高速公路預應力混凝土組合箱梁裂縫加固技術

王 志 紅

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

1 概述

預應力混凝土組合箱梁在高速公路中普遍使用，具備跨度大、施工工期長等特征，在施工中通常采用現澆的模式，容易由于原材料選用、設計不當、施工不當等原因引發諸多裂縫，諸如底板、腹板和頂板上的裂縫，嚴重的影響了高速公路的使用性能和安全性能，需要及時予以加固處理。

2 組合箱梁裂縫成因分析

2.1 原材料選用方面原因

組合箱梁裂縫與原材料選用關系密切。舉例來說，水泥或粗細骨料中有害物質比重過大則會導致混凝土酥裂或者是離析現象，水泥品種不合適會導致組合箱梁養護中內部放熱過大引發箱梁表面裂縫；預應力筋如篩選不嚴格存在銹蝕則會影響預應力筋與混凝土的粘結，導致組合箱梁強度不足，更容易在使用中產生裂縫。

2.2 設計方面原因

高速公路預應力混凝土組合箱梁裂縫在設計方面原因主要是指設計采用的混凝土強度等級過高，導致水泥用量過大，產生過多的水泥水化熱；或是混凝土鋼筋配置不到位，導致不能控制溫度應力和收縮應力，導致混凝土出現了收縮變形和沉降裂縫。

2.3 施工方面原因

組合箱梁裂縫施工產生裂縫在施工方面原因主要是混凝土及其原材料選用不當；施工的技術準備不到位；澆筑過程中溫度和分層控制不當；澆筑后的養護和監控措施不力；外界氣溫變化過大；張拉工作不符合要求等。

3 組合箱梁裂縫類型

3.1 箱梁底板裂縫

箱梁底板裂縫分為橫向裂縫和縱向裂縫，箱梁底板的橫向裂縫主要出現于跨中、貫穿箱梁底板全寬的范圍，底板橫向裂縫的成因多樣，例如預應力鋼束配置不符合要求等等，箱梁底板的縱向裂縫是引發組合箱梁在后期使用中穩定性能不達標的關鍵因素，箱梁底板的縱向裂縫主要是由于路用過程中的應力作用，例如超標的行車荷載等等。

3.2 箱梁腹板裂縫

箱梁腹板也是易導致裂縫的關鍵區域，腹板裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫以及斜向裂縫，腹板縱向裂縫主要是由于預應力管道的設置不符合要求，進一步引發箱梁預應力作用不到位導致的，腹板豎向裂縫對于組合箱梁的長期穩定使用也存在很大的隱患，豎向裂縫和橫向裂縫關系緊密，相互影響。腹板斜向裂縫也是箱梁中常見的裂縫形式，主要原因在于箱梁的主拉應力控制不到位，考慮到預應力對于組合箱梁后期質量保證和正常使用起到較大作用，所以如果箱梁的主拉應力控制不到位導致腹板斜向裂縫，會為箱梁的正常使用造成極大威脅。

3.3 箱梁橫隔板豎向裂縫

在組合箱梁中，橫隔板是一個重要而且脆弱的結構構件，在外力影響下很容易產生豎向裂縫，舉例來說，當重型車輛行駛經過公路橋梁，一方面會損傷箱梁底板；另一方面還會引發在橫隔板構件上產生豎向裂縫。

4 組合箱梁裂縫加固技術

依據組合箱梁中不同的裂縫情況，可使用如下一種或者多種加固技術，具體技術分析如下。

4.1 加固技術一：增大截面法

為有效的加固裂縫，可以適當的增加組合箱梁截面，尤其是增加箱梁腹板的截面尺寸，通過增加混凝土用量與鋼筋配置量加厚箱梁腹板，在加固裂縫的同時避免新裂縫的產生。

4.2 加固技術二：適當修補法

對于不嚴重的組合箱梁裂縫，可以采用適當修補的方法，從公路橋梁的安全、經濟、美觀等角度全面權衡，因地制宜的采用某種適當修補法，具體包含表面處置法、填充法、灌漿法以及壁可法。四種方法具體如下。

其一，表面處置法。對于較為穩定的、尚不嚴重的組合箱梁裂縫可以在箱梁表面進行涂膜處理，通過涂膜層保證組合箱的加固耐久，進一步封閉裂縫阻礙其進一步惡化，可以采用全部涂膜或者是局部涂膜的處置手法，局部涂膜主要針對箱梁表面開裂部位及其附近，具體的涂膜材料包含聚合物水泥砂漿以及彈性密封材料等等。

其二，填充法則主要適用在組合箱梁裂縫較寬的情況下，首先需要沿著原有裂縫開挖成槽，進一步使用環氧樹脂、聚合物砂漿等類似的材料予以填補，完成組合箱梁裂縫的加固。

其三，灌漿法是指通過人工或者機械在裂縫中灌注材料，在保證組合箱梁混凝土完整的基礎上進一步避免裂縫的擴散惡化。

其四，壁可法，該方法使用特定橡膠管具備的收縮性能對漿液灌注予以控制，通過壁可法加固的組合箱梁裂縫兩側粘結牢固，裂縫內填筑充實，且裂縫內材料養護成型后的強度極高甚至超過組合箱梁強度，相比傳統方法具備諸多優勢，比如抗滲性強、粘結力佳、耐久性強。

4.3 加固技術三：粘附鋼板法

粘附鋼板法在組合箱梁裂縫加固中非常常見，尤其適用于腹板、底板部位的裂縫以及頂板梗腋部位的裂縫。粘附鋼板法通過鋼板和組合箱梁的緊密粘結和防銹處置來實現，通過粘附的鋼板承受汽車和溫度活荷載造成的應力，針對加固的裂縫寬度需要限制在0.1 mm。具體做法如下：在組合箱梁裂縫上粘附鋼板，通過螺桿做錨固處理，粘附鋼板的范圍延伸到梗腋部位。

4.4 加固技術四：FRP加固法

FRP加固法用于組合箱梁裂縫加固中,主要方式分為兩種，其一是濕粘操作方法，具體為采用樹脂浸潤纖維布貼于裂縫表面，尤其適用于組合箱梁曲面以及角落部位的不便操作的裂縫；其二是預制法，具體體現為預制FRP為各類型的型材，該方法不會導致組合箱梁重量的增加，適用于腹板、底板部位的裂縫以及頂板梗腋部位的裂縫。缺陷在于纖維布對于組合箱梁裂縫加固部位的剛度提升有限，無法控制新裂縫的生成，僅僅可以控制原有裂縫寬度在一定范圍內，與此同時，因為纖維布需要較大的錨固長度，導致對于箱梁梗腋處寬度大的裂縫控制效果不佳。

4.5 加固技術五：預應力加固法

對于組合箱梁預應力部分失效導致的裂縫，可以通過預應力加固法予以加固，通過在箱梁預留孔內穿預應力鋼束進而張拉施加預應力；抑或是增設齒板進而增加體外束進行張拉。面臨腹板抗剪性能不達標的情況可施加豎向預應力予以加固。通過預應力加固法加固裂縫可消除部分組合箱梁重力荷載，在提升組合箱梁強度、加固裂縫和控制變形方面作用明顯。

5 結語

在高速公路預應力混凝土組合箱梁的實際使用中，難以避免引發裂縫，當裂縫產生后，應及時予以加固處置，采取諸如增大截面法、適當修補法、粘附鋼板法、FRP加固法以及預應力加固法的方法，避免裂縫發生擴張、惡化，保證組合箱梁的堅固耐久性能。