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 关关 键键 词词 现浇梁 纵向裂缝 加固处理 1 前言 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 对裂缝的调查和检测 2 1 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 2 2 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 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 6 104 2 85 1 04 3 0 1043 3 1043 5 104 2 由静载试验法测出截面应变和挠度 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 2 f1 跨中挠度 f2 f3 两端支座沉陷 值 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 根据各测点实测的应变求应力 Eh 实测应变 梁体承载能力及工作情况 根据结构校验系 数 评定 参照表 2 应力 截面实测竖向弯曲应力 截面理论竖向弯 曲 应力 挠度 实测跨中挠度 理论跨中挠度 当 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 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 3 裂缝原因分析 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 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 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 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 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 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 4 裂缝的封闭加固原则和方法选取 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 4 2 施工方案 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 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 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 5 压力灌浆修补加固裂缝操作方法 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 5 2 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 5 3 压力灌浆加固施工方法 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 操作步骤 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 图图 1 1 梁板横截面梁板横截面 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 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 施作暗槽 在凿好的梯形槽沟中放入 20 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 4 100 100 2 3 55 70 3 5 7 5 压浆孔道 沟槽 材料水泥粉砂水水玻璃膨胀剂 配合比 10 20 40 150 2 图图 2 2 暗槽平面示意图暗槽平面示意图 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 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 槽沟 第一压浆孔 排气孔第二压浆孔排气孔 塑料管 梁板 2m 4m4m4m 2m 16m 10c m 槽沟 第一压浆孔排气孔第二压浆孔排气孔 塑料管 梁板 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 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 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 施工要求 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 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 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 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 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 6 加固封闭效果 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 7 结论 结论 通过采用化学材料压力灌浆加固封闭梁体裂缝