1、工程概況
某特大橋位于陜西省某縣以南約3.8Km處，橋梁全長855m，采用預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁組合結(jié)構(gòu)型式，跨徑組合為88+5×136+78m，其中1
#、5
#、6
#墩頂設(shè)置支座，其余橋墩的主梁與墩頂固結(jié)，橋面寬28.00m，由左、右兩幅分離的兩個(gè)單箱單室箱型截面組成的橋梁。設(shè)計(jì)荷載為汽-超20、掛-120。主梁混凝土采用50
#混凝土，橋墩采用40
#混凝土。
上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面剛構(gòu)連續(xù)箱梁橋，箱梁根部梁高7.5m，高跨比為1/18.13，跨中梁高2.8m，高跨比為1/48.57，箱梁頂板寬13.50m，底板寬8.0m，翼緣板懸臂長為2.75m，箱梁高度從距墩中心橫隔板3.0m處到距跨中1.5m處按二次拋物線變化，除墩頂0#塊設(shè)兩個(gè)厚80cm的橫隔板及邊跨端部設(shè)厚120cm的橫隔板外，其余部位均不設(shè)橫隔板，箱梁采用三向預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力：采用19φ
j15.24、12φ
j15.24 （標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，面積140mm
2，彈性模量為1.9×10
5 MPa，錨下張拉控制應(yīng)力 =0.75）ASTM A416-92-270級(jí)鋼絞線，采用OVM錨具；橫向預(yù)應(yīng)力：采用3φ
j15.24鋼絞線、扁錨BM15-3，設(shè)計(jì)張拉噸位585.9kN；豎向預(yù)應(yīng)力Φ
j32精軋螺紋粗鋼筋（標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度750MPa），設(shè)計(jì)張拉噸位540kN，采用YGM錨具。所有預(yù)應(yīng)力管道均采用予埋波紋管成形。主橋合攏溫度取8～15℃（升降溫各按20℃計(jì)，箱梁日照溫差按頂板升溫10℃計(jì)），合攏順序?yàn)橄冗吙祝?再次邊孔，最后合攏中跨。
剛構(gòu)連續(xù)箱梁橋均采用掛藍(lán)懸臂澆筑法施工，各單“T”箱梁除墩頂0
#塊外分為16對(duì)梁段，箱梁縱向分段長度為4×3.5m+9×4.0m+3×4.5m，0#塊長6.0m，中跨、閻良岸邊跨合攏段長度為3.0m，禹門口邊跨合攏段長度為3.85m，禹門口邊跨現(xiàn)澆段長度為17.7m，閻良岸邊跨現(xiàn)澆段長度為8.50m，懸澆梁段最大重量為164.8噸，掛藍(lán)自重按74噸考慮。0
#塊距墩中心3.0m范圍內(nèi)箱梁頂、底板厚度分別為0.5m和1.50m，腹板厚度為0.55m，距墩中心處至跨中箱梁頂板厚為0.30m，底板厚度從0.90m至0.28m按二次拋物線變化；腹板厚度為0.55m、0.40m兩種。
橋梁下部結(jié)構(gòu)左、右相互分離。橋墩采用矩形薄壁空心墩，群樁基礎(chǔ)。1
#、2
#、5
#墩高分別為18m、60m、28m，橋墩斷面尺寸5.0×8.0m，壁厚55cm；3
#、4
#墩高分別為93m、98m，承臺(tái)頂面以上25m范圍內(nèi)橋墩斷面尺寸由9.6×8.0m變化至5.6×8.0m，25m以上橋墩斷面尺寸不變，壁厚55cm；6
#墩無墩身，橋梁支座直接設(shè)置在承臺(tái)頂面。除3
#、4
#墩樁基礎(chǔ)為嵌巖樁外，其余均為鉆孔灌注摩擦樁。
施工過程中，于2003年11月又進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更，對(duì)1?！?＃墩墩頂0#塊橫隔板及底板增加橫向預(yù)應(yīng)力，采用3φ
j15.24鋼絞線、HVM錨具。一個(gè)0＃塊底板增加40束，腹板增加24束。
該項(xiàng)工程于2002年7月開工建設(shè)，2004年1月施工至左幅6＃墩0＃塊，0＃塊和兩側(cè)1＃塊同時(shí)整體施工，實(shí)行一次性澆注，澆注 時(shí)間17小時(shí)。澆注時(shí)0＃塊腹板內(nèi)模變形，拆模后發(fā)現(xiàn)0＃塊腹板內(nèi)側(cè)出現(xiàn)鼓脹變形，0＃塊底板側(cè)面局部混凝土存在蜂窩麻面 ,1#塊底板局部有混凝土離析現(xiàn)象。
為保證橋梁的施工質(zhì)量，判斷左幅6＃墩0＃塊混凝土的實(shí)際強(qiáng)度和質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)或使用要求，鐵道科學(xué)研究院鐵建所于2004年3月8日～14日對(duì)左幅6＃墩0＃塊及兩側(cè)1＃塊混凝土進(jìn)行了檢測。
2 、檢測評(píng)定方案
2.1 檢測評(píng)定的基本思路
通過幾何尺寸的量測，了解0＃塊內(nèi)側(cè)的脹模變形狀況。通過超聲波探測混凝土內(nèi)部密實(shí)度和混凝土實(shí)際強(qiáng)度，掌握混凝土的整體澆注質(zhì)量和實(shí)際強(qiáng)度。通過超聲波和回彈綜合法，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域混凝土表面層缺陷進(jìn)行探測，掌握混凝土蜂窩、麻面及缺陷層的厚度和疏松狀況。綜合分析0＃塊的質(zhì)量狀況，判斷其是否滿足設(shè)計(jì)和使用要求。檢測評(píng)定的基本思路如圖1。如果混凝土的整體強(qiáng)度和質(zhì)量滿足要求，僅作局部處理即可。如果不滿足要求，則按實(shí)際的強(qiáng)度和幾何參數(shù)進(jìn)行0＃塊計(jì)算分析，計(jì)算分析結(jié)果滿足使用要求，也只進(jìn)行局部處理；如果計(jì)算分析結(jié)果不滿足使用要求，則要進(jìn)行整體加固或拆除重建。
2.2檢測方法
⑴混凝土強(qiáng)度：采用超聲－回彈綜合法、沖擊回波法，并用鉆芯法校核。
⑵混凝土內(nèi)部質(zhì)量：采用超聲波對(duì)穿法，對(duì)有懷疑的部位，用鉆芯法驗(yàn)證。
⑶混凝土表層質(zhì)量和缺陷：采用超聲波單面平測法和回彈法，并用鉆芯法驗(yàn)證。
⑷幾何狀態(tài)：采用精密水準(zhǔn)儀測量標(biāo)高，采用全站儀測試角點(diǎn)坐標(biāo)，采用吊錘測試傾斜度，采用量具測試幾何尺寸和變形。
2.3 測試儀器
主要測試儀器包括：
⑴ NM-3B非金屬超聲檢測分析儀。
⑵ RS-1616K基樁動(dòng)測儀。
⑶ ZC3-A型套裝混凝土回彈儀。
⑷鉆芯機(jī)
3、 檢測依據(jù)
⑴《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》CECS02:88 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。
⑵《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》CECS03:88 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。
⑶《超聲法檢測混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》CECS21:2000 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。
⑷《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2001 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
4 、檢測結(jié)果及分析
4.1 幾何狀態(tài)及外觀檢查
幾何狀態(tài)的檢測包括施工監(jiān)測的線形測量和內(nèi)部脹模變形測量。結(jié)果如下：
⑴左幅6＃墩0#塊施工完成后的線形測量結(jié)果表明，梁頂標(biāo)高值和四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值滿足設(shè)計(jì)要求，0＃墩的傾斜度和外觀尺寸符合要求。
⑵ 0＃塊的脹模變形測量結(jié)果如圖2所示。0＃塊整個(gè)內(nèi)側(cè)腹板都有不同程度的脹模變形，北側(cè)腹板變形為15.6cm；南側(cè)腹板脹模主要出現(xiàn)在下梗肋處，脹模變形相對(duì)較小，為6.9cm。
⑶ 0＃塊北側(cè)表面有一處混凝土表觀缺陷，位置在距支座軸線1.3～2.5m（西安側(cè)）、距梁底1.5～3.0m范圍內(nèi)，缺陷最大深度23cm。
⑷ 0＃塊底板橫向預(yù)應(yīng)力錨頭位置參差不齊，可能由于設(shè)計(jì)變更遲，預(yù)應(yīng)力波紋管與普通鋼筋位置沖突所造成。
⑸禹門口和西安兩側(cè)1＃梁段幾何尺寸如圖3和圖4所示，西安側(cè)1＃梁段腹板局部存在脹?，F(xiàn)象，腹板厚度較設(shè)計(jì)厚1～2cm，北側(cè)腹板外側(cè)底部與設(shè)計(jì)偏差0.5cm，底板較設(shè)計(jì)厚0.6～1.7cm；禹門口側(cè)1＃梁段較好，腹板無脹?，F(xiàn)象，腹板厚度較設(shè)計(jì)厚0.3～0.8cm，底板較設(shè)計(jì)厚0.9～1.6cm，禹門口側(cè)1＃底板局部出現(xiàn)混凝土離析。
圖2 0＃塊脹模變形及外觀缺陷圖
圖3 禹門口端1＃梁段幾何尺寸
圖4 西安端端1＃梁段幾何尺寸
4.2 混凝土強(qiáng)度
根據(jù)0＃塊的結(jié)構(gòu)特征，本次檢測主要采用超聲－回彈綜合法確定混凝土的強(qiáng)度，局部不具備超聲回彈綜合法測試條件的，如0
#塊底板，采用回彈法和沖擊回波法相結(jié)合的方式進(jìn)行測試，該方法目前雖沒有明確技術(shù)規(guī)程，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可判定混凝土強(qiáng)度，作為混凝土強(qiáng)度的參考數(shù)據(jù)。根據(jù)檢測規(guī)程要求，本次測試采用了鉆芯法進(jìn)行校核，因此可以對(duì)結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測和推定。
根據(jù)現(xiàn)場檢查情況和0#塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次測試采取的測試方法及布點(diǎn)方式如下：
⑴兩側(cè)1#塊腹板和底板強(qiáng)度及0#塊的隔板采用超聲回彈綜合法進(jìn)行測試，測區(qū)按梅花狀布置，在兩側(cè)1#塊左右腹板布置10個(gè)測區(qū)，禹門口側(cè)1＃塊底板布置6個(gè)測區(qū)，一個(gè)腹板的測點(diǎn)布置見圖5－1；0＃塊兩個(gè)隔板各布置12個(gè)測區(qū)，一個(gè)隔板的測點(diǎn)布置如圖5－2。1#塊4個(gè)腹板和1個(gè)底板以及0＃塊2個(gè)隔板共布置70個(gè)測區(qū)。
圖5－1 1＃塊腹板超聲波對(duì)穿測點(diǎn)布置圖
圖5－2 0＃塊橫隔板板超聲波對(duì)穿測點(diǎn)布置圖
⑵由于0#塊腹板梗肋處的厚度變化大，0#塊腹板強(qiáng)度的測試采用超聲回彈綜合法和沖擊回波法對(duì)該區(qū)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測定和驗(yàn)證。布置6個(gè)測區(qū)，測點(diǎn)布置詳見圖6。
圖6 0＃塊北側(cè)腹板外側(cè)混凝土強(qiáng)度測區(qū)布置圖
⑶由于0#塊底板不具備超聲回彈綜合法測試條件，采用回彈法進(jìn)行測試，并結(jié)合沖擊回波法，利用應(yīng)力波在混凝土中的傳播速度，對(duì)該區(qū)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行測定和驗(yàn)證。共布置10個(gè)測區(qū)。
超聲回彈綜合法強(qiáng)度實(shí)測結(jié)果列于表1~表8。結(jié)果表明，0＃塊腹板、兩側(cè)1＃塊腹板及底板換算強(qiáng)度平均值在52 MPa～56.8MPa，標(biāo)準(zhǔn)差0.8 MPa～1.5MPa，由換算強(qiáng)度平均值減去1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差即可推定混凝土的強(qiáng)度值，為50 MPa～55.4MPa ，實(shí)測強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。從實(shí)測值的標(biāo)準(zhǔn)差來看，混凝土強(qiáng)度的實(shí)測值偏差較小，表明混凝土除局部缺陷外整體澆注質(zhì)量離散性小。
底板的回彈和沖擊回波實(shí)測結(jié)果表明：0＃塊底板的混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)《超聲回彈綜合法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS02:88）的要求，用鉆芯試件對(duì)超聲回彈綜合法檢測結(jié)果進(jìn)行了校核，依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（CECS03：88）進(jìn)行檢測，共鉆取直 徑Φ100mm高度200mm的試件3個(gè)，實(shí)測3個(gè)芯樣的混凝土強(qiáng)度換算值見附件“硬化混凝土芯樣鉆取強(qiáng)度檢驗(yàn)報(bào)告”，最大值為56.9MPa，最小值54.2MPa，根據(jù)技術(shù)規(guī)程第6.0.4條要求，可直接取芯樣的最小值作為代表值，所以鉆取芯樣得出的混凝土強(qiáng)度代表值為54.2MPa，與超聲回彈綜合法結(jié)果很好的一致。鉆取芯樣的實(shí)測結(jié)果檢驗(yàn)了超聲回彈綜合法的可靠性，表明可以采用超聲回彈綜合法對(duì)該結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行推定。
超聲回彈綜合法、沖擊回波法和鉆取芯樣法的檢測結(jié)果都表明，0＃塊和兩側(cè)1＃塊的混凝土強(qiáng)度除已發(fā)現(xiàn)的局部缺陷處外均滿足設(shè)計(jì)要求。
4.3 混凝土缺陷探測
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，確定混凝土缺陷探測包括3個(gè)部分。
⑴兩側(cè)1#塊腹板及底板
采用超聲法對(duì)測方式進(jìn)行缺陷探測，通過對(duì)超聲脈沖在混凝土中的傳播速度、能量的衰減及波形特征等參數(shù)的分析，對(duì)混凝土內(nèi)部質(zhì)量做出判斷。腹板測點(diǎn)布置同圖5－1，1個(gè)腹板布置10個(gè)測區(qū)；底板測點(diǎn)布置見圖7，1個(gè)底板布置6個(gè)測區(qū)。4個(gè)腹板和2個(gè)底板共計(jì)52個(gè)測區(qū)。
圖7 1＃塊底板缺陷探測布點(diǎn)圖
檢測結(jié)果表明，除禹門口側(cè)1＃塊底板局部出現(xiàn)離析外，兩側(cè)1#塊腹板及底板質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)混凝土缺陷。
⑵ 0#塊腹板混凝土和底板錨下混凝土
圖8－1 0＃塊腹板及底板橫向預(yù)應(yīng)力錨下混凝土缺陷探測剖面圖
圖8－2 0＃塊腹板及底板橫向預(yù)應(yīng)力錨下混凝土缺陷探測側(cè)面圖
采用超聲對(duì)測法探測0#塊腹板混凝土缺陷；采用超聲斜測法探 測底板錨下混凝土缺陷，內(nèi)側(cè)傳感器不動(dòng)，外側(cè)傳感器由上到下掃射測試，從波速的變化判斷錨下混凝土質(zhì)量，另外用沖擊回波法進(jìn)行檢測驗(yàn)證。測點(diǎn)布置詳見圖8－1和圖8－2。兩側(cè)腹板和底板各6個(gè)測區(qū)，共計(jì)24個(gè)超聲波探測測區(qū)，兩側(cè)底板12個(gè)沖擊回波測區(qū)。
檢測結(jié)果表明，除0＃塊北側(cè)表面有一處已鑿開的混凝土表觀缺陷外，0＃塊兩側(cè)腹板及底板錨下混凝土質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)混凝土缺陷。
⑶表觀缺陷周邊區(qū)域的混凝土
采用超聲平測法，通過對(duì)測距－聲時(shí)回歸曲線的分析，來判定表層混凝土質(zhì)量。沿鑿開的表觀缺陷區(qū)域周邊布置5個(gè)測區(qū)，測區(qū)布置見圖9。
圖9 0＃塊表觀缺陷周邊區(qū)域表層混凝土缺陷探測平測法測區(qū)布置
檢測結(jié)果見圖10－1～圖10－5，各測點(diǎn)的聲時(shí)值和相應(yīng)的測距 值呈良好的線性關(guān)系，沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以判斷這5個(gè)測區(qū)的表層混凝土沒有缺陷。
圖10－1 0#塊腹板表觀缺陷區(qū)域周邊混凝土表層平測結(jié)果（1＃測區(qū)）
圖10－2 0#塊腹板表觀缺陷區(qū)域周邊混凝土表層平測結(jié)果（2＃測區(qū)）
圖10－3 0#塊腹板表觀缺陷區(qū)域周邊混凝土表層平測結(jié)果（3＃測區(qū)）
圖10－4 0#塊腹板表觀缺陷區(qū)域周邊混凝土表層平測結(jié)果（4＃測區(qū)）
圖10－5 0#塊腹板表觀缺陷區(qū)域周邊混凝土表層平測結(jié)果（5＃測區(qū)）
總之，通過對(duì)以上3個(gè)主要懷疑部位的混凝土質(zhì)量探測以及對(duì)實(shí)測的波速、能量的衰減及波形特征等參數(shù)和數(shù)據(jù)處理分析表明：除檢查出的表觀缺陷外，未發(fā)現(xiàn)其它部位混凝土內(nèi)部或表層缺陷。
5 結(jié)論
⑴施工監(jiān)測測量結(jié)果表明，梁頂標(biāo)高值和四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)值滿足設(shè)計(jì)要求，0＃墩的傾斜度和外觀尺寸符合要求。
⑵ 0＃塊的整個(gè)腹板內(nèi)側(cè)都有脹模變形，北側(cè)為15.6cm，南側(cè)為6.9cm。
⑶ 0＃塊北側(cè)表面有一處混凝土表觀缺陷，位置在距支座軸線1.3～2.5m（西安側(cè)）、距梁底1.5～3.0m范圍內(nèi)，缺陷最大深度23cm。禹門口側(cè)1＃塊底板有一處出現(xiàn)混凝土離析。
⑷超聲回彈綜合法和鉆取芯樣法的實(shí)測混凝土強(qiáng)度具有很好的一致 性。實(shí)測混凝土的強(qiáng)度值為50 MPa～55.4MPa ，實(shí)測強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。混凝土強(qiáng)度的實(shí)測值偏差較小，表明0＃塊混凝土除已發(fā)現(xiàn)的局部缺陷外整體質(zhì)量良好。
⑸混凝土缺陷表明：除第3條結(jié)論所述的混凝土表觀缺陷外，未發(fā)現(xiàn)其它部位混凝土內(nèi)部或表層缺陷。
總之，已施工的6＃墩0＃塊和兩側(cè)1＃塊的線形和外觀尺寸符合要求；除已發(fā)現(xiàn)的表觀缺陷外，未發(fā)現(xiàn)其它部位的混凝土缺陷，實(shí)測混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，盡管0＃塊腹板內(nèi)側(cè)出現(xiàn)脹模變形，外觀局部存在缺陷，但不會(huì)影響0＃塊的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?？梢赃M(jìn)行后續(xù)梁段的施工，但必須同時(shí)處理局部缺陷。
6、 處理意見
⑴根據(jù)對(duì)0＃塊及兩側(cè)1＃塊混凝土的檢查和檢測結(jié)果分析，可以進(jìn)行后續(xù)梁段的施工，同時(shí)對(duì)局部缺陷進(jìn)行處理。
⑵鑒于0＃塊及兩側(cè)1＃塊混凝土已擱置2個(gè)多月，其混凝土收縮大部分已完成，因此在進(jìn)行2＃塊施工時(shí)，應(yīng)注意盡量減少1＃塊與2＃塊之間的收縮差，措施是適當(dāng)減小水灰比，加強(qiáng)2＃塊混凝土的養(yǎng)護(hù)。
⑶禹門口側(cè)1＃塊底板的混凝土離析部分應(yīng)鑿除，重新澆注。
⑷ 0＃塊北側(cè)的混凝土表觀缺陷應(yīng)繼續(xù)將疏松的混凝土鑿除，露出密實(shí)的硬層，用水沖洗干凈，立小模板，在上端留出澆注口，澆注混凝土，用鋼釬插搗或小振搗器振搗，待達(dá)到強(qiáng)度后，拆去小模板。
小模板的立模方法：加工小木板條，兩端用膨脹螺絲固定于混凝土表面，上端留出混凝土澆注口，能澆注和振搗。最后再在預(yù)留口上繼續(xù)立模，僅留一小口，澆注最后一塊混凝土，用鋼釬插搗即可。
混凝土仍用原來的配比，但應(yīng)適當(dāng)減小水灰比，以減少混凝土的收縮量。
