预制箱梁顶板裂缝成因及处理

预制箱梁顶板裂缝成因及处理

周卫华

（中铁十七局集团第三工程有限公司，重庆　409903）

摘　要：预制箱梁在桥梁建设中占有重要地位，但是其顶板易出现裂缝也对桥梁施工进程和桥梁的安全性产生了较大影响，因此

必须重视预制箱梁的质量，通过对裂缝成因进行分析，有针对性的采取预防措施避免和减少裂缝的产生。同时对于已经产生裂缝的预制箱梁，需要采取科学的处理方案予以解决。关键词：箱梁；裂缝；混凝土；处理

随着我国社会经济的不断进步，蓬勃发展的交通运输业对道路桥梁的需求日益增加。近年来我国建设了大量的桥梁，其中预制箱梁被广泛应用。预制箱梁的制作材料和制作工艺较简单，成本相对较低，同时以其独特的结构形式，极大提高了截面的剖面模数等指标，具有很强的抗弯能力、抗扭能力，能明显缩短施工周期，减少工程成本。但是预制箱梁还存在不少缺陷，特别是顶板、腹板、波纹管等处易出现裂缝。文章将着重介绍顶板的裂缝成因和处理方案。1　预制箱梁顶板裂缝的形成原因分析

预制箱梁通常为钢筋混凝土的对称箱型结构，内部空心，上部较大，两侧有翼缘。根据工程需要可以为单箱或多箱。在独立场地预制完成后，运输至施工场地，使用架桥机等设备安装到位，是车辆在桥梁行驶时主要承重结构。

预制箱梁的顶板裂缝主要出现在梁板湿接缝处及腹板面板的相交处，通常为随机性出现的平行线状或网状的细长裂缝，甚至出现局部碎裂。对防水能力和力学性能造成较大的影响。

预制箱梁在制作时顶板出现裂缝的主要原因为以下几点：1.1　混凝土干缩导致顶板出现裂缝

预制箱梁所用的混凝土主要由水泥、骨料、水和其它材料

等按照一定比例混合搅拌而成，预制箱梁的质量受成分配比的影响较大，在混凝土固化过程中，内部混凝土固化速度明显慢于表面，导致混凝土表面受到拉力，当拉力超过最大抗拉能力，表面就会出现裂缝。当凝胶材料配比过大时，会导致固化时体积出现较大的收缩，但是收缩过程受到模板及波纹管的约束，当顶板的收缩力大于抗拉强度时会出现裂缝。在收浆拉毛过程中没有对出现的裂缝及时进行再压处理或者混凝土浆液水分含量多大也会导致出现裂缝问题。此外，浇筑后没有及时采取养护措施，导致顶板表面混凝土的水分相对于内部流失较快，导致收缩率不同，也会出现裂缝。

1.2　水泥水化热及蒸发导致顶板出现裂缝

混凝土在拌制过程中，水泥中的化学物质与水发生水化反应，在此过程中产生大量的热量，同时高温导致水分迅速蒸发。热胀冷缩的效应使高温时的混凝土体积较大，在固化过程中体积逐渐减小。然而预制箱梁内外的混凝土降温速度存在差异，外部降温较快，因此顶板表面混凝土体积收缩速度较快，受到内部混凝土的约束产生拉力，当拉力超过抗拉强度，裂缝就出现了，同时因为蒸发作用，顶板表面的水分流失速度也明显快于内部，加剧了裂缝的产生。

（3）在夯点位置布置施工机械设备。

（4）在夯击施工前，对锤顶高程进行测量，并对所有测量设备做好记录。

（5）在夯击施工前，要求对夯坑深度进行记录，在夯击施工中，如果夯坑深度比较大，则起锤难度也比较大，对此，应该停止夯击，对夯坑进行回填，保证与顶面平齐，并做好施工记录。需要注意的是，在夯击施工过程中，软土挤出可能会对施工的顺利进行造成不良影响，对此，应该及时清理淤泥，并在夯点的四周铺设碎石垫层，然后再进行夯击施工。

（6）在夯击施工中，应该采用从内向外的施工顺序，并坚持隔打跳打的施工原则，避免相邻孔位造成不良影响。（7）在施工规定的时间间隔后，对施工场地进行推平处理，然后再应用低能量方式进行满夯，对施工场地内的表层土进行全面夯实，最后对场地高程进行测量。

（8）夯击施工完成后，在表层铺设一层垫层，然后采用分层碾压处理方式，通常情况下，对于垫层厚度，应该控制在

500mm以上，而对于垫层材料的粒径，则应该控制在100mm以内。5　结语

综上所述，文章主要结合工程实例，对高速公路软土路基施工技术进行了详细探究。软土路基施工技术种类较多，在具体施工中，要求结合实际情况选用适宜的技术条件，文章将抛石挤淤法与强夯置换法进行有效结合，能够有效提升地基承载力，降低软土压缩系数，应用前景广泛。参考文献：

[1] 周治刚,吴月龙,徐波.抛石挤淤法在公路软基处理中的应用研究[J].中国水运(下半月),2014,14(02):348-349.

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[3] 朱彦鹏,陈琰娇.抛石挤淤加固公路软基机理研究[J].建筑科学与工程学报,2016,33(04):17-24.

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道桥建设

1.3　外界气温变化导致顶板出现裂缝

在制作预制箱梁时时，外界温度快速升高或降低会使混凝土的内外温度变化不一致，热胀冷缩速度差异较大，受到约束导致局部出现裂缝。同时在低温环境下，混凝土浆液中的水分凝结成冰，冰的体积较水膨胀许多，也会导致顶板表面受到挤压出现裂缝。

1.4　浇筑后养护工作不好导致顶板出现裂缝

在完成浇筑后，养护工作不到位也会导致裂缝的产生。除了没有做好保温措施和保湿措施外，在固化过程中对顶板表面施加较大的外力，如堆积重物、踩踏、磕碰等或者对内部的钢筋等施加外力，会使表面混凝土的拉力超出最大值而出现表面裂缝。同时保养时间不足或与模具分离时使用暴力手段也会导致顶板表面出现裂缝。

1.5　预制箱梁顶板在使用时出现裂缝

当车辆在桥梁上通行时，内部应力最大值通常出现在预制箱梁顶板处，当箱梁承重外力过大或外力分布不均匀也会导致内部拉应力或剪应力超过极限值导致裂缝的产生。此外，因为支撑预制箱梁的台座因为各种原因下沉，使受力大小发生改变，在自重或外界承重的作用下，也会使箱梁的实际弯矩超出设计值，导致裂缝的产生，甚至破坏。2　预制箱梁顶板出现裂缝的危害

预制箱梁顶板出现小裂缝后，会使箱梁顶板处的应力分布发生改变，导致裂缝处应力集中，应力值超过允许值后裂缝逐渐变深，在外力的作用下逐渐发展为大裂缝，同时因为渗水等会使内部的钢筋等发生氧化，氧化物所占的体积较大，对周围的混凝土结构产生挤压，加速了混凝土裂缝的产生，此外钢筋等氧化后导致有效截面积变小，使预制箱梁的力学性能受到极大影响，性能削弱的箱梁在承受外力时更容易产生裂缝。小裂缝引发的恶性循环严重影响了箱梁的稳定性和耐久性，而且极易引发严重的安全问题。通过对小裂缝的及时修复能够有效避免裂缝的扩大及各种后续问题.3　预制箱梁顶板裂缝的处理措施

虽然对预制箱梁顶板出现裂缝的原因进行了深入研究并在浇筑过程和桥梁使用过程中采取了相应的预防措施，但是因为混凝土的特性，还是难以避免裂缝的出现，此时需要通过对裂缝区域的混凝土取芯，确认裂缝深度和分析裂缝产生的原因并采用正确的方案进行处理。

3.1　表面处理法

通常，顶板上因为收缩效应产生的裂缝，对预制箱梁的力学性能影响不大，对其进行处理是避免水通过裂缝进入内部与钢筋发生氧化反应，而氧化物体积较大会使内部出现张力使裂缝变大，同时因为钢筋氧化后剩余部分因为尺寸减小会极大的影响力学性能，使抗弯能力和抗扭能力下降。

首先将裂缝表面的杂物，如油污、尘土、浮渣等缝隙填充物清理干净，而后在裂缝表面涂抹环氧砂浆或环氧树脂，或在裂缝表面粘贴土工膜实现对裂缝的修补。

3.2　灌浆法

当顶板的表面裂缝对箱梁的力学性能有一定影响或者使用混凝土材料抗渗性较好时可以采用灌浆法来修复裂缝。在清理干净表面的杂质后，通过使用环氧基腻子对顶板的表面裂

参考文献：

[1] 蔡超.预制箱梁顶板裂缝成因分析及防治措施[J].城市建设理论研究(电子版),2012.

[2] 郭志远.预应力混凝土箱梁桥的裂缝研究[J].长沙理工大学学报, 2005.

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[4] 惠云玲.工程结构裂缝诊治技术与工程实例[M].北京:中国建材工业出版社,2007.

缝进行密封并安装好注入嘴，将调制好的胶凝材料通过压力容器从注入嘴注入箱梁裂缝内部，在压力作用下，胶凝物质尽可能填满缝隙并与缝隙形成一个密不可分的整体，实现对裂缝的修复。

3.3　填充法

这种方法通常用于处理较宽的裂缝，可以通过为裂缝染色等办法确定顶板混凝土的受损范围，通过钢钎或机械沿着裂缝凿出一条深槽，直至没有染色为止，然后将浮渣冲洗干净后，涂刷基液后再填补环氧砂浆，实现对裂缝的修补。

3.4　结构补强法

当预制箱梁顶板因为拉应力过大出现裂缝后，可先将裂缝处理好，将抗拉的钢板通过膨胀螺栓固定在顶板两侧，改装后的箱梁抗拉能力得到极大的提升。

或将顶板裂缝处加设钢筋，新加钢筋与与桥面铺装钢筋通过绑扎、焊接等形式进行连接，在顶面进行凿毛处理，露出骨料清洗干净后重新浇筑混凝土。

此外在对箱梁顶板进行重新浇筑混凝土时可在内部铺设额外的抗拉材料，提高箱梁的抗变形能力，避免再次出现裂缝。

对预制箱梁的修复方法还有很多，在此不一一列举，重点还是在于认真分析裂缝的成因并采取相应的处理方案。同时在对裂缝进行处理时，混凝土成分配比、温度控制、浇筑方式、浇筑速度、浇筑后保养措施、保养时间等必须严格执行相关修复工艺，确保修复质量。4　结语

预应力箱梁顶板裂缝，不但对箱梁质量造成影响，而且还有可能导致其无法正常使用。箱梁裂缝形式多样，裂缝产生的时间有可能在张拉前，也可能在张拉后，顶板较多部位都有可能出现。施工过程中必须严格控制施工工艺、原材质量，并加强施工现场的管理工作，结合现场气温、风力等因素采取合理措施，才能有效控制箱梁顶板裂缝的产生，确保箱梁质量。因此，在箱梁设计和施工过程中，要认真分析总结，严格按照工艺操作规程施工，才能有效预防和避免裂缝的产生。

随着预制箱梁的大规模应用，顶板出现裂缝的问题日渐引起人们的注意，为避免顶板混凝土裂缝对施工进程和工程质量造成困扰，人们开始认真分析研究裂缝的成因，并在预制箱梁过程中采取相应的预防措施，在一定程度上减少了裂缝的形成。同时，对于已发现的裂缝，及时采取相应的方案进行处理，取得了不错的效果。文章对预制箱梁顶板裂缝的成因进行分析，并列举了一些处理方案，希望能对其他桥梁技术人员和施工人员提供一些帮助和参考。

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