厦门海沧至漳州

厦门海沧至漳州（天宝）公路厦门段A1标海沧港互通立交主线桥箱梁B匝道2#桥第二联箱梁缺陷修复技术方案厦门合诚工程技术有限公司二0二年二月二十九日目录、概况 3、箱梁缺陷基本特征 3、箱梁缺陷产生的原因及对桥梁结构受力影响的分析 51、箱梁缺陷产生的原因分析 52、箱梁裂缝对桥梁结构受力影响的分析 7四、箱梁缺陷修复的依据 101、中华人民共和国国家标准 102、中华人民共和国行业推荐性标准 103、中华人民共和国行业推荐性标准 10五、箱梁缺陷修复技术方案 111、裂缝修复方法的选择 112、箱梁裂缝缺陷修复材料的选择 113、缺陷修复施工工艺 124、表观处理 145、裂缝修复质量检查 14、概况本桥设计算行车速度：100Km/h荷载：公路I级。桥宽：左右线分离，分离式路基宽13m 16.75m。宽度布置为12m 15.75m （行车道）+2X 0.5m （防撞护栏）。上部构造均为展翼、斜腹板连续箱梁，标准跨径30m梁高均为180cm顶板、底板厚25cm腹板厚度5070cm其桥梁箱梁横断面图如下：Y-IL林尺寸均以稣趴?料帥it财耳躺瑚财处鞍料海沧港互通主线桥设计桥跨布置为；右线桥孔跨布置：5 x 30+5X 30+5X 30+(3 X 33.5+30)+5 X 30.6+4 X 30+5X30.8+5 x 30+4X 29,桥全长 1273.5m;左线桥孔跨布置为：4 X 30+4X 30+4 X 30+(30+3 X 33.5)+ 5 X30+4X 30+5X 30+4X 30+4X 30+5X30，桥全长 1300.5m。二、箱梁缺陷基本特征依据中铁10局厦漳公路（厦门段）A1标项目部、委托厦门市捷 航建筑工程检测有限公司2011-09-29提供的厦门海沧至漳州（天 宝）公路厦门段A1标超声波检测混凝土质量（裂缝）检验报告，报 告提供的：海沧互通立交主线桥箱梁、B匝道2#桥第二联箱梁检测资 料为:Y 1-1Y1-3，裂缝深度2029.5mm, 裂缝长1.31.8m;Y 2-1Y2-2，裂缝深度2627.4mm, 裂缝长1.31.8m;Y 3-1，裂缝深度27.4mm 裂缝长1.2m;Y 4-1，裂缝深度32.7mm 裂缝长1.2m;Z 1-1，裂缝深度25.5mm 裂缝长1.4m;Z 1-2，裂缝深度18.6mm 裂缝长1.9m;Z 2-1，裂缝深度25.2mm 裂缝长2.0m;Z 2-2，裂缝深度0.0mm 裂缝长0.7m;Z 3-1，裂缝深度0.0mm 裂缝长1.7m;B - 11 ，裂缝深度26.2mm 裂缝长0.4m;2012年2月27日，我公司对互通桥右幅第一联左侧 1#2# 3#墩桥跨箱梁部分裂缝进行现场选择性实测，最大实测裂缝宽度分别为：0.7mm， 1.3mm，1.7mm）其现场部分裂缝照片如下：箱梁底板与腹板施工接缝照片箱梁底板至腹板部位竖向裂缝照片三、箱梁缺陷产生的原因及对桥梁结构受力影响的分析1、箱梁缺陷产生的原因分析现浇箱梁混凝土裂缝产生的主要原因与温度作用、 混凝土的收缩、 支架变形、箱梁自重的空间效益及混凝土材料、施工工艺有关。针对 本桥裂缝产生的部位，分步规律和裂缝的宽度、长度及深度，其主要 原因可能有以下几方面因素有关：（1 ）温度作用混凝土结构由于温度、收缩和膨胀变化而引起的裂缝；其主要是 混凝土在施工过程中，水泥在其水化热的形成中，要释放大量的热量， 通过混凝土表面把部分热量向四周传递（散热）。混凝土硬化初期， 水泥水化速度快，发热量大于散热量，使混凝土升温。硬化后期，水 泥水化热的速度随时间减慢，当发热量小于散热量时，混凝土温度开 始下降，并使混凝土构件内部产生拉应力作用。混凝土浇筑初期混凝土的强度和弹性模量度很低，因此，对于温度变化引起的变形约束不大（具有一定塑性），相应的温度应力也比较小。随着混凝土龄期的增加，混凝土弹性模量急剧增加；混凝土对 温度收缩变形的约束也越来越大，并产生强度应力（拉应力） ，当混 凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，混凝土便产生温度裂缝。从混凝土在温度作用下的物理现象分析，混凝土在硬化过程中， 仅有一部分水分参加水化作用， 而其余水分渐渐蒸发， 使混凝土产生 干缩变形。如果干缩产生的拉应力超过混凝土硬化初期的抗拉强度时， 就会出现裂缝。本桥施工时间是 2011年8月 17日（当天厦门气温为：33 C125 C）箱梁的混凝土裂缝在上述因素下产生变形， 受相互约束， 变形得 不到满足而产生应力，当应力超过最大抗拉应力时产生裂缝。（ 2）混凝土收缩对产生裂缝的影响 混凝土在不受外力的情况下在空气中硬结时体积减小， 受到外部 约束时（支撑条件、钢筋等） ，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝 土开裂。 引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、 干燥收缩和温度收缩等 三种。在硬化初期主要是水泥石在水化凝固、 结硬的过程中产生的体 积变化； 后期主要是混凝土内部自由水分蒸发而引起的干缩变形。 这 些因素将导致混凝土产生裂缝。（ 3）箱梁分段浇筑时间间隔过长可能产生裂缝现浇箱梁施工中， 若分次浇筑混凝土， 尽量缩短两次混凝土浇筑 的时间差。 箱梁顶板和底板两阶段混凝土浇筑时间相隔过长， 在箱梁 底板浇筑完毕后， 部分箱梁顶板浇筑未能及时跟上， 造成混凝土连接 部分变形不一致，从而产生裂缝。据了解，本桥箱梁混凝土采用分次浇筑，前后分次浇筑时间间隔超过4h以上，施工期间气温达到30 C以上；在进行第二次混凝土浇 筑时， 第一次浇筑的混凝土已经固化， 并达到一定强度， 第二次浇筑 混凝土时振捣产生的震动， 必然影响 第一次已经浇筑混凝土的固化， 因此， 这与箱梁产生裂缝均有直接关系。（ 4）连续箱梁变形约束对箱梁产生裂缝的影响本工程中主线箱梁主要以30m为一跨，4跨为一联，部分段以3跨或 2 跨为一联，约束点达到了 54 处。箱梁混凝土固化过程中， 由 于箱梁多点约束，造成梁体受力、变形复杂，容易产生裂缝。（5）支架变形引起的混凝土裂缝支架没有进行预压， 支架预压或预压不够 （对安装完成的支架宜 采用等载预压消除支架的非弹性变形， 并观测支架顶面的沉落量。 一 般要求预压时间不少于 7 天）、支架刚度不够，支架接头不密贴，支 架基础不稳定等均可能对已经浇筑混凝土的箱梁产生裂缝。（6）箱梁自重的空间效益引起的混凝土裂缝本桥上部结构为 宽翼、薄腹 预应力箱梁，箱梁在自重作用下，不 仅存在纵向应力， 还存在横向应力作用。 箱梁结构在应力场的作用下 会导致裂缝的产生，这也是箱梁裂缝产生的原因之一。（7）、材料、施工工艺引起的混凝土裂缝由材料和振捣工艺引起的，商品混凝土的水灰比、塌落度、外加 剂、以及砂石料的含泥量都会影响混凝土的抗拉强度，并引起裂缝 。此外，在箱梁混凝土浇筑过程中，有些部位（如箱梁底板与腹板 交接部位）对混凝土的振捣不及时，不到位，造成离析；而另一些地 方则过分振捣，粗骨料沉落，挤出水分、空气；表面呈现泌水而形成 竖向体积缩小、沉落，造成表面砂浆层，它比下层混凝土有较大的干 缩性能，待水分蒸发后，易形成凝缩裂缝。箱梁裂缝绝大部分出现在箱梁底板与腹板交接部位， 裂缝深度均 在30mm以内，说明上述分析裂缝产生不属于结构性裂缝，而是非结 构性裂缝。2、箱梁裂缝对桥梁结构受力影响的分析（1）箱梁横向裂缝对其强度及刚度的影响分析预应力连续箱梁以其良好的抗弯、抗扭性能等优点广泛应用于公路或城市桥梁建设上。随着桥梁向大跨、轻型方向的发展，该桥型在 施工或运营阶段，梁体一些部位出现了不同程度的 开裂损伤 等问题， 它已 直接影响到桥梁的使用性、 耐久性及可靠性 。如果不能及时修复， 梁体出现的损伤，甚至会造成桥梁破坏、垮坍事故，造成巨大的经济 损失及人员伤亡，国内外发生的此类事故已经有好几起。预应力混凝土连续箱梁一些部位经常出现不同程度的开裂损伤等 问题， 它已直接影响到桥梁的使用性、 耐久性及安全性 。为了准确掌 握开裂情况下梁体强度及刚度的变化规律， 为既有桥梁安全性能评定、 修复、加固提供依据。为此，XX公路科研部门以某一预应力混凝土 连续梁桥(35.0 m+60.0 m+35.0 m)为例，分别以箱梁底板裂缝开裂 宽度、 高度及条数为参数， 模拟分析了各参数变化对梁体应力及挠度 的影响程度。 裂缝开裂宽度对强度及刚度的影响当梁体从未开裂过渡到产生0.10 mn裂缝时，跨中截面底板的拉 应力增长幅度为38.4%。当裂缝开裂宽度从0.10 mm增大到0.20 mm 的过程中；中跨跨径 3/8 截面处梁体底板拉应力增量最大，增长率 17.4%；跨中挠度增长率 16.8%。分析结果表明， 箱梁结构性能随着裂缝宽度的增大逐渐下降 ；在 裂缝特征参数中， 裂缝宽度变化对梁体强度及刚度的影响程度最大。 裂缝开裂高度对强度及刚度的影响分别以梁体开裂高度为 1， 5， 10， 15， 20mm5 种情况进行模拟分 析。当跨中截面裂缝开展的高度由1mm增大到20 mn过程中，中跨跨 中挠度增量最大，增长率 11.6%。 中跨跨径 38截面处的梁体底板 拉应力增量最大，应力增长 12.7%。梁体跨中截面处腹板主应力变化 幅度较小，增长率仅为 1.5%。中跨跨径 1/4 截面处腹板主应力增幅 最大，增长率为 3.8%。 裂缝条数对强度及刚度的影响分别以梁体开裂 1 条、 2条、 3条、 4条、 5 条裂缝 5种情况进行 模拟分析；随着裂缝条数的增加，即损伤范围的扩展，梁体截面拉应力自开裂高应力区向低应力区转移；底板裂缝对主应力的影响程度较 小；梁体挠度随着拉应力的增长逐渐增大；增长率 11. 3%。结论带裂缝工作的预应力混凝土箱梁结构性能会随着裂缝宽度的增大、 高度的上升、条数的增加而逐渐下降。开裂造成混凝土、预应力钢筋、 普通钢筋应力状态的改变，导致结构刚度的变化，从而对桥梁整体结 构承载能力产生影响。综合上述分析可知，在裂缝特征参数中，裂缝 宽度变化对桥梁结构强度及刚度的影响程度最大 ，裂缝高度及条数对 其影响相对较小，其中后两者对梁体的影响程度基本相当。（2）环境气候对混凝土裂缝的影响 一般环境气候的影响钢筋混凝土桥梁的混凝土裂缝其主要危害是：对混凝土强度及结 构物的耐久性产生隐患。混凝土硬结过程中产生的对于一些对结构不 利的裂缝在混凝土受力后会发展、形成对结构功能产生影响的裂缝。 随着结构混凝土持续受力，裂缝会继续扩展，就有可能危及受力钢筋 锈蚀，导致混凝土丧失其承载能力。其原因有二：一是在混凝土施工中常常出现温度裂缝影响到结构的整体性和 耐久性。二是结构物运营过程中，温度变化对结构的应力状态产生显著的 影响。这在设计阶段已经给予了充足的考虑 （公路钢筋混凝土及预应 力混凝土结构设计规范规定：钢筋混凝土受弯构件处于有侵蚀性气体 或海洋大气下，容许裂缝宽度不应超过0.1mm）。基于弹性理论和电化学腐蚀原理，探讨混凝土保护层锈胀开裂时 间的影响因素得到以下结论：随着混凝土保护层厚度的增大，混凝土保护层锈胀开裂时间延长； 随着混凝土强度等级的提高，混凝土保护层锈胀开裂时间延长，但延 长幅度比较小。随着混凝土与钢筋界面裂隙厚度的增大，混凝土保护 层锈胀开裂时间延长。 海洋气候对混凝土结构裂缝的影响海洋环境中的氯离子侵入混凝土内部，引起钢筋锈蚀，锈蚀产物的 体积是相应钢筋体积的24倍,使得混凝土与钢筋界面产生压力。随 着钢筋持续锈蚀，锈胀压力的不断增大，最终导致混凝土保护层开裂。r处在海洋气候环境中的桥梁，长期受到来自海洋空气中氯离子的 侵蚀；氯离子通过混凝土裂缝渗透到结构内的钢筋表层 ；而氧化物对 钢筋混凝土的渗入是通过钢筋的热胀冷缩所致， 它会使钢筋变成氧化 铁，会加速造成钢筋的腐蚀；导致钢筋表面锈蚀。随着钢筋持续锈蚀 使钢筋裸露、生锈；钢筋截面不断缩小，其钢筋应力不得增大；造成 混凝土的抗压强度严重降低。为此，对钢筋混凝土结构桥梁实施保护，其作用是防止氯化物和 硫化物通过混凝土裂缝的侵蚀，避免混凝土内的钢筋锈蚀，保证钢筋 混凝土结构桥梁的长期、可靠性和耐久性是非常必要的。四、箱梁缺陷修复的依据1、中华人民共和国国家标准混凝土结构加固设计规范(GB5036- 2006)2、中华人民共和国行业推荐性标准公路桥梁加固设计规范(JTG/T J22-2008 )3、中华人民共和国行业推荐性标准公路桥梁加固施工技术规范(JTG/T J23-2008)五、箱梁缺陷修复技术方案桥梁混凝土构件裂缝的处理， 应分析裂缝形成的原因； 按照 裂缝 原因依据 公路桥梁加固设计规范 及国家相关现行技术规范、 标准 制定缺陷修复技术方案 ；经业主或相关部门确认后再进行缺陷修复试 验性施工；试验达到相关技术规范要求后再进行缺陷项目修复施工。桥梁混凝土裂缝一般分为结构性裂缝和非结构性裂缝。根据桥梁 缺陷发生是部位、缺陷形态及裂缝宽度、深度、长度等现象，参照上 述对桥梁裂缝发生的原因分析， 可以 判定桥梁裂缝属于非结构性裂缝。对于非结构性裂缝，按照公路桥梁加固设计规范及国家相关 混凝土修复现行技术规范、 标准固定， 本桥裂缝缺陷修复方法采用以 下方法：1、裂缝修复方法的选择1）、表面圭寸闭法：对于宽度小于0.15mm的裂缝，采用桥梁结构化学 材料进行表面封闭方法进行修复处理。2）、压力灌注法：对于较深、宽度0.15 mm的裂缝，采用通过一定的压力将桥梁结构化学材料浆液压入混凝土裂缝中进行修复处理。2、箱梁裂缝缺陷修复材料的选择桥梁加固用材料的品种、规格及使用性能，应符合国家、行业相关 标准的规定，并满足缺陷修复技术方案，并应符合下列要求：1）裂缝修补胶浆液的黏度小，渗透性、可灌性好；2）裂缝修补胶浆液固化后收缩性小；固化时间可调节；灌浆工艺简 便；固化后不应遗留有害化学物质。3）、箱梁裂缝修复材料本桥箱梁裂缝缺陷混修复采用凝土桥梁裂缝注射或压力灌注用修补 胶液，其材料的安全性能、指标必须符合下表规定。性能项fl性魏攜輔鼻50轨弩翌庚MR.）di川的出耶説就轨甥一剁其悴抗卿農嘤畅廈塔樣发樹吿ilf徊体金MM%）矗产拮说明务規宣的用力下椅注人克嵐为（Mm4）箱梁表面涂装材料 为确保箱梁修复后外观与原箱梁色差基本一致，箱梁裂缝修复后,采用原箱梁混凝土使用的水泥，按照其水：灰比，外加胶结材料。3、缺陷修复施工工艺应在缺陷修复前提供裂缝调查表，由施工单位复核。若未提供， 施工单位应补作裂缝调查。除记录数量、长度、宽度、分布位置外 还应对裂缝编号，做好记录，绘制裂缝分布图。箱梁混凝土构件裂缝处理应根据不同构件、不同部位、不同的裂缝形态选择适当的修补方法、修补材料和修补顺序。有条件时应用钻 孔等方法查明主要部位裂缝深度。对于裂缝的发展应高度重视，如果结构性裂缝仍在发展，预示桥 梁技术状况仍在恶化，可能需要变更原修复方案，应及时反馈意见， 研究对策。1）箱梁裂缝表面封闭施工对于箱梁裂缝宽度小于0.15m m的裂缝，其施工工艺如下： 裂缝混凝土表面清理清理混凝土表面，使沿裂缝走向约 3050mm范围露出坚实、平整的混凝土表面，清除表面浮尘，表面清理范围以裂缝位置拓宽不少于1025 mm为原则。 裂缝封闭施工裂缝缝口表面应平顺、干燥、无油污；表层灰尘、污染物、松散 混凝土应清除干净，待缝口表面处理后，用裂缝修补胶浆液材料涂刷 裂缝表面，并用改性环氧胶泥适当加压刮抹；使其表面平顺。2）箱梁裂缝压力灌注施工注浆工艺流程图如下图所示口給東A （1）缝口表面处理清理混凝土表面，使沿裂缝走向约3050mn范围露出坚实、平整 的混凝土表面，清除表面浮尘，表面清理范围以裂缝位置拓宽不少于 1025 mm为原则。（2）粘贴注浆嘴和出浆嘴注浆嘴的布置沿缝的走向，间距 200400mm在裂缝交叉处、较 宽处、端部、裂缝贯穿处以及钻孔内均应埋设注浆嘴。每一条裂缝至 少须有一个注浆嘴、排气嘴、出浆嘴。裂缝宽度大于0.15mm的，采用环氧胶泥贴嘴、压力灌胶。（3）密封裂缝在已经清理的裂缝范围，采用环氧胶泥抹压抹压封缝，并要求抹 压平整，防止裂缝产生气泡、漏浆。（4）密封检查裂缝封闭后应进行压气试漏，检查密闭效果。试漏需待封缝胶泥 具有一定强度时进行。试漏前沿裂缝涂一层肥皂水，从注胶嘴通入压 缩空气，凡漏气部位均应予修补密封至不漏为止。（5）灌浆压力灌胶， 在水平裂缝上进行压力灌胶， 可以由裂缝一端向另一 端进行；在竖向、斜向裂缝压胶应自下而上进行压力灌胶。压力注胶 应根据胶液流动性选择注胶压力，一般为 0.1 0.4MPa。注胶到最后一个注胶嘴冒胶后， 保持恒压继续压灌， 当进胶速度 小于 0.1 L/min 时，再继续灌注 5min 后停止压胶。（6）封口结束 注胶结束，应检查补强效果和质量，发现缺陷应及时补救。灌浆 后，裂缝表面应进行清理，其裂缝表面应与结构表面一致。4 、表观处理本桥处于高速公路匝道交通枢纽部位，箱梁裂缝修复后，其表面 混凝土应与原箱梁表面基本一致，尽量减少其色差，以利美观。为达 到此目的，箱梁修复部位按照以下方法进行表观处理。 混凝土箱梁涂装前应除去混凝土表面模板残渣、油污、表面粉尘、 黏附的砂浆、残余的脱模剂及杂物等，金属外露的锐边、尖角和毛刺 应打磨圆顺。 涂装前应使混凝土表面保持干燥、 清洁。在混凝土表面处理检查合 格后随即内进行施工。 涂装施工时可采用滚筒法和人工法： 滚筒法施工时应以交叉的走势 在混凝土表面上滚动， 将涂料均匀涂刷在表面上； 人工法适合于修饰 裂缝及接头处的带状涂抹， 也用于混凝土角落或难以接近的地方， 通 常与滚筒法配合作业。 其色差经反复与原混凝土表观色差一致后， 采用喷涂或辊涂方式对 修复的箱梁部位进行涂装处理。5 、裂缝修复质量检查对于裂缝压力灌胶修复质量检验与验收，采用取芯法钻取芯样， 观察混凝土界面的黏结情况及饱满程度。【钻取芯样应符合下列规定】取样的部位应由设计单位或监理决定；取样的数量应按裂缝注射或注胶的分区确定， 但每区应不少于 2 个 芯样； 芯样应骑缝钻取，但应避开内部钢筋； 芯样的直径不应小于 50mm； 取芯造成的孔洞， 应立即采用强度等级较原构件提高一级的小石子 混凝土填实。【裂缝灌浆质量检验与验收】 表面封缝材料固化后应均匀、平整，不出现裂缝，无脱落。 当注入裂缝的修补胶达到 7d 固化期时，应采用取芯法对注胶效果 进行检验。 芯样检验应采用劈裂抗拉强度测定方法。 当检验结果符合 下列条件之一时为符合设计要求：沿裂缝方向施加的劈力，其破坏应发生在混凝土部分（即内聚破 坏）；破坏虽有部分发生在界面上，但其破坏面积不大于破坏面总面积 的 15 %。