公路舊橋加固技術研究與實踐
2011-11-30 來源：作者：徐衛(wèi)電 來源：中國鳴網
1、工程背景資料
1.1工程概況
三角巖大橋是仙清公路九大至稠樹段改建工程的主要工程，是永嘉縣連接各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主要干道。三角巖大橋為3×60+3×50m鋼筋混凝土剛架拱橋，矢跨比為1/8，橋梁全長374.458m。九丈大橋為4×50m鋼筋混凝土鋼架拱橋，矢跨比為1/10，橋梁全長234.46m。兩座橋梁的設計荷載等級均為：汽-20，掛-100；上部結構采用《鋼筋混凝土剛架拱橋》標準圖，橋面凈寬：9.0（行車道）+2×1.0（人行道）m；下部結構橋墩為樁基承臺基礎，薄壁箱形墩身，橋臺均為重力式橋臺。
三角巖大橋是永嘉縣連接各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的主干道，超載現(xiàn)象嚴重。2009年11月19日，養(yǎng)護人員在現(xiàn)場勘察時發(fā)現(xiàn)三角巖大橋橋面鋪裝層出現(xiàn)通長縱向裂縫，且部分區(qū)域已下陷，對拱肋進行檢查時發(fā)現(xiàn)部分橫系梁已掉落，部分微彎板明顯下?lián)稀?1月22日，永嘉縣公路管理段委托浙江公路技術學院試驗檢測中心對三角巖大橋、九丈大橋進行檢測，并邀請浙江省交通規(guī)劃設計研究院設計人員赴現(xiàn)場對橋梁病害情況進行分析，對橋梁進行加固維修設計，12月5日開始封道施工，克服種種困難于2010年2月21恢復通車。
1.2橋梁病害情況分析
（1）上部結構
1）全橋主拱腿共有20條裂縫，其中2條裂縫超限，最大縫寬0.36mm；
2）弦桿共有19處裂縫，最大縫寬為0.2mm未超限；
3）主梁共3條裂縫，最大為0.06mm；
4）全橋微彎板均出現(xiàn)裂縫，其中第4跨有部分微彎板最大裂縫寬度達到1.26mm，處于破碎狀態(tài)，微彎板內鋼筋外露，已失去基本承受荷載作用；
5）第4跨有2處橫系梁墜落，全橋橫系梁橫向聯(lián)系已基本失效，只靠一邊的角鋼受力或者懸掛在兩拱片間。
（2）下部結構
1）全橋墩臺位置有不同程度的水侵害；
2）2＃墩左側墩頂頂帽有開裂破損。
（3）橋面系
1）全橋橋面左右幅均有縱向裂縫貫穿整個橋面，位于拱肋上緣；
2）第4跨跨中橋面發(fā)生沉陷，橋面破損嚴重；
3）全橋共36條橫向貫穿裂縫，其位置與腹孔微彎板拱頂位置對應。
2、橋梁主要加固技術
2.1裂縫灌漿施工
（1）施工工序
①清縫處理
1）用角磨機打磨對所有要處理的裂縫表面；
2）剔除縫口表面的松散雜物，用氣壓0.2MPa以上的壓縮空氣清除裂縫打磨范圍；
3）沿縫長范圍內用丙酮進行洗刷，擦清表面。
②標注灌膠底座的位置
1）根據裂縫的寬度，確定灌膠底座的間距和位置，在裂縫端部、裂縫交叉處和裂縫較寬處設置灌膠嘴，并做好標志；
2）灌膠底座的粘貼間距為：底座間距為25～40cm。
③埋設灌漿嘴
1）調和灌膠底座粘結膠，該膠應呈膩子狀，按主劑和固化劑的配合比1：1進行調和，直至調和均勻為止；
2）將調和后的粘結膠涂抹在灌膠底座下底面周圍；
3）將灌膠底座按標注位置順縫粘貼在裂縫表面，并適當用力下壓底座使底部粘結膠部分溢出，并包住注膠底座邊緣。
④封縫
對壓漿區(qū)域的裂縫，無論縫寬大小，原則上都應同時封閉，以防裂縫相互貫通而跑氣跑膠。沿縫長先涂一層基液，等膠泥初凝后，再抹上一層膠泥，并除氣泡抹平，等膠泥初凝后，表面用基液涂刷二度。
⑤密封檢查（氣檢）
等封縫材料固化后，沿縫涂刷一層肥皂水，并從灌漿嘴中通入氣壓為0.2MPa的壓縮空氣，檢查縫的密封效果。對漏氣部位進行補封處理。
⑥配漿
漿液配制：根據現(xiàn)場施工的實際情況，進行化學灌漿的配置，其安全性能指標應符合《混凝土結構加固設計規(guī)范》（GB50367-2006）的規(guī)定。
⑦灌漿
1）往專用低壓灌注容器中注入事先計算好的灌漿量；
2）逐一將低壓灌注容器安裝至灌漿嘴，用橡皮筋施加壓力；
3）豎向、斜向裂縫壓漿應自下而上進行；
4）觀察膠水注入量，加壓后前2小時每20分鐘觀察一次并作記錄，若注射器中的膠水注完立即補充膠水并判斷是否與預先計算灌漿量是否有出入；
5）加壓24小時后拆除注射器，記錄最終注膠量；
6）當注入裂縫的修補膠達到7d固化期時，應采用取芯法對注獎漿效果進行檢驗，芯樣檢驗應采用劈裂抗拉強度測定方法。
⑧養(yǎng)護
灌縫完畢后，養(yǎng)護一晝夜，等待樹脂固化。若溫度過低，則相應延長養(yǎng)護時間。
2.2粘貼鋼板（壓力注膠法）
（1）工藝流程
粘鋼區(qū)域混凝土表面處理→鉆孔植埋螺桿→待粘貼鋼板打孔與表面處理→安裝鋼板→封邊→灌注結構膠→鋼板表面防腐處理。
（2）施工工序
①表面處理，根據設計圖紙的要求并結合現(xiàn)場測量定位，在需粘貼鋼板加固混凝土表面放出鋼板位置大樣，鑿除需粘鋼混凝土表面的表層砂漿2~5mm，使粗骨料外露，表面不平的地方應用尖鑿輕鑿整平，再用鋼絲刷清除表面浮漿，剔除表層疏松物，最后用無油壓縮空氣吹除表面粉塵，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦試表面。
②植埋螺栓，依照設計圖紙的要求，放出需鉆孔的位置，用鋼筋混凝土保護層測試儀查明混凝土鋼筋布置，然后鉆孔。應避免鉆孔打孔時碰及鋼筋，用壓縮空氣清理孔內浮塵，再用丙酮清孔，在孔內灌注三分之二孔深的結構膠，用丙酮清洗螺栓，之后安裝錨固螺栓，要求埋設牢固，具有可靠的抗拔力，以保持粘貼鋼板時有效地加壓，同時還可以幫助鋼板克服剪切，有利于粘貼的耐久作用。
③鋼板打孔與表面處理，依據現(xiàn)場混凝土上的實際放樣進行粘貼鋼板下料，并依據現(xiàn)場植埋的螺桿，先對待粘貼的鋼板進行配套打孔，然后對鋼板的粘貼面用鋼絲刷磨機或磨光砂輪機進行除銹和粗糙處理，打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直。用丙酮清洗混凝土表面和鋼板粘貼面。
④安裝鋼板：將鋼板固定在螺栓上，并保證鋼板與混凝土表面的間隙在3mm以上，以確保灌注膠層的厚度。加固用鋼板條盡量采用通長布置，若下料長度小于最大粘貼鋼板長度，應用兩條鋼板對接焊成整體，焊接施工必須在打孔前完成。要求焊接斷面強度不低于鋼材本身強度，同一條鋼板最多允許有1個焊接面。打孔位置應距離焊點不小于10cm。
⑤封邊：將注入嘴粘結在鋼板的注入孔上，再在鋼板角點處及鋼板邊緣插入排氣管，排氣孔間距30~40cm，在螺桿上罩上蓋碗，然后用鋼板封邊膠封閉鋼板邊緣，完成封邊。注入嘴布置間距為50~60cm。
⑥灌注結構膠：待封邊膠固化后，用泵將粘鋼灌注膠從注入嘴灌注到鋼板和混凝土的空隙中，灌注工作持續(xù)到所有排氣管均有膠液流出。在灌注過程中，用橡皮錘敲打鋼板以確認是否
灌注密實。要求灌膠之前先通氣試壓，以不小于0.1MPa的壓力將粘鋼灌注膠從注入嘴壓入，當排氣孔出現(xiàn)膠液后停止加壓，以鋼板封邊膠堵孔，再以較低壓力維持10分鐘以上。
2.3植筋
（1）工藝流程
鉆孔→清理鉆孔→灌膠→插入錨筋。
（2）施工工序
1）鉆孔：孔深與錨筋埋設深度相同，孔徑比錨筋大2～4mm，孔位應避讓蓋梁內鋼筋，孔道應順直。
2）清理鉆孔，孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內應保持干燥。
3）灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后，膠即充滿整個孔洞。
4）插入錨筋：錨筋插入前應清除插入部分的表面污物，并須插到孔底，孔口多余的膠應清除，污物應先以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并予拭干。
5）在膠液干固之前，避免擾動錨固鋼筋和在孔位附近有明水。
3、結語
公路舊危橋加固、維修任務十分繁重，全部重建的思想既不現(xiàn)實，也不科學。實踐證明，采用適當的加固技術和拓寬措施，對恢復和提高舊橋的承載能力和通行能力，延長橋梁的使用壽命，以滿足現(xiàn)代化交通運輸的需要，是可行的。分析病害產生的原因可以幫助我們尋找防治病害的措施，從而保證行車的安全性、舒適性、橋梁的耐久性及投資效益。
