連續(xù)梁0號(hào)塊混凝土缺陷對(duì)梁體結(jié)構(gòu)影響研究

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第二支隊(duì)，安徽 合肥 231100)

目前，橋梁施工中連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)形式、跨度大小各有不同，本文針對(duì)實(shí)際施工中存在的連續(xù)梁0號(hào)塊易出現(xiàn)的空洞問(wèn)題，通過(guò)分析確定其對(duì)大跨度連續(xù)梁整體結(jié)構(gòu)安全性能的影響程度。該工程橋梁設(shè)計(jì)為(40+64+64+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全長(zhǎng)209.2 m(含兩頭側(cè)梁端至邊支座中心各0.6 m)。采用掛籃懸臂澆筑法施工。該大橋立面布置見(jiàn)圖1。

圖1 大橋立面布置(單位：cm)

梁體為單箱單室、斜腹板、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。全橋箱梁頂寬12.2 m，底寬6 m。箱梁橫截面為單箱單室直腹板。頂板厚37 cm，腹板厚分別為45，70，90 cm，底板厚由跨中的44 cm按圓曲線變化至0號(hào)塊最外端的73 cm，中支點(diǎn)處加厚到100 cm。梁體主要截面形式見(jiàn)圖2。

1 0號(hào)塊概況

該大橋跨徑為(40+64+64+40)m，對(duì)稱布置，0號(hào)塊縱橋向長(zhǎng)8 m，支座處梁高5.20 m，0號(hào)塊大樣圖見(jiàn)圖3。該墩布置縱向和雙向活動(dòng)支座，支座及防落梁擋塊布置見(jiàn)圖4。

2 病害及檢測(cè)情況介紹

連續(xù)梁澆筑完成后，發(fā)現(xiàn)該墩頂0號(hào)塊梁底存在空洞露筋等缺陷。為此，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的0號(hào)塊缺陷范圍、程度進(jìn)行了評(píng)測(cè)，分析評(píng)估缺陷對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)的影響。 主要進(jìn)行了以下3種檢查。

2.1 外觀檢查

外觀檢查范圍主要包括：0號(hào)塊梁體混凝土表面是否有混凝土缺陷、裂縫、滲漏水、蜂窩麻面、露筋、振搗不實(shí)、空洞等缺陷；支座有無(wú)異常、墊石是否開(kāi)裂、鋼板和螺栓等附件是否有損壞等缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定位描述或定量記錄[1]。

圖2 主梁主要截面尺寸(單位：cm)

圖3 0號(hào)塊大樣(單位：cm)

圖4 支座及防落梁擋塊布置

2.2 詳細(xì)檢測(cè)

對(duì)0號(hào)塊的混凝土強(qiáng)度、鋼筋保護(hù)層厚度和分布、內(nèi)部缺陷等進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)[2]。

(1)混凝土強(qiáng)度測(cè)試[3]。在0號(hào)塊腹板選取代表性區(qū)域，采用回彈法測(cè)試該區(qū)混凝土強(qiáng)度。計(jì)算測(cè)區(qū)平均回彈值時(shí)，應(yīng)從該測(cè)區(qū)的16個(gè)回彈值中剔除3個(gè)最大值和3個(gè)最小值，然后將剩下的10個(gè)回彈值平均，求得測(cè)區(qū)平均回彈值。根據(jù)測(cè)區(qū)混凝土平均回彈值及平均碳化深度，用相關(guān)表格即可查得測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值，并按規(guī)范方法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度推定。

(2)鋼筋保護(hù)層厚度和分布檢測(cè)[4]。分別在0號(hào)塊腹板、底板選取代表性區(qū)域，采用鋼筋探測(cè)儀測(cè)試鋼筋保護(hù)層厚度和分布。

2.3 承載力評(píng)估

根據(jù)原設(shè)計(jì)資料和檢測(cè)實(shí)際資料，驗(yàn)算實(shí)際狀態(tài)下的橋梁承載力，并結(jié)合規(guī)范對(duì)橋梁承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

分別采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)法、彈性波CT測(cè)試法及鉆芯內(nèi)窺法對(duì)混凝土內(nèi)部進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)對(duì)正常區(qū)域和疑似區(qū)域的聲速、波形、灰度圖等參數(shù)比對(duì)分析，檢測(cè)可能存在的混凝土內(nèi)部缺陷。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，在鋼筋探測(cè)儀探頭移動(dòng)的過(guò)程中，可以自動(dòng)鎖定受影響最大的點(diǎn)，即信號(hào)值最大的點(diǎn)。根據(jù)保護(hù)層厚度和信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系得出厚度值。此次檢測(cè)采用的探地雷達(dá)參數(shù)見(jiàn)表1。

此次混凝土彈性波CT層析成像檢測(cè)沿箱梁高度設(shè)置3個(gè)檢測(cè)剖面：檢測(cè)剖面1距箱梁底8 cm，檢測(cè)剖面2距箱梁底18 cm，檢測(cè)剖面3距箱梁底28 cm。檢測(cè)剖面為一個(gè)7.2 m(橫橋向)×1.95 m(縱橋向)矩形平面，測(cè)線布置為一側(cè)測(cè)點(diǎn)為彈性波發(fā)射點(diǎn)，編號(hào)依次為F1～F16，另一側(cè)測(cè)點(diǎn)為彈性波接收點(diǎn)，編號(hào)依次為S1～S16。檢測(cè)時(shí)，F(xiàn)1～F16點(diǎn)依次作為發(fā)射點(diǎn)利用錘擊發(fā)射彈性波信號(hào)，對(duì)應(yīng)每一個(gè)發(fā)射點(diǎn)依次在S1～S16接收點(diǎn)接收彈性波信號(hào)，每一對(duì)發(fā)射接收點(diǎn)為一條測(cè)線，每一檢測(cè)剖面共進(jìn)行256條測(cè)線檢測(cè)，獲取原始記錄波形256條，測(cè)線發(fā)射接收方式如圖5所示。

表1 探地雷達(dá)參數(shù)

圖5 CT剖面測(cè)線布置示意(僅示意測(cè)線發(fā)射接收方式)

3 結(jié)果匯總

該大橋0號(hào)塊外觀檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。0號(hào)塊典型缺陷照片見(jiàn)圖6，0號(hào)塊外觀缺陷分布見(jiàn)圖7。0號(hào)塊混凝土強(qiáng)度回彈值見(jiàn)表3，混凝土強(qiáng)度推定值及碳化深度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知：該0號(hào)塊混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度(混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C50)。鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。腹板實(shí)測(cè)鋼筋保護(hù)層厚度基本滿足設(shè)計(jì)要求。

0號(hào)塊雷達(dá)測(cè)試截面和測(cè)線布置如圖8所示。正常區(qū)域測(cè)線雷達(dá)檢測(cè)如圖9與圖10所示。由圖9和圖10可見(jiàn)表層鋼筋網(wǎng)反射波明顯，同相軸連續(xù)，且混凝土表面與第一層鋼筋網(wǎng)之間無(wú)異常反射，表明混凝土內(nèi)部密實(shí)性較好。由于0號(hào)塊底板鋼筋異常致密，在一定程度上會(huì)影響雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果，如圖9中第2層鋼筋反射；表面至第1層鋼筋網(wǎng)區(qū)域探測(cè)精度較高，越過(guò)第2層鋼筋網(wǎng)后的區(qū)域雷達(dá)電磁波穿透難度增大。深部缺陷主要參考CT測(cè)試結(jié)果。

表2 36號(hào)墩外觀缺陷匯總

圖6 0號(hào)塊典型病害

圖7 0號(hào)塊外觀缺陷分布

0號(hào)塊全部測(cè)區(qū)測(cè)線雷達(dá)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。

0號(hào)塊彈性波CT測(cè)試剖面測(cè)線布置見(jiàn)圖11與圖12。

表3 混凝土回彈值匯總表(檢測(cè)部位FB-36)

表4 強(qiáng)度及碳化深度檢測(cè)結(jié)果

注：FB表示腹板。

表5 鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)結(jié)果 mm

圖9 正常區(qū)域雷達(dá)灰度示意

圖10 正常區(qū)域雷達(dá)波形示意

圖8 0號(hào)塊雷達(dá)測(cè)區(qū)測(cè)線布置(單位：cm)

表6 36號(hào)墩0號(hào)塊雷達(dá)測(cè)試結(jié)果

圖11 CT測(cè)試剖面布置

圖12 CT測(cè)試平面及測(cè)點(diǎn)布置

圖13 P1剖面CT測(cè)試結(jié)果

圖14 P2剖面CT測(cè)試結(jié)果

圖15 P3剖面CT測(cè)試結(jié)果

0號(hào)塊彈性波CT測(cè)試結(jié)果如圖13～15所示，圖中虛線框表示支座所在位置。彈性波CT掃描測(cè)試結(jié)論如下：P1、P2、P3三個(gè)剖面的平均波速在4 910 m/s以上，最低波速均大于4 426 m/s。由此可推斷，該特大橋0號(hào)塊混凝土內(nèi)部密實(shí)性完好。

4 缺陷處理方法

0號(hào)塊混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，鋼筋保護(hù)層厚度基本滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)目測(cè)、敲擊，發(fā)現(xiàn)底板混凝土存在4處原材料修補(bǔ)不密實(shí)，1處面積為0.07 m×0.02 m的輕微露筋銹蝕，1處空洞和1處混凝土表面破損。通過(guò)雷達(dá)、彈性波層析法檢測(cè)，混凝土內(nèi)部密實(shí)性完好，該0號(hào)塊缺陷等級(jí)為Ⅲ類。

缺陷處理方法如下。

(1)對(duì)支座范圍以外梁體底板底面混凝土空洞、松散、蜂窩等表面缺陷處理。鑿除缺陷區(qū)域周邊不密實(shí)的混凝土，對(duì)外露鋼筋除銹并涂抹阻銹劑，再對(duì)空洞區(qū)域采用不低于原梁體混凝土強(qiáng)度的改性環(huán)

氧樹(shù)脂混凝土進(jìn)行修復(fù)封閉，并同時(shí)按照30 cm×30 cm的間距埋設(shè)壓膠管，最后待改性環(huán)氧混凝土凝固后再高壓壓注改性環(huán)氧樹(shù)脂膠液。

(2)對(duì)支座范圍以外梁體底層混凝土內(nèi)部存在空洞區(qū)域的缺陷處理。在缺陷區(qū)域按照20 cm×20 cm的間距鉆孔，鉆孔直徑Φ12 mm、深30 cm的壓膠孔，并在清理干凈后，埋設(shè)壓膠管，最后再高壓壓注改性環(huán)氧樹(shù)脂膠液。

(3)梁體表面露筋的缺陷處理。刷洗該區(qū)域，并在對(duì)外露鋼筋徹底除銹后，在表面涂抹不低于原梁體混凝土強(qiáng)度的改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，將表面露筋部位抹平；對(duì)于露筋較深的，鑿去薄弱混凝土和突出顆粒，清洗干凈該區(qū)域并對(duì)外露鋼筋徹底除銹后，再在表面涂抹不低于原梁體混凝土強(qiáng)度的改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，將表面露筋部位抹平。

(4)缺陷等級(jí)為Ⅲ、Ⅳ類屬于混凝土表觀缺陷，處理完成后用小錘敲擊法檢測(cè)修復(fù)質(zhì)量。

5 結(jié) 語(yǔ)

在目前的橋梁施工中，連續(xù)梁的施工質(zhì)量控制是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，由于其設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋布置密，混凝土澆筑體積大，往往出現(xiàn)振搗、養(yǎng)護(hù)不到位，易出現(xiàn)空洞漏筋、蜂窩麻面等常見(jiàn)病害。因此要在連續(xù)橋梁施工前做好方案，嚴(yán)格技術(shù)交底，從源頭上采取減少和消除可能產(chǎn)生缺陷的措施，確保連續(xù)梁的施工質(zhì)量和力學(xué)性質(zhì)。