预应力混凝土箱梁 施工常见病害及防治措施
摘 要：本文主要介绍了在预应力混凝土箱梁的施工过程中所出现的一些常见质量通病，成因复杂多样，应考虑到各种不利因素的综合作用。着重介绍了箱梁浇筑后产生裂缝，表面出现空洞、蜂窝、麻面，预应力张拉及压浆不到位等常见通病的产生原因及防治措施。 以方便施工中找出防治常见病害的可行办法，达到防患于未然的目的, 从而保证混凝土桥梁的质量，延长混凝土桥梁的使用寿命。
关键词:箱梁；常见病害；防治措施 1.工程概况
湖北省谷竹高速公路GZTJ31标共有大桥9座，中桥1座，分别为窑沟中桥、大路沟1号大桥、大路沟2号大桥、闻家铺子大桥、水坪梁子1号大桥、水坪梁子2号大桥、水坪梁子3号大桥、水坪梁子4号大桥、水坪大桥、上马场大桥。
本工程共有预应力T梁705片，其中40m预制梁90片，30m预制梁475片，20m预制梁140片，桥梁上部构造情况一览表如下：
2.表面空洞、蜂窝、麻面、水波纹等现象
2.1病害表现
箱梁拆模后，在底板与腹板连接处的承托部位，部分腹板离底板1米高范围内出现空洞、蜂窝、麻面，波纹管下缘出现一层水波纹。
2.2原因分析
1)箱梁腹板一般较高，厚度较薄，在底板与腹板连接部位钢筋较密，又布置有预应力筋使得腹板混凝土浇筑时不易振实，也有漏振情况，易造成蜂窝。
2)若设置模隔板，一般会设预留入孔，浇筑时从预留入孔两边同时进料，易造成预留孔下部空气被封堵，形成空洞。
3)浇筑时，若气温较高，混凝土坍落度小，模板湿水不够，局部钢筋太密，振捣困难，易使混凝土出现蜂窝、不密实。
4)箱梁混凝土浇筑量较大，若供料不及时，易造成混凝土振捣困难，出现松散或冷缝。 5)模板支撑不牢固，接缝不密贴，易发生漏浆、跑模，使混凝土产生蜂窝、麻面。 6)施工人员操作不熟练，振捣范围分工不明确，未能严格做到对相邻部位交叉振捣，从而发生漏振情况，使混凝土出现松散、蜂窝。
7)配合比设计时粗骨料级配、粒径选择不对，粗骨料偏大，未考虑钢筋的间距（施工规范规定：粗骨料最大粒径不超过结构最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4）。 8)在底层波纹管上缘，粗骨料易堆积，而为了保证梁体密实性，必然要加强腹板波纹管下混凝土振捣，有时就可能造成振捣过度，在波纹管下缘形成一层砂浆层，从外观上看出现了一层水波纹。
2.3预防处理措施
1)浇筑前应做好组织和分工，对操作人员进行技术交底，划分振捣范围，浇筑层次清楚，相互重复振捣长度应取50cm左右。
2)对设置模隔板的箱梁，混凝土要轮流从横隔板洞口一边下料，并从洞口另一边振出混凝土，避免使空气封堵在洞口下部，这样就不易在洞口下部形成空洞。
3)合理组织混凝土供料，如采用商品混凝土，现场宜有临时备用搅拌设备，以便当商品混凝土因运输或其他原因带来供料中断时预以临时供料。
4)根据施工气温，合理调整混凝土坍落度和混凝土水灰比，当气温高时，应做好模板湿润工作。
5)当箱梁腹板较高时，模板上应预留入孔处，使得振捣棒可达到各部位。
6)对箱梁底板与腹板承托处及模隔板预留入孔处，应重点进行监护，确保混浇筑质量。 7)严格控制粗骨料粒径；采用纵向分段、水平分层法浇筑。
8)波纹管以下混凝土要严格控制施工塌落度；振捣时控制原则为“不超捣、亦不欠捣”，以混凝土表面不再下沉、气泡不再冒出、混凝土表面泛浆为宜。
2.4治理方法
(1)麻面部位用清水刷洗，充分湿润后用水泥浆或水泥砂浆抹平。
(2)将外露钢筋上的砼和铁锈清洗干净，再用水泥砂浆(1:2比例)抹压平整。如露筋较深，应将薄弱砼剔除，清理干净，用高一级的豆石砼捣实，认真养护。
(3)小蜂窝可先用水冲洗干净，用1:2水泥砂浆修补；大蜂窝先将松动的石子和突出颗粒剔除，并剔成喇叭口，然后用清水冲洗干净湿透，再用高一级豆石砼捣实，认真养护。
(4)必要时需要与设计单位共同研究制定补强方案，然后按批准后的方案进行处理。 3.裂缝
3.1底板沿预应力钢束波纹管位置出现纵向裂隙
3.2.1病害表现：采用支架现浇法施工的预应力混凝土箱梁底板，在沿预应力钢束波纹
管位置下出现断断续续、长度不等的裂缝，宽度大都在0.2cm以下。
3.2.2原因分析：
1)主要原因之一是预应力钢束的保护层厚度偏薄，加上水泥用量偏多，水泥浆含量偏大，导致较大的收缩变形。由于箱梁结构的内约束，包括底板截面的不均匀收缩和波纹管对混凝土收缩的约束作用，导致较大的混凝土收缩应力，超过了当时混凝土的抗拉强度，从而出现了沿波纹管纵向的收缩裂缝。
2)箱梁底板横向分布钢筋间距偏大，或箱梁底板预应力钢束布置不够合理。 3)混凝土振捣不密实，养扩展措施不到位。 4)张拉预应力束时的混凝土龄期偏小。 3.2.3防治措施
1)改进泵送混的级配，优化降低混凝土收缩变形的材料配合比，其中包括水泥用量、水灰比、外加剂等。
2)严格按设计规范施工，确保预应力波纹管保护层的厚度，一般不小于5cm。 3)对底板构造钢筋和预应力钢束的间距合理布置。 4)加强对底板混凝土外表面的养护工作。 5)适当延长混凝土张拉龄期。 3.3.腹板出现斜向裂缝 3.3.1病害表现
箱梁拆模后张拉预应力钢束，腹板混凝土出现裂缝。一种是有规律地出现于底板约呈45°的斜裂缝。另一种为沿预应力索管方向的斜向裂缝，往往是靠近锚头处裂缝开展较宽，逐渐变窄而至消失。
3.3.2原因分析
1)出现与底板呈现呈45°的斜裂缝的原因极大可能是该区域的主拉应力，超过了该处的预应力索和普通钢筋的抗剪力及混凝土的抗拉强度，也有可能是混凝土拆模时间过早，混凝土尚未达到其设计的抗拉强度。
2)出现沿预应力索管方向的裂缝的原因往往是由于预应力索张拉时，索管及其周边混凝土受较集中的压应力，由于柏松效应导致索管及其周边混受到索管径向的巨大张力，如保护层混凝土不足以抵抗拉应力，则会在其最薄弱处开裂。
3)混凝土未达到拆模、张拉的龄期或强度。
4)腹板的非预应力普通钢筋网，钢筋间距较大，不能满足抗裂要求。 5)施工临时荷载超载或在作用点产生过大的集中应力。
3.3.3 预防措施
悬臂现浇混凝土箱梁腹板斜向裂缝的出现往往是设计、施工、材料、工艺等综合因素作用的结果，原因比较复杂，但其中必然主要原因，为此，应针对不同的情况，采取相应的对策。
1)布置有弯起预应力筋部位，往往能有效地克服主拉应力，因此在无弯起预应力筋部位应特别注意验算该部位的主拉应力，并布置相应的抗裂钢筋。
2)加密普通钢筋间距以增强抗裂性，必要时可在易发生斜向裂缝的区段，加设钢丝网片。
3)在预应力束张拉集中的近锚头区域，增设钢盘网片，提高抗压能力和分散集中力。 施工工况、工艺流程必须与设计相符。如有变更，应立即与设计单位取得联系，核算无误后方可施工。
4)混凝土未达到龄期或强度，不能拆除模板。为掌握混凝土的实际强度，可在浇筑混凝土时多制件几组混凝土试块，在不同龄期进行试压。
5)施工时严格控制施工荷载，不得有超载或有不同于设计的集中荷载。 6)确保混保护层的厚度及其质量。 3.4支座处裂缝和支座位移引起的裂缝
在连续梁支点处，由于梁体的振动，将产生比静力荷载大得多的支点反力, 在支点的局部有可能对梁产生称压曲裂缝的裂缝, 而且在此反力作用下, 下部结构和橡胶支座将产生大的变形, 如果这种变形不均匀, 必将造成梁体内出现由于支座不均匀位移产生的附加内力, 可能造成梁的腹板进一步的裂缝, 这种裂缝与地基以及桥梁的下部结构的振动特性有关, 需要综合考虑。
3.4治理方法
施工时加强观察，如发现裂缝继续发展、加宽、错台，应立即停止施工，会同有关部门分析原因加固补强，以免酿成严重后果。如裂缝无继续扩大和发展，或逐渐闭合，可待其稳定后根据裂缝大小使用不同方法进行封闭。本文主要介绍两种裂缝处理方法：
（1）环氧树脂法
首先对混凝土裂缝的基层表面进行处理。在裂缝表面用钢丝刷将其表面的灰尘、浮渣、
油垢等清除，并沿缝用丙酮擦洗，晾晒干燥，且其含水率不能大于6％。称取定量的环氧树脂，按胶料配合比加入稀释剂二甲苯与环氧树脂均匀拌和，待温度降至常温后，再加入固化剂乙二胺充分搅拌就配制成了环氧树脂胶料。配制好的环氧树脂胶料，至加入固化剂起，必须在3O分钟内处理完毕。最后用玻璃布或嵌刀将环氧树脂胶泥仔细批嵌封闭。
（2）环氧砂浆封堵法
混凝土基层表面清理，沿缝凿宽8—10mm，深度大于10cm，用钢丝刷沿缝槽将灰尘、浮渣及松散层彻底清除，用丙酮将其油垢擦洗干净、晾晒。其含水率不大于6％。然后在清洁的混凝土槽内，薄而均匀地涂刷环氧底胶料．不得有漏涂和留坠现象。胶料固化12小时后，用玻璃布或嵌刀将环氧砂浆分层封堵，每层厚度不大于5mm，用沟缝条压平压实。环氧砂浆自然固化24小时后，用环氧底胶料封闭，封闭宽度应大于环氧砂浆缝宽，且每边要超出2—3mm。封堵后要保持干燥，用碘钨灯烘烤。
4.预应力张拉、压浆不到位 4.1病害表现
预应力张拉时施加应力大小控制不准，实测延伸量与理论计算延伸量超出规范要求的±６％；预应力孔道压浆不及时、压浆不饱满；负弯矩穿束困难，钢束压浆不密实。
4.2原因分析
1)油表读数不够精确。目前，一般油表读数至多精确至１MPa，１MPa以下读数均只能估读，而且持荷时油表指针往往来回摆动。
2)千斤顶校验方法有缺陷。千斤顶校验时无论采用主动加压，还是被动加压，往往都是采用主动加压整数时对应的千斤顶读数绘出千斤顶校验曲线，施工中将张拉力对应的油表读数在曲线上找点或内插，这样得到的油表读数与千斤顶实际拉力存在着系统误差，另外，还可能由于千斤顶油路故障导致油表读数与千斤顶实际张拉力不对应。
3)计算理论延伸量时，预应力钢束弹性模是取值不准。一般弹性模量取值主要根据试验确定，取试验值的中间值，钢束出厂时虽然能符合国标要求，但本身弹性模量离散性较大，不太稳定，可能导致实测延伸量与理论延伸量误差较大，超出规范要求。
4)负弯矩区波纹管在主梁预制时由于振捣而变形，导致穿束困难。
5)压浆时压力不够(许多工地压浆机无压力表)或操作不当，漏掺膨胀剂或水泥浆流动度过大而向低处流淌，导致孔道压浆不饱满，降低了预应力钢束与混凝土间的握裹力。
4.3预防措施
1)张拉人员要相对固定，采用应力和伸长量“双控”。
2)千斤顶、油表要定期校验，张拉时发现异常情况要及时停下来找原因，必要时重新校验千斤顶、油表。
3)千斤顶、油表校验时尽量采用率定值，即按实际初应力、控制应力校验对应的油表读数。
4)扩大钢束检测频率，每捆钢束都要取样做弹性模量试验，及时调整钢束理论延伸量。 5)故张拉后应及时压浆封锚；
6)箱梁浇筑时，在负弯矩区扁波纹管内套内管，防止振捣变形；压浆时技术人员必须跟班检查，控制灰浆压力，当孔道较长或采用一次压浆时，应适当加大压力，压浆时应达到孔道另外一端饱满出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。
5.结语
以上箱梁的一系列问题都是在施工过程中总结出来的，其相应的对策也在项目两座桥施工实践中被证实是可行有效，希望对以后的相关工程实践能有所帮助。只要在施工方面合理选择混凝土配合比，优化施工工艺，同时严格、规范地进行预应力张拉及压浆，科学安排前后工序之间的衔接，就能消除预应力混凝土组合箱梁施工过程中上述常见的质量通病，保证预应力混凝土组合箱梁的内在质量和外在质量。
参考文献：
[1]公路桥涵施工技术规范.2011 [2]洪显诚,刘志英.预应力混凝土箱形薄壁结构裂缝成因分析及处治[J].公路, 2001(4):49-51.[3] 李忠清,姚大发.预应力混凝土箱梁通病分析[J].道路.桥梁与施工, 2003(5).[4]连续箱形梁桥裂缝调查分析及防治措施的研究[J].浙江交通科技,2000,(4).[5] 古城至竹溪高速公路两阶段施工图设计.
