纵向裂缝的原因分析及加固处理

现浇梁纵向裂缝的原因分析和加固处理中铁十七局五处敬佩仁内容提要：本文介绍某汽车专用公路现浇梁底部纵向裂缝的处理情况。内容包括对裂缝情况的调查和检测，产生裂缝的原因分析，加固处理方案的选定，以及具体的施作方法。关键词：现浇梁纵向裂缝加固处理1、前言：某公路桥梁上部结构为4孔16米现浇空心板梁，位于R=112.9m的圆曲线上，外侧超高62cm.设计荷载汽-20挂-100，计算行车速度80km/h。该桥建成使用不到半年，梁底沿轴线出现贯通的纵向裂缝，裂缝宽0.2~0.5mm，并且局部渗水。2、对裂缝的调查和检测：资料检查经过对施工原始资料的检查表明：梁体的钢筋布置及混凝土施工均符合设计和规范要求。混凝土施工时间为8月中旬，最高气温34℃，最低气温16℃。混凝土取样试验强度达到98%以上。梁体检测采用回弹法和静载试验法分别检测，对测试结果计算分析进行比较。⑴、用回弹仪测出梁体混凝土实际标号，按表1折算出混凝土的弹性模量：计算出截面应力。表1混凝土标号C15C20C25C30C40C50弹性模量Eh（Mpa）2.3×1042.6×1042.85×1043.0×1043.3×1043.5×104(2)、由静载试验法测出截面应变和挠度①测出跨中挠度和支座沉陷量（加载车重35T），并对跨中挠度值加以修正，从而得出梁体受到荷载作用后的真正挠度f1计算公式：f1=f1-（f2+f3）/2f1—跨中挠度f2、f3—两端支座沉陷值②根据梁体截面特性，反算出混凝土的抗压弹性模量Eh计算公式Eh=5qL4/（384×Jh×fmax）Jh—梁全截面惯性矩L—计算长度q—荷载横向分布值fmax—测出跨中挠度最大值⑶、根据各测点实测的应变求应力：σ=Eh·εε—实测应变⑷、梁体承载能力及工作情况：根据结构校验系数η评定（参照表2）：η应力=截面实测竖向弯曲应力/截面理论竖向弯曲应力η挠度=实测跨中挠度/理论跨中挠度当η≤1时，说明桥梁结构的工作状况良好，可安全使用。桥梁结构校验系数常值表2梁别普通钢筋混凝土梁项目钢筋应力混凝土应力挠度η值0.55～0.650.45～0.550.55～0.65结论：根据检测计算结果，证明该梁承载力满足设计要求，各项技术指标均达到设计要求，经观测裂缝无扩展加深迹象，不属于危险构件，不影响正常使用。但裂缝宽度超出设计规范允许值，并有渗水现象，需进行封闭加固处理。3、裂缝原因分析：3-1经有关专家验算论证综合分析，该梁产生裂缝的原因可归纳为以下几点：⑴、梁体结构设计未考虑外力作用，导致梁体横向抗拉强度不足。该桥位于圆曲线上，梁体受到竖向荷载和外力（向心力、冲击力）共同作用；由于梁体配筋未充分考虑外力对梁体产生的水平拉力，导致横向间距偏大，钢筋直径偏小，在荷载和外力反复作用下，梁体抗拉强度不足，而产生裂缝。⑵、梁底混凝土保护层过薄（仅为4.2cm），梁体受力有效面积不能满足荷载和外力作用要求，造成混凝土抗剪能力不足，在梁轴线即应力集中的位置形成规则的剪切裂缝。⑶、温度应力和内应力共同作用产生裂缝。由于梁体混凝土受水泥水化热影响，特别是气温出现骤冷骤热变化时将发生收缩和膨胀，产生附加的温度应力，该附加应力和原有应力的合力，超过混凝土强度时就会产生裂缝。⑷、由于梁体混凝土采用泵送施工，混凝土掺加减水剂或氯盐等速凝剂所造成裂缝。⑸、梁体支撑不牢、未经加载预压而发生下沉以及卸载时间过早或卸载方法不当也是梁体产生裂缝的重要原因。3-2渗水的原因分析：梁板内模封闭不严，混凝土施工渗水滞留在孔洞内，由梁底裂缝处渗出。4、裂缝的封闭加固原则和方法选取：4-1封闭加固原则：恢复梁体结构的整体性，保持结构的整体强度、刚度、耐久性、抗渗性及外形的美观。施工方案：⑴、钻孔排水：在裂缝渗水集中处钻孔引水，将孔内积水排干，利用空气压缩机往孔内压风风干。⑵、压力灌浆加固修补法：即采用化学材料灌浆的方法，将浆液灌满结构内部裂缝。⑶、表面喷浆：为使梁体外观颜色一致，无裂缝痕迹，更便于后期对裂缝封闭效果观察。表面喷射高标号纯水泥浆，并掺入一定比例的107胶。5、压力灌浆修补加固裂缝操作方法：5-1压力灌浆工艺：采用双液单管注浆法，操作时将配置的甲乙溶液通过压力泵加压后把混合液直接压入裂缝中去。化学材料的配制（见表3）甲液∶乙液=1∶1表3配方甲液（浑浆）乙液（清浆）化学材料丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺三乙醇胺水过硫酸胺水配合比190105800241000压力灌浆加固施工方法：⑴、施工工序：确定凿除宽度深度→划线凿槽→封堵引水孔、清理槽沟→施作暗槽→埋设注浆嘴和排气孔→安装压浆管、配制化学剂→压浆→拆除预埋嘴→堵塞注浆孔→修整槽面。⑵、操作步骤：①根据梁体保护层厚度确定凿槽尺寸。要求不能露筋，余厚强度足以承受灌浆压力要求。该梁体保护层为4.2cm，凿槽断面确定为面宽3cm，底宽2cm，槽深3.5cm的梯形断面(见图1)。图1梁板横截面②划线及凿槽：沿裂缝两侧划出凿槽线路后组织人员按线凿槽。凿钎应小角度击打表面，防止凿穿保护层；槽深应严格控制，槽沟应首尾贯通相连，不能错接，保证压浆孔道畅通。③封堵引水孔并清理槽沟：凿沟完成后将疏水孔由高标号膨胀性混凝土封堵：并将槽沟粉尘和松碴清理干净，保证化学材料和混凝土连接效果。④施作暗槽：在凿好的梯形槽沟中放入ф20塑料管，再用拌好的速凝胶浆（见表4）填满槽沟并压实抹平，外露面要求与梁面齐平。每填塞50cm左右抽拔一次塑料管，抽拔时间控制在胶浆初凝前，搭接长度不小于10cm。在施作暗槽同时预埋注浆嘴预留排气孔（见图2）表4材料水泥粉砂水水玻璃膨胀剂配合比10.20.40.150.2图2暗槽平面示意图⑤安装注浆管、配制化学剂：注浆设备安装完成后，首先进行试机，检查高压设备和管道系统，其压力和流量是否满足要求，注浆管及注浆嘴内不得存任何杂物。检查无误后再连接注浆管，注浆管和注浆嘴的密封圈需良好。在注浆前根据实际用量严格按设计的配合比配制甲乙两液并分别盛装在瓷器或铁器中，不得混合。⑥压浆：当封槽的速凝胶浆凝结完成后，检查无露浆可能的情况下即可压浆，压浆时将甲、乙两液按1∶1的比例分别倒进压浆泵进料斗，压浆泵将混合液压入暗槽内。当排气孔有浆液溢出时，迅速将气孔堵塞并继续压浆，当压力达到0.2～0.25Mpa时停止压浆，排出泵内浆液,并将压浆管接入第二压浆嘴再继续压浆，中间间隔时间不宜过长。当第二孔压力达到0.4～0.5Mpa时停压30S,观察压力有无变化,若压力下降，接着压至0.4～0.5Mpa，直至压力不再变化为止。⑦拆除注浆嘴堵塞注浆孔：压浆完成后，拆下注浆管。待化学材料胶结后，（约2~3min）应立即拆除预埋的注浆嘴，将注浆孔压实堵紧。同时将注浆泵和注浆管内浆液迅速排出，用清水冲洗干净。⑧加固完成后应将表面修整，低凹处抹平压光，凸出部分用砂轮磨平，粗糙面用砂布打光，使加固处理部位和梁面齐平，表面平整光滑，无明显接茬。⑶、施工要求：①因速凝胶凝固时间短，施工时要边拌边用，同时掌握操作时间，注重暗槽胶结效果，满足压浆压力要求，避免漏浆。②施作暗槽时，塑料管坚持勤转轻拨的施工原则，不能将胶浆层破坏。③压浆前要求对化学材料用量进行测算，并有足够备料，确保压浆一次成功。④压浆时要做好压力、流量和压浆量的量测工作，并做好记录，为压浆效果掌握第一手资料。⑤在压浆过程中，尽量避免注浆管道管嘴堵塞，一旦发生堵塞，应立即拆下处理。6、加固封闭效果：加固后的梁体裂缝经过近一年的使用，进行了长时间的观察和量测，未出现新的裂缝和渗水，加固效果良好，证明此加固方法是成功的。7、结论：通过采用化学材料压力灌浆加