裂縫處理施工工藝

①表面封縫膠處理：適用于縫寬不大于0.15mm豎向裂紋。

施工工序?yàn)椋?/p>

具體做法為：徹底清潔裂縫，對(duì)有白色析出物用鋼刷清理干凈，必要時(shí)可采用酒精等進(jìn)行清洗，然后用電熱風(fēng)機(jī)使裂縫充分干燥；將封縫膠按比例調(diào)制好，然后均勻用力地涂刮在裂縫上，寬度為裂縫兩側(cè)各10mm左右，厚度2mm左右，使其將裂縫完全封閉。

②注膠法恒壓灌注處理修補(bǔ)：適用于縫寬大于0.15mm豎向裂紋。

修補(bǔ)使用的裂縫灌漿材料，要求粘度低，具有很強(qiáng)的滲透力和良好的柔韌性，硬化后不收縮，具有良好的耐久性，具有瞬間固化特性（即固化是一個(gè)突變過(guò)程），硬化后狀態(tài)穩(wěn)定。施工工序?yàn)椋?/p>

具體做法為：徹底清潔裂縫，去除松散層及雜物，使裂縫表面完全干燥；根據(jù)縫寬確定注膠底座的位置，底座間距一般為25cm左右，在裂縫端部、交匯處和缺陷嚴(yán)重處設(shè)置注膠嘴，用不同顏色粉筆分別做好底座及注漿嘴的標(biāo)記，每條裂縫須至少各留置一個(gè)進(jìn)漿孔和排氣孔。然后按所做標(biāo)記順縫粘貼注膠底座，兩相鄰底座間的裂縫用封縫膠按表面封縫處理要點(diǎn)完全封閉，保證底座與墩身表面粘接嚴(yán)密。固化后應(yīng)進(jìn)行壓氣試驗(yàn),檢查密閉效果，確保封閉效果。

然后將灌縫膠按比例拌制均勻，裝入專用注漿設(shè)備，如注射器或泵壓器內(nèi)。拌制灌封膠時(shí)，要注意固化劑加入的量，保證在整個(gè)裂縫修補(bǔ)過(guò)程中灌封膠固化，導(dǎo)致不能正常施工影響質(zhì)量。通過(guò)注入口上的閥門(mén)逐漸加壓進(jìn)行灌注，直至彈性注膠器膨脹至限高處。灌膠前,應(yīng)用壓縮空氣將孔縫吹凈,達(dá)到無(wú)水干燥狀態(tài)。根據(jù)裂縫區(qū)域大小,可采用單孔灌膠或群孔灌膠。在一條裂縫上的灌膠可由淺到深,由下而上,由一端到另一端。灌膠壓力常采用0.2MPa,在保證灌膠順暢的情況下,采用較低的灌膠壓力和較長(zhǎng)的灌膠時(shí)間,可獲得更好的灌膠效果。當(dāng)最后一個(gè)出膠口出膠且出膠速率保持穩(wěn)定后,再保持壓注10min左右即可停止灌膠。然后拆除管路,并注意防止流膠。灌注完成等灌縫膠達(dá)到初凝時(shí)，拆除注膠底座用同種封縫膠對(duì)灌漿孔封閉。

6.2 對(duì)于裂縫深度超出鋼筋保護(hù)層影響結(jié)構(gòu)安全的施工工藝

在墩身裂縫檢測(cè)過(guò)程中，為采集準(zhǔn)確墩身裂縫深度，在墩身裂縫處選擇有代表性裂縫進(jìn)行裂縫深度檢測(cè)，如有嚴(yán)重水漬滲漏處和裂縫較長(zhǎng)較寬，需要進(jìn)行深度檢測(cè)。結(jié)合鋼筋保護(hù)層測(cè)定結(jié)果，如果裂縫深度超過(guò)保護(hù)層厚度，則需要對(duì)影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫進(jìn)行特殊處理。經(jīng)逐一檢測(cè)，墩身所有裂縫深度均在0.5～20mm之間，墩身鋼筋保護(hù)層厚度為75mm，屬于表面裂紋。

對(duì)裂縫深度超出鋼筋保護(hù)層的施工工序?yàn)椋?/p>

鑿出裂縫周?chē)茡p混凝土：用錘子、鋼釬等工具把裂縫周邊松散、破損的混凝土鑿出，直至鋼筋周邊的混凝土鑿除干凈，達(dá)到混凝土密實(shí)部分，對(duì)裂縫處鋼筋表面有銹蝕的，要做除銹處理，用鋼絲刷等工具對(duì)銹蝕鋼筋進(jìn)行打磨，用電吹風(fēng)清理表面粉塵，如遇潮濕用電熱風(fēng)機(jī)使其徹底干燥，在除銹完畢的鋼筋表面涂刷阻銹劑，必要時(shí)在阻銹劑干燥后涂刷鋼筋保護(hù)劑。混凝土鑿除時(shí)應(yīng)造成V形槽，槽表面做拉毛處理或鑿成鋸齒狀，易于補(bǔ)縫材料和混凝土面粘接良好。

鋼筋除銹完成，待表面干燥后，用聚合物砂漿修補(bǔ)材料將混凝土鑿除時(shí)的V形槽修復(fù)平整。固化后如不平整用砂紙打磨。待修補(bǔ)處完全干燥后，進(jìn)行下一步施工。

6.3 裂縫修補(bǔ)后墩身外觀修飾

裂縫修補(bǔ)完成后，對(duì)修補(bǔ)后的裂縫進(jìn)行打磨，將周?chē)哪z渣、碎屑等雜物清理干凈，對(duì)修補(bǔ)后的裂縫使用混凝土色差修復(fù)劑進(jìn)行修飾，顏色的調(diào)配要經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)直至修補(bǔ)后的墩身顏色與整體保持一致。

具體做法為：將色差修復(fù)劑500g放入容器中，根據(jù)墩身顏色的深淺滴入黑色色漿5～10滴，滴入過(guò)程中觀察顏色變化至與基層顏色大體一致為止，然后滴入黃色色漿，隨時(shí)觀測(cè)顏色變化，直至顏色調(diào)整至與基層同色。調(diào)色過(guò)程中注意對(duì)色漿的加入量及時(shí)記錄，按照相同比例進(jìn)行墩身修飾。

6.4 裂縫修補(bǔ)效果檢驗(yàn)

灌膠結(jié)束后應(yīng)檢驗(yàn)效果及質(zhì)量,凡有不密實(shí)等不合格情況,應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)注。灌膠效果一般可采用壓水檢查,在裂縫較多,灌膠質(zhì)量較差的部位設(shè)置檢查孔,水壓值一般為灌膠壓力的70%～80%,基本不吸水,不滲漏即可認(rèn)為合格。對(duì)大型構(gòu)件,還可選擇適當(dāng)部位進(jìn)行鉆芯取樣檢查,并可將芯樣加工成試件進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。本項(xiàng)目所有墩身裂縫深度均較小，屬于表面裂縫，故在裂縫修補(bǔ)完畢補(bǔ)縫膠完全固化后，對(duì)一部分較長(zhǎng)較大裂縫進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，結(jié)果基本不吸水，說(shuō)明修補(bǔ)效果良好。

6.5 注意事項(xiàng)

①施工環(huán)境通風(fēng)、干燥，粘貼面潔凈、無(wú)油污。

②固化溫度不低于5°C，環(huán)境溫度20～25°C時(shí)固化時(shí)間不少于3天，平均溫度為10°C時(shí)固化時(shí)間不少于7天。

③施工時(shí)必須具備手套、口罩、護(hù)目鏡等防護(hù)用品。

④若不慎弄到皮膚或衣物上，可用丙酮清洗并用大量清水沖洗。

⑤若不慎食用或?yàn)R入眼睛，應(yīng)立即就醫(yī)。

⑥雨天或空氣潮濕條件下不宜施工。

⑦高空作業(yè)應(yīng)佩戴安全防護(hù)用品，并有專人配合施工。

7 取得成效

①通過(guò)對(duì)墩身裂縫產(chǎn)生原因的分析，根據(jù)每條可能產(chǎn)生的原因提出相對(duì)應(yīng)的防治措施，特別是對(duì)混凝土質(zhì)量控制、拆模時(shí)間控制以及拆模后保濕養(yǎng)生等方面的加強(qiáng)，對(duì)防止墩身裂縫的產(chǎn)生起到了明顯效果。

②根據(jù)裂縫處理方案，對(duì)已產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行了處理，固化后進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，無(wú)水漬析出，裂縫得到了有效修補(bǔ)，保證了墩身結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。