橋梁，作為城市交通的樞紐對(duì)城市的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的繁榮起著重要的作用。橋梁安全，關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全、社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外頻繁發(fā)生的跨橋、損橋事故都給我們敲響了警鐘，引起我們對(duì)橋梁日常管理的高度重視。在橋梁結(jié)構(gòu)病害中，最常見(jiàn)、最不易處理的就是各類裂縫，許多危機(jī)橋梁結(jié)構(gòu)的病害正式以這種形式產(chǎn)生和顯現(xiàn)，因此，真正做到正確了解不同結(jié)構(gòu)形式橋梁裂縫產(chǎn)生的原因，正確處理裂縫，對(duì)確保橋梁安全運(yùn)行意義重大。為此，我們將橋梁裂縫處理作為一項(xiàng)專門的課題進(jìn)行研究，通過(guò)幾年來(lái)的實(shí)踐，探尋出一套查找、觀測(cè)和處理結(jié)構(gòu)裂縫的方法。由于近年來(lái)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁居多，下面武漢線順暢就這類橋梁的裂縫處理進(jìn)行闡述。
一.裂縫的產(chǎn)生和分類
在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，不同材質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁常會(huì)出現(xiàn)不同的裂縫。一般情況下，對(duì)于混凝土構(gòu)件，根據(jù)不同的環(huán)境條件，寬度在0.2-0.3毫米以內(nèi)的裂縫一般對(duì)結(jié)構(gòu)的安全使用沒(méi)有影響；對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，在荷載組合1作用下，裂縫最大寬度不應(yīng)超過(guò)0.2毫米，在荷載組合2或3作用下，不應(yīng)超過(guò)0.25毫米；對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件，除允許非預(yù)應(yīng)力部分有0.2毫米以下的收縮裂縫和表面網(wǎng)狀細(xì)少裂縫產(chǎn)生外，其余部分不允許出現(xiàn)裂縫。
混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的形式很多，根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩大類：一是自由身應(yīng)力形成的裂縫，二是荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。
混凝土自身應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫主要有以下幾種：收縮裂縫，即砼在凝固時(shí)內(nèi)外收縮不均勻，導(dǎo)致表面砼所受的拉力超過(guò)抗拉強(qiáng)度而形成的裂縫；溫度裂縫，即砼受水泥消化放熱、陽(yáng)光照射、電弧焊接等因素影響出現(xiàn)冷熱變化時(shí)，發(fā)生收縮和膨脹所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過(guò)砼強(qiáng)度時(shí)形成的裂縫。一般在大體積砼灌注、蒸汽養(yǎng)護(hù)及冬季施工措施不當(dāng)、新舊砼接頭處、預(yù)埋鐵件焊接不當(dāng)情況下產(chǎn)生。
荷載作用下產(chǎn)生的裂縫主要有以下幾種：彎曲裂縫，一般出現(xiàn)在彎矩最大截面的砼受拉區(qū)，呈垂直狀，由下向上發(fā)展，負(fù)彎矩裂縫位于連續(xù)或懸臂梁板的支座附近，由上向下發(fā)展；剪切裂縫，一般發(fā)生在支座附近剪應(yīng)力最大的部位，由下部沿著與軸線25-50度左右的角度開裂，此類裂縫對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)危害較大，一旦裂縫不斷發(fā)展或接近構(gòu)件受壓區(qū)，則不論其寬度和繞度如何必須進(jìn)行加固處理；斷開裂縫，即鋼筋混凝土構(gòu)件受拉時(shí)，進(jìn)入整個(gè)截面的裂縫。此時(shí)裂縫較寬，構(gòu)件已接近破壞狀態(tài)，為正常使用所不允許；扭曲裂縫，即砼構(gòu)件受扭轉(zhuǎn)與彎曲同時(shí)作用而產(chǎn)生的裂縫，一般呈45度傾斜方向，呈多條，砼保護(hù)層剝落；局部應(yīng)力引起的裂縫，主要表現(xiàn)在：墩臺(tái)支座處受到較大局部壓力、構(gòu)件突然受到?jīng)_擊荷載、構(gòu)件角隅處、預(yù)應(yīng)力梁端錨固受到較大局部應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。
二.裂縫修補(bǔ)必要性的判定
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，受拉鋼筋的應(yīng)變總是大大超過(guò)砼的極限拉伸應(yīng)變，裂縫產(chǎn)生不可避免。按耐久性要求，當(dāng)裂縫寬度小于0.2毫米時(shí)，鋼筋一般不致銹蝕，即使裂縫達(dá)到或略超過(guò)容許值只要已趨穩(wěn)定不發(fā)展，對(duì)梁的強(qiáng)度也不會(huì)有明顯影響；當(dāng)裂縫較多且寬度較大時(shí)，梁的剛度就會(huì)相應(yīng)降低，鋼筋受有害介質(zhì)侵蝕，此時(shí)就必須進(jìn)行加固處理，否則將影響橋梁的使用壽命。
三.裂縫修補(bǔ)的方法
裂縫修補(bǔ)的常用方法有表面封閉修補(bǔ)法、壓力灌漿修補(bǔ)法、表面粘貼鋼板等方法，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的情況進(jìn)行判定。其中表面封閉法一般用于較淺的裂縫或裂縫基本穩(wěn)定不再繼續(xù)發(fā)展的情況，通過(guò)采取填縫、表面抹灰、鑿槽嵌補(bǔ)等手段對(duì)裂縫進(jìn)行封閉，阻止由于裂縫產(chǎn)生使用內(nèi)部鋼筋受到侵蝕；表面粘貼鋼板法即可達(dá)到封閉裂縫的目的，又能提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，一般用于裂縫較大且影響結(jié)構(gòu)使用需進(jìn)行加固情況。隨著技術(shù)的發(fā)展，新型材料的不斷涌現(xiàn)，目前又出現(xiàn)了碳纖維材料，由于其質(zhì)輕強(qiáng)度高，已有逐步取代鋼板成為修補(bǔ)裂縫、加固結(jié)構(gòu)的主要材料的趨勢(shì)，但國(guó)內(nèi)還處于測(cè)試其性能的使用階段；另一種方法是壓力灌漿修補(bǔ)法，此種方法通過(guò)施加壓力將漿液灌入結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂縫中，在封閉裂縫和恢復(fù)提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性和抗?jié)B性上效果顯著，由于此種方法在橋梁維修中經(jīng)常用到，這里做重點(diǎn)介紹。
壓力灌漿法
壓力灌漿法根據(jù)灌漿的材料不同可分為三類：即水泥、石灰灌漿，化學(xué)灌漿和瀝青灌漿。由于壓力灌漿液的種類很多，用途也有所不同，因此僅就修補(bǔ)橋梁結(jié)構(gòu)裂縫中應(yīng)用較多的水泥灌漿和化學(xué)灌漿做重點(diǎn)敘述。
水泥灌漿：水泥灌漿所采用的材料為標(biāo)號(hào)不低于425號(hào)的普通水泥，水泥漿液通過(guò)砼中用不同方法鉆成的孔眼灌入裂縫中。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的水泥灌漿壓力一般為4.05*105-6.08*105，在灌漿施工中灌漿壓力和漿體稠度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于可灌性好且灌漿量不大的清理下可始終使用同一個(gè)壓力和同一個(gè)稠度；對(duì)于裂縫粗細(xì)不均勻、灌漿滲漏較大的情況可適當(dāng)調(diào)整壓力和稠度，宜先低壓后高壓，先稀漿后稠漿。
化學(xué)灌漿：采用化學(xué)材料灌漿修補(bǔ)結(jié)構(gòu)裂縫，可可以大大改善灌漿材料的可灌性能，并可灌入0.3毫米或更細(xì)小些的裂縫，施工機(jī)械簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)便，補(bǔ)強(qiáng)效果好，在橋梁結(jié)果裂縫病害處理中得到廣泛應(yīng)用。常用的灌縫材料有環(huán)氧樹脂類和丙烯酸脂類兩大類：環(huán)氧樹脂類灌漿材料是一種補(bǔ)強(qiáng)、固結(jié)灌漿材料，可用于各種原因造成的橋梁結(jié)構(gòu)裂縫缺陷。環(huán)氧樹脂類灌漿材料按稀釋劑的不同又分為非活性稀釋劑體系材料、活性稀釋劑體系材料和糠醛-丙酮稀釋劑體系材料；丙烯酸脂類灌漿材料是一種固結(jié)性能良好的高分子化學(xué)灌漿材料，可灌入0.3毫米及更細(xì)小的裂縫中，并與砼有較好的粘結(jié)能力，收縮性、吸水性均小，耐化學(xué)性好，聚合凝固時(shí)間可控制在幾分鐘到幾小時(shí)，在施工中非常容易操作。
灌漿工藝：水泥灌漿施工工藝分為裂縫檢查及處理、鉆孔機(jī)清孔、止?jié){或堵漏處理、壓水試驗(yàn)、灌漿、封孔及質(zhì)量檢查六個(gè)工序，主要是在構(gòu)件上鉆孔至裂縫面，并要求鉆孔軸線與裂縫面的交角大于30度，孔深應(yīng)穿過(guò)裂縫面0.5米以上?？籽坫@好后用水沖洗干凈，同時(shí)用壓縮空氣吹干，并用水泥砂漿或環(huán)氧砂漿做止?jié){堵漏處理。在工程量較大時(shí)宜用灌漿機(jī)或活塞推送式壓灌泵，在工程量不大時(shí)可使用手壓漿泵或注射器施工。
化學(xué)灌漿材料修補(bǔ)橋梁結(jié)構(gòu)裂縫與水泥灌漿的施工工藝基本相同，具體做法上有所差異，主要也分為六個(gè)施工步驟：首先是對(duì)裂縫進(jìn)行檢查和清理，并對(duì)修補(bǔ)部位進(jìn)行詳細(xì)檢查和記錄；其次是每隔一定間距在裂縫表面鉆孔，并在鉆孔處理設(shè)灌漿嘴；第三步是嵌縫止?jié){，即用玻璃絲布對(duì)其余裂縫全部封閉；第四步是壓水或壓氣試驗(yàn)，以檢查裂縫的封閉和灌漿嘴的暢通情況；第五步是灌漿，這是化學(xué)灌漿的主要步驟；第六步是收尾處理，即待灌漿液固化后拆除灌漿嘴，并在處理后的表面刷水泥漿確保封閉嚴(yán)實(shí)且與原混凝土色彩一致。
化學(xué)灌漿與水泥灌漿在施工工藝上的主要區(qū)別是在施工時(shí)需埋設(shè)噴嘴，用于噴入化學(xué)灌漿材料和排出裂縫內(nèi)的空氣，噴嘴的布置原則是寬縫稀、窄縫密。在噴嘴埋貼后，還必須把其余的裂縫封閉，即嵌縫止?jié){，對(duì)于裂縫較大的混凝土構(gòu)件，可沿縫用人工或風(fēng)鎬鑿成V型槽，寬度約5-10厘米，深3-5厘米，并清除槽內(nèi)混凝土碎屑及粉塵，然后向槽內(nèi)嵌塞水泥砂漿；對(duì)于裂縫較小的混凝土構(gòu)件，可沿裂縫走向均勻刷一層環(huán)氧漿液，寬約7-8厘米，然后在上面分段緊密貼上一層玻璃絲布，寬約5-7厘米，各個(gè)嘴子底盤周圍5-10毫米范圍內(nèi)不貼玻璃絲布，而用灰刀沿嘴子周圍抹上環(huán)氧膠泥，先抹成魚脊形狀，再刷上一層環(huán)氧漿液。嵌縫止?jié){工序的好壞直接關(guān)系到化學(xué)材料灌漿的效果，可以通過(guò)此道工序完成一天后進(jìn)行壓水或壓氣試驗(yàn)檢查測(cè)試裂縫封閉及噴嘴的暢通情況。當(dāng)裂縫較大時(shí)可采用手壓泵灌注，在裂縫細(xì)微、灌漿量不大時(shí)采用灌漿注射器進(jìn)行灌注。原則是豎向裂縫先下后上，水平裂縫由低端逐漸灌向高端，貫通裂縫宜在兩面一先一后交錯(cuò)進(jìn)行，并在整個(gè)灌注過(guò)程中隨時(shí)注意排氣。待灌漿完畢漿液聚合固化后可將噴嘴一一拆除，并用環(huán)氧膠泥抹平。由于化學(xué)灌漿材料有一定的毒性腐蝕性，及易燃易爆，在化學(xué)灌漿的施工工程中，一定要做好施工人員的防護(hù)措施。
橋梁裂縫病害一直是困擾橋梁結(jié)構(gòu)安全的一大技術(shù)難題，上述重點(diǎn)闡述了灌漿法處理鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的情況，此種方法是在橋梁裂縫處理中應(yīng)用較廣也最常用。當(dāng)然，除灌漿法外，針對(duì)不同的裂縫還有鋼板粘貼、打箍加固、表面噴漿等多種方法，在實(shí)際工作應(yīng)加強(qiáng)對(duì)裂縫進(jìn)行觀測(cè)和監(jiān)控，并根據(jù)不同的情況選擇不同的方法進(jìn)行處理。
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