乐清湾2号桥墩身裂纹防治与处理

王新彦，肖龙

（中交二公局第二工程有限公司，西安710119）

1 引言

乐清湾2号非通航孔引桥墩身大部分为海洋环境，墩身下半部分为直线段，顶部7.5m段位花瓶段,墩身施工结束拆模后外观、尺寸、强度、保护层等均满足要求。但经一段时间后发现个别墩身出现不同程度裂缝，经过分析裂缝产生原因，提出对应的防治措施，对已形成裂缝进行监测、处理，以确保现场施工质量和作业标准化。

2 裂纹产生原因分析

第一，结构物自身构造等影响。裂缝出现在直线段与花瓶段交接处，可能由于墩身钢筋走向发生变化、截面尺寸发生变化造成受力不均产生内力裂缝；保护层较大，且保护层内浆体太多。

第二，混凝土可能产生影响的因素。混凝土配比不合理；原材料质量较差；施工配合比不准确；工作性较差。

第三，混凝土浇筑过程影响。混凝土入模温度过高；新旧混凝土浇筑相隔时间过长；布料不均匀、振捣不到位。

第四，混凝土浇筑后拆模养生影响。拆模过早混凝土内表温差太大；拆模后未及时准确采取保温保湿养护措施。

第五，钢筋保护层厚度影响。钢筋保护层厚度值过小或变异系数过大。

3 裂纹防治措施

第一，混凝土原材料控制。对原材料进行严格把控；优化混凝土配合比，硅酸盐水泥配置混凝土时，掺入足量的矿物掺和料；准确计算施工配合比，保证混凝土良好工作性。

第二，龄期控制。缩短相邻节段施工时间龄期差，减小混凝土的收缩徐变影响。

第三，混凝土浇筑过程控制。

①调整墩身浇筑分节位置，墩顶花瓶段至少连带1m等截面段同时浇筑；

②严格控制混凝土的入模温度，混凝土的入模温度应控制在5～30℃之间；

③严格控制混凝土浇筑时相邻介质的温度、新浇筑混凝土与相邻介质（已硬化混凝土或模板、钢筋等）的温度不得大于15℃；

④混凝土分层浇筑，每层厚度不超过30cm，应放慢浇筑速度，可有利于水化热的散发和减小混凝土的塑性收缩裂缝；

⑤大雨、暴雨天气严禁进行混凝土浇筑，小雨时段浇筑时，必须进行遮挡处理后，方可进行浇筑。

第四，混凝土振捣及布料控制。对施工人员进行技术交底，按25～30cm分层振捣，专人分区域振捣，避免漏振、过振；严控布料顺序，布料均匀合理。

第五，混凝土拆模及养生控制。

①混凝土浇筑完成后，及时对混凝土进行覆盖，并进行洒水养生。待混凝土内部温度下降至与大气温度相差不超过15℃时方可拆模（大风、温度骤降天气不宜拆模）[2]。

②拆模后，及时在墩身混凝土外表包裹一层塑料薄膜，现场人员密切关注养生情况可有效减少混凝土外表面水分的散发，减少混凝土的收缩。养生时间不小于15天。

4 裂缝监测及处理标准

4.1 裂缝监测

对已经产生的裂缝进行持续观测，同时联合第三方检测单位共同研究，特别对于非通航孔桥墩身裂缝，详细记录其上部节段梁架设每个工序进展过程中对墩身裂缝的影响，分析其发展规律，为后续类似情况提供有力参考。经检测，墩身裂缝主要有竖向裂缝和斜向裂缝，经持续监测，墩身裂缝最长2.6m，裂缝最宽0.23mm，深度均在0.5～20.0mm之内，属表面裂纹部分裂缝表面渗水，伴有白色结晶物析出，造成裂缝表面堵塞。直至节段梁架设完成一段时间，裂缝长度、宽度及深度均未发生变化。

4.2 处理标准

根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2015?规定，当裂缝宽度超过0.2mm，必须对裂缝进行处理[1]。

浙江省相关文件规定裂缝宽度超过0.15mm时，须对裂缝进行修补。故本项目对宽度超过0.15mm的所有裂缝进行修补处理。

图1 墩身裂缝照片及处理后照片

5 裂缝处理方案

根据墩身裂缝实际情况，按照国家现行相应加固技术规范，结合类似桥梁结构工程缺陷修补经验，对本标段墩身混凝土裂缝处理采用以下修补方案：

墩柱混凝土裂缝（纹）只存在表面竖向和斜向裂缝，无环向、贯通等较大缺陷。

第一，对于竖向裂缝及白色结晶物析出裂缝。对于有白色结晶物析出的，先用钢丝刷清除后待其干燥进行处理；对缝宽不大于0.15mm，表面直接采用封缝胶处理；缝宽大于0.15mm的裂缝，采用注胶法恒压灌注处理。

第二，对于斜向裂缝：缝宽不大于0.15mm，表面直接采用封缝胶处理；缝宽大于0.15mm的裂缝，进行注胶处理，然后粘贴三层300g碳纤维布。裂缝粘贴碳纤维布顺序为纵向—横向—纵向，裂缝两侧各0.25m，裂缝尖端各延伸1m。粘贴结束后表面修饰，颜色应与墩身颜色保持一致。

6 主要施工工艺

6.1 裂缝处理施工工艺

①表面封缝胶处理：适用于缝宽不大于0.15mm竖向裂纹。

施工工序为：

具体做法为：彻底清洁裂缝，对有白色析出物用钢刷清理干净，必要时可采用酒精等进行清洗，然后用电热风机使裂缝充分干燥；将封缝胶按比例调制好，然后均匀用力地涂刮在裂缝上，宽度为裂缝两侧各10mm左右，厚度2mm左右，使其将裂缝完全封闭。

②注胶法恒压灌注处理修补：适用于缝宽大于0.15mm竖向裂纹。

修补使用的裂缝灌浆材料，要求粘度低，具有很强的渗透力和良好的柔韧性，硬化后不收缩，具有良好的耐久性，具有瞬间固化特性（即固化是一个突变过程），硬化后状态稳定。施工工序为：

具体做法为：彻底清洁裂缝，去除松散层及杂物，使裂缝表面完全干燥；根据缝宽确定注胶底座的位置，底座间距一般为25cm左右，在裂缝端部、交汇处和缺陷严重处设置注胶嘴，用不同颜色粉笔分别做好底座及注浆嘴的标记，每条裂缝须至少各留置一个进浆孔和排气孔。然后按所做标记顺缝粘贴注胶底座，两相邻底座间的裂缝用封缝胶按表面封缝处理要点完全封闭，保证底座与墩身表面粘接严密。固化后应进行压气试验,检查密闭效果，确保封闭效果。

然后将灌缝胶按比例拌制均匀，装入专用注浆设备，如注射器或泵压器内。拌制灌封胶时，要注意固化剂加入的量，保证在整个裂缝修补过程中灌封胶固化，导致不能正常施工影响质量。通过注入口上的阀门逐渐加压进行灌注，直至弹性注胶器膨胀至限高处。灌胶前,应用压缩空气将孔缝吹净,达到无水干燥状态。根据裂缝区域大小,可采用单孔灌胶或群孔灌胶。在一条裂缝上的灌胶可由浅到深,由下而上,由一端到另一端。灌胶压力常采用0.2MPa,在保证灌胶顺畅的情况下,采用较低的灌胶压力和较长的灌胶时间,可获得更好的灌胶效果。当最后一个出胶口出胶且出胶速率保持稳定后,再保持压注10min左右即可停止灌胶。然后拆除管路,并注意防止流胶。灌注完成等灌缝胶达到初凝时，拆除注胶底座用同种封缝胶对灌浆孔封闭。

6.2 对于裂缝深度超出钢筋保护层影响结构安全的施工工艺

在墩身裂缝检测过程中，为采集准确墩身裂缝深度，在墩身裂缝处选择有代表性裂缝进行裂缝深度检测，如有严重水渍渗漏处和裂缝较长较宽，需要进行深度检测。结合钢筋保护层测定结果，如果裂缝深度超过保护层厚度，则需要对影响结构安全的裂缝进行特殊处理。经逐一检测，墩身所有裂缝深度均在0.5～20mm之间，墩身钢筋保护层厚度为75mm，属于表面裂纹。

对裂缝深度超出钢筋保护层的施工工序为：

凿出裂缝周围破损混凝土：用锤子、钢钎等工具把裂缝周边松散、破损的混凝土凿出，直至钢筋周边的混凝土凿除干净，达到混凝土密实部分，对裂缝处钢筋表面有锈蚀的，要做除锈处理，用钢丝刷等工具对锈蚀钢筋进行打磨，用电吹风清理表面粉尘，如遇潮湿用电热风机使其彻底干燥，在除锈完毕的钢筋表面涂刷阻锈剂，必要时在阻锈剂干燥后涂刷钢筋保护剂。混凝土凿除时应造成V形槽，槽表面做拉毛处理或凿成锯齿状，易于补缝材料和混凝土面粘接良好。

钢筋除锈完成，待表面干燥后，用聚合物砂浆修补材料将混凝土凿除时的V形槽修复平整。固化后如不平整用砂纸打磨。待修补处完全干燥后，进行下一步施工。

6.3 裂缝修补后墩身外观修饰

裂缝修补完成后，对修补后的裂缝进行打磨，将周围的胶渣、碎屑等杂物清理干净，对修补后的裂缝使用混凝土色差修复剂进行修饰，颜色的调配要经过反复试验直至修补后的墩身颜色与整体保持一致。

具体做法为：将色差修复剂500g放入容器中，根据墩身颜色的深浅滴入黑色色浆5～10滴，滴入过程中观察颜色变化至与基层颜色大体一致为止，然后滴入黄色色浆，随时观测颜色变化，直至颜色调整至与基层同色。调色过程中注意对色浆的加入量及时记录，按照相同比例进行墩身修饰。

6.4 裂缝修补效果检验

灌胶结束后应检验效果及质量,凡有不密实等不合格情况,应进行补注。灌胶效果一般可采用压水检查,在裂缝较多,灌胶质量较差的部位设置检查孔,水压值一般为灌胶压力的70%～80%,基本不吸水,不渗漏即可认为合格。对大型构件,还可选择适当部位进行钻芯取样检查,并可将芯样加工成试件进行力学性能试验。本项目所有墩身裂缝深度均较小，属于表面裂缝，故在裂缝修补完毕补缝胶完全固化后，对一部分较长较大裂缝进行了压水试验，结果基本不吸水，说明修补效果良好。

6.5 注意事项

①施工环境通风、干燥，粘贴面洁净、无油污。

②固化温度不低于5°C，环境温度20～25°C时固化时间不少于3天，平均温度为10°C时固化时间不少于7天。

③施工时必须具备手套、口罩、护目镜等防护用品。

④若不慎弄到皮肤或衣物上，可用丙酮清洗并用大量清水冲洗。

⑤若不慎食用或溅入眼睛，应立即就医。

⑥雨天或空气潮湿条件下不宜施工。

⑦高空作业应佩戴安全防护用品，并有专人配合施工。

7 取得成效

①通过对墩身裂缝产生原因的分析，根据每条可能产生的原因提出相对应的防治措施，特别是对混凝土质量控制、拆模时间控制以及拆模后保湿养生等方面的加强，对防止墩身裂缝的产生起到了明显效果。

②根据裂缝处理方案，对已产生的裂缝进行了处理，固化后进行了长时间的观测，无水渍析出，裂缝得到了有效修补，保证了墩身结构的质量。