车庆钿 王琦 陈剑尚 张胤红
（1. 广州地铁集团有限公司，广东 广州 510335）
【摘 要】某地铁箱梁在运营初期发现箱梁顶板底部有裂缝，呈两端多且细、中间少且宽的形式分布。本文对箱梁顶板纵向裂缝产生的原因及治理措施进行了研究与分析，提出了相应的裂缝整治措施。
【关键词】梁板；裂缝；原因分析；修复处理
某地铁桥梁采用节段式施工，布置为45+70+45m 三跨一联现浇连续梁，上部采用变截面预应力混凝土箱梁，单箱单室斜腹板，顶宽10.6m，底宽4.6m，其中主梁位于曲线上，采用支架现浇。在运营初期发现桥梁顶板底部有裂缝，裂缝沿整联桥梁均有分布，基本位于箱梁中心线附近、两侧对称分布，呈不连续、不规则状。
桥梁整体布置
1 裂缝形成原因分析
造成预应力混凝土箱梁出现裂缝的因素复杂繁多, 究其成因，大致可以划分为以下7种：
（1）混凝土收缩徐变引起的裂缝。实际工程中，由混凝土收缩徐变引起的裂缝最为常见，徐变又可分为基本徐变和干燥徐变两部分，徐变往往与诸如水泥品种、骨料、水灰比等内因及加荷龄期、加荷应力、加荷时间等外因有关。
（2）温度应力引起的裂缝。混凝土随温度变化会产生热胀冷缩，当外部环境或混凝土内部温度发生变化时，混凝土整体会产生变形，进而在结构内部产生温度应力，当应力大于混凝土的抗拉强度时，则会产生温度裂缝。
（3）墩台变形引起的裂缝。当桥墩发生不均匀沉降或水平位移，相应的会造成桥梁结构产生附加应力，该应力如超过混凝土的抗拉强度则会造成结构开裂。
（4）荷载作用引起的裂缝。荷载分为静荷载和动荷载，在静荷载的长期作用及动荷载的交替循环作用下，当桥梁结构受拉区域应力大于混凝土的抗拉强度，则会产生荷载裂缝，正常情况下桥梁受拉区域允许带裂缝工作。
（5）纵向预应力筋产生的径向力引起的裂缝[1]。当预应力筋的布置存在弧度时，张拉时会导致结构出现径向压力。径向力一方面对梁板产生横向弯矩，若梁板的横桥向普通钢筋配置不足，将使底板出现纵向裂缝；另一方面会使梁板竖向受拉，易造成混凝土上下层撕裂。
（6）施工质量引起的裂缝。在钢筋混凝土结构浇注、合拢、起模、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣 ,可能引起各种形式的裂缝。
（7）钢筋锈蚀引起的裂缝。由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面发生锈蚀反应，使钢筋体积比原来增大，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝。
可见裂缝成因复杂，各种因素之间也存在这紧密的联系，裂缝的形成往往是多中因素共同的结果，但是可以从裂缝的走向、位置、长度等进行分析，从而得出形成的主要原因。
2 病害情况及原因分析
经现场检查及测量，该地铁箱梁顶板裂缝宽度基本处于0.1-0.2mm之间，最大宽度在0.25mm左右。裂缝基本呈纵向分布，整体边跨裂缝较多，裂缝沿箱梁中心线大致呈对称分布，其中梁腹中心线裂缝最长，两侧长度分别呈递减趋势。根据梁腹裂缝的情况及特征，同时结合桥梁日常监测结果，桥墩沉降在允许范围内，因此可基本排除墩台不均匀沉降或钢筋锈蚀引起的原因。
典型裂缝分布图
该桥箱梁裂缝主要为纵向裂缝，纵向裂缝主要是由于横桥向拉应力大于混凝土的抗拉强度造成的，在荷载、温度、混凝土徐变的影响下均会产生横桥向拉应力[2]，当顺桥向储备预应力过大时，在垂直方向会产生过大拉应变。另外，由于该箱梁桥的纵向预应力筋顶板束均设计成向上的凸曲线，因此不可忽视纵向预应力筋产生的径向力过大的因素。径向力在横桥向对结构产生横向的弯矩，导致桥梁顶板底部混凝土横向受拉，当横桥向钢筋不能提供足够的抗拉能力，则易导致混凝土被拉裂，进而产生沿箱梁中心线方向分布纵向裂缝。从该桥箱梁顶板的裂缝分布的情况看来，基本与上述裂缝形成机制吻合。
此外，箱梁钢筋布置复杂，施工难度大，难以达到设计要求，同时由于施工材料及工艺质量或混凝土收缩徐变的原因，工后桥梁整体承载力未达到设计要求，导致裂缝的产生。
3 裂缝整治方法
3.1 裂缝整治基本原则
该地铁箱梁顶板裂缝宽度基本处于0.1-0.2mm之间，裂缝宽度在0.15 mm以下采用涂刷环氧树脂封闭；裂缝宽度在0.15 mm以上采用打孔注浆处理[3]。
3.2 裂缝整治工序
（1）用角磨机打磨清除裂缝表面杂物、浮浆和装饰涂料等，并用丙酮将裂缝两侧 20～30 cm边缘处擦洗干净，再用气泵或小型空压机吹洗干净、干燥。
（2）为了使混凝土裂缝完全充满浆液，并保证压力，同时保证浆液不外渗，用化学胶液掺入滑石粉拌和成的胶泥将灌浆嘴间隔 30～50 cm粘贴在纵向裂缝处。
（3）化学胶液封闭带硬化后，将气压控制在0.2～0.4 MPa，进行气压试验，。
（4）将灌注胶液均匀调配，每次混胶量不能超过 800 g。
（5）混合胶装入压力灌注器内芯中，加压灌胶，直到紧邻灌注器上部的灌胶嘴溢胶为止，取下灌注器，用快封胶封闭灌胶嘴，再从底部溢胶的灌浆嘴加压灌胶，直到裂缝最上部灌胶嘴溢胶，待胶液固化后去除灌胶嘴，用砂轮机打磨裂缝表面。
3.3 裂缝整治注意要点
（1）进行灌浆前应对裂缝进行处理，将裂缝表面的灰尘、浮渣及松散层等污物清理干净，并用有机溶剂将裂缝两侧 20～30 cm 边缘处擦洗干净，保持干燥。
（2）对 于 大 于 0.3 mm 的 裂 缝，应 沿 裂 缝 凿 成“V”型槽，槽宽与槽深应根据裂缝深度确定，完成后应利用压缩空气清理干净。
（3）对于裂缝深度较深时，应沿裂缝长度范围内进行钻孔，钻孔的间距应为 2～3 m，钻孔后应清除孔内碎屑粉尘。
（4）灌浆时应待下一个排气嘴出浆时立即关闭转心阀，灌浆压力应保持稳定，宜为0.2 MPa。
（5）当吸浆率小于 0.1 L/min时，应再继续压注几分钟方可停止灌注。
（6）待裂缝内灌浆液达到初凝不外流时，方可拆除灌浆嘴，并采用掺入水泥的灌浆液把灌浆嘴处抹平封口。
（7）裂缝封闭后应进行压气试漏，检查密闭效果。
（8）裂缝深度越深、裂缝越细，其压注压力越小，并延长保压时间。
4 结语
（1）本文研究的预应力混凝土箱梁纵向裂缝主要是由于荷载、温度变化及纵向预应力筋产生综合的横向拉应力过大造成的，混凝土收缩徐变、施工质量差等因素则是次要因素。
（2）根据该桥箱梁裂缝的特征及成因，裂缝对桥梁的承载力及使用功能不产生影响，对裂缝进行一定周期的观察后，可结合桥墩及桥梁挠度监测结果，如监测结果正常，同时裂缝长度及宽度稳定无发展，即可对裂缝进行封堵处理，封堵后应继续跟踪裂缝的扩展情况。
（3）设计中考虑加强横向钢筋的布置，增加梁板的横向抗拉能力，可以在一定程度下避免纵向裂缝的产生。
参考文献：
[1]马宁.预应力混凝土连续箱梁桥底板纵向裂缝分析[J].北方交通,2013(10):58-60.
[2]苗季朋.连续刚构桥箱梁底板裂缝成因和防治策略[J].绿色科技,2019(12):242-243.
[3]邵志元.浅谈现代桥梁加固技术[J].施工技术,2016,45(S2):295-299.