石育铭(新疆水利水电勘测设计研究院)

公路桥梁混凝土裂缝成因与防治探析

石育铭
(新疆水利水电勘测设计研究院)

摘要:桥梁裂隙产生的原因复杂多变，一直是桥梁维修治理中难点之一。以此为出发点，就公路桥梁混凝土裂缝成因与防治展开探究，以新疆某地区三级公路桥梁为对象对其裂隙发育状况进行统计，对其裂隙产生的原因进行了分析，并结合具体的工程实例，探究了桥梁裂隙的防治手段，以期能为广大同行提供些许借鉴。

关键词:公路桥梁;混凝土结构;裂隙;成因;防治

中图分类号:U445

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015)04－0111－02

1　新疆某地区公路桥梁裂隙发育统计

在此选取新疆某地区三十座在役三级桥梁为研究对象，对其结构裂隙发育状况进行统计与分析。具体情况如表1所示。

表1　新疆某地区三十座三级桥梁裂隙发育情况分析表

2　主要裂隙成因分析

2．1荷载裂隙

荷载裂隙可分为直接应力裂隙与次应力裂隙两类，前者是指受外部载荷作用直接产生的裂隙;后者是指在外部载荷影响下产生的次生应力导致的裂隙。此类裂隙多发于桥梁受拉区、受剪区及有较强震动发生的部位，裂隙特征依据结构受力方式的不同可分为中心受压、受减、受弯三种。出现的原因一方面可能由桥梁设计时钢筋布设不足或位置错误以及结构强度不足导致;另一方面可能由超载车辆的反复碾压、车辆碰击以及地震、滑坡等自然灾害导致。

2．2温度裂隙

温度裂隙是指混凝土受到外界温度变化而在结构内部产生超过自身抗拉强度的力而导致的裂隙。其根据发生部位的不同可以分为表层裂隙、深层裂隙以及贯穿裂隙三种。表层裂隙的发育具有不确定性而深层与贯穿裂隙走向多与桥梁主筋方向相平行。此类裂隙多可伴随温度的变化而自行合拢与展开，常发生在桥墩、桥面等体积较大的混凝土结构中。

温度裂隙的成因因其多处位置的不同也有所不同，表层裂隙多由于温差较大引起，例如冬季施工中遭遇寒流侵袭或保温层去除时机不当等;深层与贯穿裂隙则因为混凝土结构内部降温差值过大，受到外界约束力影响而导致。例如混凝土桥台未采取有效的放松约束措施就浇注在较为坚硬的地基上，使得冷却时受到地基给予约束作用而导致裂隙出现。

2．3施工裂隙

混凝土桥梁的施工是一个极为繁复的过程，包括了构件浇注、起模、运输、吊装、拼接等诸多环节，其中任何一个环节的失误都有可能导致在桥梁表面或内部出现形式各异的裂隙。此类裂隙出现的位置与走向、宽度等发育参数会因具体原因的不同而各异，施工中较为常见的有以下几种: (1)混凝土保护层铺设过薄或过厚; (2)混凝土振捣不密实; (3)浇筑施工过快; (4)施工时拆模过早; (5)施工时混凝土配比有误。

2．4收缩裂隙

此类裂隙是公路桥梁裂隙中最为常见的类型，多为会影响桥梁的外观和耐久性，对安全性影响较低，生产的裂隙多为表面裂隙，形状无规律性。其成因主要是混凝土浇筑后，表层水分蒸发速度超过内部，使得内外干缩量不均，表面收缩会受到内部结构的约束从而导致裂隙产生。除此之外，所用水泥及骨料种类、养护方式、振捣方式、外部环境等亦会对收缩裂隙的产生造成一定影响。

2．5地基基础变形裂隙

桥梁在使用中随着地基沉降的不均匀，桥梁混凝土构件就会产生约束变形，当这种作用力大于构件自身抗拉强度时，就会导致裂隙的产生。在实际桥梁工程中，此类裂隙的发生多由医学两点原因造成: (1)前期地质勘探不精准或施工设计参考资料有误; (2)桥梁地基的地质条件差异性较大，例如搭建在山区沟谷中的桥梁。

3　桥梁裂隙的修复

3．1工程概述

以该地区某坝桥的大修加固为对象，对其裂隙的修复工艺进行探究。该桥梁于上世纪八十年代建成投入使用，设计载荷为汽车－15级/挂车－80，桥梁全长120 m，宽12 m，跨径组合为6～22．2 m，上部采用T形梁结构，下部采用双柱式桥墩，双柱框架式桥台，桥面以水泥混凝土进行铺装。

桥梁整体裂隙检测结果显示，桥梁裂隙发育以竖向裂隙为主，裂缝主要集中在桥墩、T梁及桥面铺装，裂缝宽度为

0．02～0．2 mm，全桥裂缝长度总计13 750 mm，其中裂缝宽度超限部分为7 800 mm。

3．2裂缝修复方案与施工要点

裂缝处理措施:对宽度小于0．2 mm的裂缝进性表层的封闭;对于宽度大于0．2 mm的裂缝采取环氧树脂胶灌浆处理的方法。

裂缝治理施工要点:

(1)裂缝的测量与记录。

对桥梁上各处裂缝长宽、位置灯参数进行记录并绘制展开图，并对其内部发育状态进行分析，标示出其中的主裂缝。

(2)裂缝表层处理。

宽度较大的裂缝需沿裂缝将其表层已碳化的混凝土全部去除;其他裂缝则可沿裂缝开凿宽度4～6 mm的V型凹槽，并将裂缝两侧5 mm内的混凝土表面进行凿毛处理;在剔除裂缝口表层的杂物并使用0．3 MPa的空压泵对槽内浮尘进行清除;在缝宽较大的裂缝中密匙的充填1．5 cm的石子;对裂缝表面使用丙酮进行刷洗

(3)标注注浆裂缝位置。

依据裂缝发育程度，对需进行注胶作业的裂缝进行确定与标注;在裂缝端部及交叉处布设注胶嘴;依据裂缝宽度对胶底座间距进行确定;在注浆裂缝中设置注浆孔与排气孔。

(4)裂缝封闭与密封检查。

使用缝封胶对注胶底座间的裂缝进行封堵，涂抹宽度与厚度分别以3 cm和2 cm为宜;注胶底座处采取环绕封闭的形式;封闭后缝封胶因养护12 h以上;缝封胶固化后，对注浆嘴注入0．3 MPa的压缩空气检测密封状况。

(5)浆液配制与注射。

依据有关规定及现场试验数据确定环氧浆液配制比例;采用注射器法进行浆液灌注，注射器的安设每间隔一个注入孔安设一个;注浆完成且初凝后不在外流后拆除注浆嘴，并使用结构胶将注浆嘴处封牢、抹平。

(6)检查与养护。

注浆完成后应对注浆治理和补强效果进行检测，对存在的问题进行及时的补救;施工彻底完成后应按照手则对其进行定期的养护，直至彻底固化为止，需注意的是，在胶液固化前必须避免其被水所侵蚀。

3．3修复结果

该桥自进行裂缝修复施工以来，从未中断过桥梁交通的正常运行。修复后一年对其进行定期检测发现，桥梁T梁、桥墩、桥台及桥面铺装等结构中修补过的裂缝状况良好，未出现再次开裂的情况，桥梁亦为出现新的病害。

4　结语

公路桥梁裂缝作为桥梁灾害治理的重点之一，其产生的原因存在于桥梁设计、施工及使用的各个阶段，加强对其的分析与研究不仅有助于对裂隙出现成因、裂隙危害评价等问题进行有效的阐述，还可以为桥梁裂缝防治手段有效实施和进一步探提供必要技术参考，是确保我国现代化公路体系建设的重要保障。

参考文献:

［1］王鑫．中原地区高速公路桥梁病害分析及对策［D］．长安大学，2012．

［2］徐俊峰．谈公路桥梁大体积混凝土裂缝成因及改进方法［J］．山西建筑，2014，(34) : 185－186．

［3］刘扬辉．分析公路桥梁混凝土裂缝原因及防治［J］．黑龙江交通科技，2014，(10) : 108，110．

［4］李专辑．公路桥梁施工中混凝土裂缝的防治研究［J］．交通标准化，2013，(8) : 119－121．

作者简介:石育铭(1984－)，男，新疆乌鲁木齐人，工程师，研究方向:水利工程设计。

收稿日期:2015－03－23