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公路养护工程创新大赛二等奖：腔内灌浆处治技术处理空心板梁底板纵向裂缝的实践

发布于：2024-06-13 15:29:13 来自：道路桥梁/道路养护 [复制转发]

公路养护工程创新大赛

获奖工程联展

根据《“十四五”公路养护管理发展纲要》，总结和发布公路养护管理工程典型案例，促进公路养护管理高质量发展。

2023年，在中国公路学会的支持下，中国公路学会养护与管理分会面向全国开展 “第二届公路养护工程创新大赛” 征集评选活动。

征集历时一年，经过公开、公平、公正地三轮评审，共评选出 59项 技术含量高、经济效益好、社会影响力大，具有广泛推广应用价值和前景的创新案例。其中， 精品工程（特等奖）6 项，品质工程（一等奖）15 项，优质工程（二等奖）38 项。 并在中国公路学会养护与管理分会第十三届学术年会上举行了盛大的颁奖仪式，对获奖工程完成单位及个人进行了表彰。

二等奖

腔内灌浆处治技术处理空心板梁底板纵向裂缝的实践

完成单位

江苏宁宿徐高速公路有限公司

南京博瑞吉工程技术有限公司

东南大学

工程概况

一、工程背景

江苏宁宿徐高速公路有限公司在G2513淮徐高速公路、S49新扬高速公路等部分桥梁的空心板梁的底板出现纵向裂缝、渗漏水、析白、锈迹等病害。通过在空心板梁的底板垂直向上钻孔，深入检测后发现该类病害存在如下特点：

(一)空心板梁底板下表面存在纵向多段或通长裂缝，裂缝周边伴有明显的渗漏水、局部析白、锈迹等现象；

(二)底板取芯检测表明纵向裂缝在底板内竖向贯穿，部分底板实际厚度较设计厚度偏薄；

(三)内窥镜检查发现空心板梁腔内存在钢绞线裸露、锈蚀现象；

部分板梁腔内积水透过不密实的底板混凝土后呈析白现象，钻孔排水发现因钢绞线锈蚀导致积水呈褐色。

早期的预应力混凝土空心板梁在预制施工时，混凝土为一次性浇筑，其中底板混凝土从芯模气囊两侧下料、自然流淌形成底板混凝土构件。由于底板钢筋密集，粗骨料很难顺利进入底板，流淌到气囊下方区域的以细集料为主，加上气囊下面空间狭小，不易振捣，因此底板混凝土厚度、品质难以保证，是浇筑质量的薄弱区域。若浇筑过程控制不严格，很容易出现底板厚度不足、混凝土不密实、强度不足等缺陷。底板混凝土若厚度不足，则其无法包裹钢绞线；与此同时，在浇筑底板混凝土过程中气囊上浮带动钢筋、钢绞线骨架上浮，由此导致钢绞线直接裸露在底板混凝土表面或悬空于上方（即裸露在腔内）。

空心板梁在底板钢绞线放张时，由于混凝土泊松效应，底板混凝土横向受拉应变，如果底板厚度偏薄、混凝土品质较差、此时在底板较薄弱的位置就会出现纵向裂缝。

调查发现，空心板梁端部堵头普遍存在封堵不实，导致腔内进水的问题。桥面积水从梁端堵头会渗透至板梁腔内，然后再从竖向贯穿的底板纵向裂缝流出；或者透过不密实的底板混凝土，在底板下表面呈现析白现象。如果在底板渗漏水路径上存在钢绞线（或钢筋），或者腔内有暴露的钢绞线（或钢筋），在雨水等腐蚀性介质的长期侵蚀作用下，易导致钢绞线（或钢筋）锈蚀、断裂，随着时间推移，这种比较隐蔽的耐久性问题最终会演变为严重影响结构安全的重大隐患。

二、工程实施情况

2021年利用空心板梁腔内灌浆处治技术，针对G2513淮徐高速、S49新扬高速公路部分桥梁的空心板梁底板出现的纵向裂缝、渗漏水、析白、锈迹等病害进行了专项处治。处治空心板梁共计624片。

主要创新点

一、技术思路

针对病害特点，该技术方案主要从三个方面处治空心板梁典型危害，提升其耐久性能：

(一) 针对底板竖向贯穿的裂缝，从空心板梁腔内底板上表面对裂缝进行覆盖、封堵；

(二) 针对空心板梁腔内裸露的钢绞线，从空心板梁腔内底板上表面进行覆盖，补足保护层；

(三) 以上两步处理完毕，再针对空心板梁底板下表面纵向裂缝进行封闭或压力灌缝处治。

二、关键技术方案

处治此类病害的核心问题是如何有效提升结构的耐久性能。

目前国内针对预应力空心板梁底板纵向裂缝病害常用处治方法主要包括表面修补法、压力灌浆法、粘结钢板加固法、粘贴碳纤维布（碳纤维板）法、横向预应力加固法等。这些维修处治方法并不能“对症下药”，有些处治方法片面提高结构强度，忽视底板厚度偏薄、腔内积水、钢绞线裸露等影响结构耐久性的本质，未能从根本上解决耐久性问题。

如何在不中断交通、不损伤梁体、低成本的前提下有效提升空心板梁的耐久性，是解决该类病害的关键所在。为此，针对空心板梁底板纵向裂缝及腔内缺陷特点，东南大学刘其伟教授团队研发出空心板梁底板纵向裂缝及缺陷腔内灌浆处治技术（预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，ZL 2011 1 0339375.7），主要从腔内灌浆工艺和腔内灌浆材料两个方面统筹处治。

（一）腔内灌浆工艺

在不中断交通的情况下，从空心板梁底板下方钻孔（直径约30mm），利用设备向空心板梁腔内灌注一定厚度的、基本呈均匀分布的空心板梁腔内灌浆料。通过灌浆料与底板混凝土的有效粘结，从底板上表面对底板纵向裂缝、露筋等进行主动覆盖、封堵，将裸露的钢绞线（钢筋）包裹在灌浆料内，阻止板梁腔内积水、水气等腐蚀性介质进入混凝土内部，从而避免钢绞线（钢筋）锈蚀、断裂，以提高空心板桥结构耐久性和安全性。空心板梁腔内灌浆施工完毕后，再采用压力灌缝法或防腐涂装法对底板下表面纵向裂缝进行常规处治。腔内灌浆主要工艺如下：

1.病害检查，查明裂缝特征、腔内是否有钢绞线裸露等，确定拟处治对象及其灌浆厚度；

2.埋设注浆管和出浆管，在板梁两端底板下表面钻孔，并在孔内埋设注浆管和出浆管；

3.洗腔、泡腔，向板梁腔内灌注清水冲洗腔内垃圾粉尘，注水浸泡；

腔内灌浆，泡腔完毕排空积水，从注浆嘴持续灌入专用的腔内灌浆料，当灌浆料厚度满足要求后停止灌浆。

（二）腔内灌浆材料

灌浆施工过程为盲灌，以下两个方面原因导致灌浆质量难以把控：

1.腔内处于封闭状态，无法实时全程观察灌浆过程，难以控制灌浆料厚度的均匀性。对于存在纵坡的板梁，如果灌浆料流动性不足，则灌浆料会堆积在灌浆端；如果灌浆料流动性过大，则灌浆料会全部堆积在低端。

2.底板实际厚度与设计值存在偏差，无法准确预测灌浆料的真实用料。用料过多，不仅浪费材料，而且增加了恒载重量；用量过少，材料覆盖保护层厚度可能不足。

鉴于以上原因，根据灌浆工艺特点，腔内灌浆料应该适应板梁各种纵向坡度，确保灌浆料能均匀的覆盖在腔内底板上表面，不超灌，也不少灌；而且灌浆料渗透性强、粘结强度高，与腔内底板上表面混凝土良好粘结，有效阻止腔内积水向底板混凝土内部渗透。

为此，结合空心板梁腔内灌浆工艺特点，经过大量灌浆工艺模拟试验，研发出“流动性好、渗透性强、粘结强度高、坡度适应性佳”的空心板梁腔内灌浆料 (一种桥梁修复专用灌浆料，ZL2020 1 0388879.7)，利用灌浆设备向空心板梁腔内注入适量的灌浆料后，能在腔内底板上表面覆盖一定厚度的、基本呈均匀分布的灌浆料保护层。在保证板梁结构受力安全的前提下，提升了空心板梁的耐久性。