现浇预应力混凝土连续空心板梁桥底板裂缝空洞质量缺陷的处理方法.docx

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现浇预应力混凝土连续空心板梁桥底板裂缝、空洞质量缺陷的处理方法

陈文德

（福建省三明市高速公路有限责任公司，福建三明３６５０００）

摘要：

现浇预应力混凝土连续空心板梁桥是广泛使用于公路工程上的一种桥型，具有适应性广、施工方便等优点。

但由于采用现浇方法施工，对现浇支架、内模的制作安装、现浇时振捣等工艺控制要求较严，桥梁检测时常发现有内模移位、梁底出现裂缝、空洞等质量缺陷，需要针对性采取适合的处理方案。

文章通过对某座互通匝道桥梁实例的分析，总结出一种有效的处理该桥型梁底裂缝、空洞质量缺陷的方法。

关键词：

预应力；空心板；现浇；裂缝、空洞；处理中图分类号：

Ｕ４４５．７文献标识码：

Ｂ

现浇预应力混凝土连续空心板梁桥是广泛使用于公路工程上的一种桥型。

其就地浇注施工方法是在支架上安装模板，绑扎及安装钢筋骨架，预留孔道，在现场浇注混凝土，最后施加预应力，从而完成桥梁施工。

近年来随着临时钢构件、万能杆件系统的大量应用，此桥型特别是在互通区内被广泛采用。

现浇连续预应力空心板梁桥对支架的要求极为严格，因为它要承受桥梁的大部分恒载，自身必须具有足够的强度和刚度，构件结合要紧密，必须有足够的纵、横、斜向的连接杆件，并预留预拱度，同时支架的基础应可靠，使支架成为牢固的整体。

在本文中不过多讨论支架的计算、施工等方面问题，但如出现质量缺陷，在分析原因时支架是必须考虑的一个重要因素。

那么，在正常完成钢筋骨架、预留孔道所需内模的制作、安装后，混凝土浇注、振捣、养生，以及预应力施工、模板的拆除等就显得尤为重要，这些往往成为在桥梁出现质量缺陷后分析原因的主要切入点，才有可能找出合理的针对性处理方法。

在各种质量缺陷中，裂缝、空洞是最为常见的现象，需要采取经济、可靠、有效的处理办法。

１桥梁质量缺陷情况１．１实例桥型简介本文所举出现裂缝、空洞质量缺陷的一座高速公路上的预应力混凝土连续空心板梁桥，位于国家干线公路网福州至银川高速公路福建三明市境的一个互通区内

（以下称互通２号桥）。

互通２号桥桥长５２ｍ，为高速公路主线桥，上跨互通Ａ匝道，左右分幅。

上部桥跨组合为（１３＋２０＋１３）ｍ的预应力混凝土连续空心板梁；下部结构为柱式桥墩，肋式桥台及钻孔灌注桩基础。

１．２存在质量缺陷情况在桥梁浇注完成、模板拆除后，目测发现在左幅第二跨底板存在４个３～２０ｃｍ直径的空洞，梁板侧还有３条微小的裂缝。

随后业主委托省公路工程试验检测中心对该桥做了重点、专项检测，进一步探明了裂缝的位置、宽度、长度，以及空洞的实际面积，详见表１。

表１互通２号桥梁体缺陷统计表

位置

第２跨

缺陷状况１、板梁梁侧出现３条竖向裂缝，分别为：

（１）距１号墩４．５ｍ，缝宽０．１ｍｍ，缝长０．８３ｍ；（２）距２号墩４．２ｍ，缝宽０．０８ｍｍ，缝长０．８３ｍ；（３）距２号墩４．８ｍ，缝宽０．０８ｍｍ，缝长０．８３ｍ，并延伸入梁底１．５５ｍｍ。

２、用锤击发现，距２号墩４～６ｍ板梁梁底出现４处空洞，共计面积２．２４ｍ２，最大空洞面积为１．５ｍ×０．５ｍ。

备注其他跨无明显缺陷对外观检测发现的空洞、裂缝缺陷，业主会同设计、监理、施工单位又对空洞部位进行了钻孔探测，进一步明确了空洞的范围以及梁底板的厚度情况。

经探测，第２跨板梁底板厚度原设计为１２ｃｍ，实际一些部位的底板厚度仅为４～９ｃｍ，特别是在内模下方的部位；

作者简介：

陈文德（１９７２－），男，福建泉州人，工程师，从事高速公路建设管理工作。

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公路交通科技应用技术版

先要进行体外预应力筋设计，包括体外束的线形布置、体外束的预应力损失、体外束面积的确定、转向块设计等，还需要堆载预压，对体外施加预应力的张拉设备、技术要求也较高，因此处理的效果就难以保证；若施工完毕，从外观上看，质量缺陷将暴露无遗，也不利于互通区桥梁的美观，故舍弃此方案。

方案二首先要将底板凿毛，密集钻孔安装膨胀螺丝，然后将两层钢筋网焊接在膨胀螺丝上，完成堆载预压后，喷射混凝土。

此方案基本可行，但施工周期较长，底板厚度不足的部位新旧混凝土粘结效果将不够理想，空洞部位内的钢筋无法完全包满混凝土、存在锈蚀隐患；从效果上看，若施工完毕，还需要对喷射混凝土进行磨光处理，新旧混凝土会存在颜色差异，同时明显增大了板梁的厚度，也不利于美观，故此方案也舍弃不用。

方案三优点在于工期短，不需加载，工艺简单，易于操作，能达到原设计桥梁功能，费用低。

选用的材料容易配置，不需要大型、专用设备，只需在局部安设模板，采用小压力灌注水泥浆，就能够保证钢筋完全被混凝土包裹，使力的作用、传递基本恢复到希望的设计状态，又避免钢筋被锈蚀；在底板采用粘贴碳纤维布进行补强，其机理是：

使用粘结剂后会大大提高碳纤维布的抗拉强度，充分利用了碳纤维布具有的抗拉强度大、弹性模量小、比重小、疲劳强度高、能与混凝土形成一体共同受力的特性，且耐腐蚀、后期不需要特殊的养护，同时还兼顾美观的效果。

故选定方案三。

３实施步骤３．１裂缝处理３．１．１准备材料及工具自动压力灌浆器、烧杯、搅拌棒、橡胶手套、手提磨光机，灌浆树脂、快干封缝胶等。

３．１．２施工步骤（１）裂缝表面处理、确定注入口。

首先清理裂缝表面，注意不要将裂缝表面堵死，并保持干燥；按１５～２０ｃｍ间距标出注入口，尽量位于裂缝较宽、开口通畅部位。

（２）封闭裂缝、粘贴灌浆器底座。

用快干型封缝胶在预先标出的注入口上粘贴底座，并沿裂缝表面刮涂快干封缝胶，宽度５ｃｍ，确保封严。

（３）配制树脂、连续注浆。

按比例配制灌浆树脂，把装有树脂的灌浆器旋紧于底座上，松开弹簧进行注浆，直至注满全部裂缝。

（４）注浆完毕、打磨混凝土表面。

待确认浆液已注空洞严重的地方钢筋暴露，没有混凝土包裹，内模外包的彩条布也清晰可见；局部的底板厚度不足９ｃｍ，造成钢筋的保护层严重不足。

２缺陷处理方案２．１原因分析经查阅施工记录、询问相关人员，发现在全桥混凝土现浇完成、在预应力张拉之前，混凝土试件的试压强度符合设计张拉要求，张拉、压浆过程中，所记录的钢绞线伸长量符合要求，２０ｍ长的中跨的跨中反拱度为３ｃｍ。

关于混凝土运输、振捣等其他方面也未见异常记录。

业主聘请了专家，组织了设计、监理、施工等单位的相关人员进行了研究分析，认为产生该情况的主要原因是：

（１）内模移位。

可能是因为内模的定位筋偏少或绑扎不牢，在混凝土浇注过程中，产生了移位，致使内模下沉，造成局部混凝土厚度不足；（２）钢筋的保护层垫块数量偏少，或是偏薄，也是造成局部混凝土厚度不足的原因；（３）最重要的原因应该是：

施工过程的振捣工艺不当。

因为振捣不足、漏振或是振捣顺序错误，都有可能使得底板钢筋布置得较为紧密的部位，特别是内模的下部，混凝土流动不到该部位，引起空洞或混凝土收缩后产生裂缝。

２．２处理方案经过分析，专家们认为空洞及裂缝的存在，特别是底板厚度不足，使得原设计板梁的断面形式及预应力状态已经改变，须对空洞及裂缝进行加固补强处理。

经过讨论，提出如下几种处理方案：

方案一：

（１）将空洞部位的混凝土敲掉，在底板利用膨胀螺丝支设模板，本孔加载情况下压力灌浆，以保证底板混凝土的厚度；（２）横向增加预应力钢筋，进行体外张拉，加强空心板整体性。

方案二：

（１）该跨的桥面铺装用加强钢筋网处理，以改善桥跨的整体受力性能；（２）加载情况下对该跨底板进行挂网喷射混凝土，以保证底板厚度；（３）在裂缝部位粘贴钢板。

方案三：

（１）该跨的桥面铺装用加强钢筋网处理，以改善桥跨的整体受力性能；（２）在空洞底板的周边打膨胀螺丝支设模板，再沿纵向钻注浆孔，对空洞进行压力注浆；（３）对裂缝进行压力灌注灌浆树脂；（４）最后对整跨底板粘贴两层碳纤维布。

２．３方案的比选方案一所提的体外预应力加固法是一种主动加固方案，能有效改善结构的应力状态。

但施工难度较大，首

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技术论坛满后，拆下灌浆器，用堵头将底座堵死，３０ｍｉｎ后用软管对注入口点浆，确保灌注饱满。

待树脂固化后方可敲掉底座和堵头，最后用磨光机打磨混凝土表面，恢复原状。

３．１．３质量检验方法从端头一个底座注浆，待相邻底座冒出浆液后，继续灌注至浆液无法再进入为止。

３．２空洞处理３．２．１准备材料及工具注浆设备、冲击电锤、角磨机、空压机、剪刀、榔头、搅拌器、刮板、浸渍树脂用罗拉、单位面积重量３００ｇ的碳纤维布、底层树脂。

３．２．２施工步骤（１）搭设脚手架施工平台。

（２）将空洞严重、底板厚度不足的部位敲开暴露出钢筋，底下打膨胀螺丝支设临时模板，以免注浆时薄弱处混凝土崩裂。

（３）在底板纵向沿内模中心线每隔１．５～２．０ｍ钻注浆孔，适当位置设置排气孔。

（４）封堵检查孔及其他孔洞。

（５）从低处往高处逐孔注浆，压力不宜过高。

Ｃ４０注浆液配比为（单位：

ｋｇ／ｍ３），水泥∶∶水ＦＤＮ减水剂＝１４３０∶∶。

注浆量以下一注浆孔溢浆为准。

５８６１１．４（６）注浆完毕，直到水泥浆强度达到７０％以上时，进入下一道工序施工。

（７）粘贴碳纤维布。

①其步骤为：

基底打磨处理→涂刷底层树脂→基面整平→刷浸渍树脂→粘贴碳纤维布→滚压碳纤维布→涂刷罩面胶。

②涂刷底层树脂用于增强混凝土基底强度，提高混凝土与碳纤维布的粘结力。

③用找平树脂修复、填补基面上不平整及缺陷部位。

④刷浸渍树脂，涂刷厚度以能够浸透碳纤维布为止。

⑤而后把预先裁好的碳纤维布轻压粘贴在浸渍树脂上，用罗拉顺纤维方向多次滚压树脂，排除气泡，直到布完全浸透到树脂内。

⑥待第一层纤维布干透后，粘贴第二层。

⑦最后刷涂罩面胶（也可用水泥浆），恢复混凝土本色，不能有明显的色泽差异。

３．２．３施工注意事项施工人员要戴好防护用具，避开明火；配置胶液搅拌时间３～５ｍｉｎ，胶液要在１．５ｈ内用完；粘贴碳纤维布时要远离电气设备和电源；施工及养护期间封闭交通。

３．２．４质量检验方法可用小锤轻击粘贴面判断粘贴效果，总有效粘结面积不应小于９５％；如出现轻微空鼓（面积小于１０ｃｍ２），可采取针管注胶的办法补救；若空鼓面积大于１０ｃｍ２，可将空鼓处的碳纤维布切除，补粘四周搭接长度大于

１５ｃｍ的碳纤维布块。

３．３桥面铺装该跨的桥面铺装取消原设计的普通钢筋网，改为采用加强钢筋网（Φ１２＠１００ｍｍ），最后浇注桥面铺装混凝土。

４效果按确定的方案处理完毕后，从外观上看，没有明显的修补痕迹，达到互通区桥梁简单、美观的要求。

为验证处理效果，随后业主委托有资质的省公路工程试验检测中心站对该桥进行了静载试验检测。

分别检验加载后全桥每一跨Ｌ／２截面的最大正弯矩和挠度，并观察裂缝开展情况；同时检验２号墩顶的板梁截面最大负弯矩。

加载过程中，未见裂缝开展和新裂缝出现，底板粘贴的碳纤维布也没有破损情况发生。

现在，该