箱梁加固技術(shù)在高架橋中的應(yīng)用
2013-04-12 來(lái)源：中國(guó)鳴網(wǎng)
一、箱梁加固的背景
橋梁是確保公路暢通的咽喉，而其承載能力和通行能力，更是溝通全線(xiàn)的關(guān)鍵。然而有時(shí)因?yàn)樵O(shè)計(jì)施工的某些不合理性，需要對(duì)橋梁重新進(jìn)行加固處理。相應(yīng)地，自20世紀(jì)七、八十年代以來(lái)，橋梁加固技術(shù)在世界范圍內(nèi)已成為橋梁建設(shè)中的一項(xiàng)重要研究課題。大量的文獻(xiàn)表明，橋梁加固能帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益和使用價(jià)值。
二、工程簡(jiǎn)介
仙岳路是廈門(mén)市東西走向的快速路，連接廈門(mén)島的兩條重要出島通道——翔安隧道與海滄大橋，與成功大道構(gòu)成廈門(mén)市道路網(wǎng)的主要干道。根據(jù)廈門(mén)市仙岳路改造工程的總體部署，改造部分的仙岳路段有三座跨線(xiàn)橋：嘉禾路跨線(xiàn)橋、蓮岳路跨線(xiàn)橋、湖濱東路跨線(xiàn)橋。這三座跨線(xiàn)橋施工設(shè)計(jì)為采取頂升的方式調(diào)整現(xiàn)有跨線(xiàn)橋的標(biāo)高和曲線(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)與新建高架橋的相接。由于橋梁頂升后箱梁頂面高程與設(shè)計(jì)高程仍存在一定的差值，為使改造后的橋梁縱斷面現(xiàn)行滿(mǎn)足快速路要求，需通過(guò)設(shè)置混凝土調(diào)平層來(lái)調(diào)整，設(shè)置后最大調(diào)平層厚度為41cm。由于調(diào)平層較厚，勢(shì)必增加箱梁自重，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)狀混凝土箱梁進(jìn)行檢算后，邊跨原有預(yù)應(yīng)力布置不能滿(mǎn)足受力要求，必須對(duì)既有箱梁的邊跨進(jìn)行加固處理，加固方案采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力法。
三、施工方案
本次改造工程共涉及第五聯(lián)（湖濱東路跨線(xiàn)橋第一聯(lián)）、第三十聯(lián)（福廈路口跨線(xiàn)橋第一聯(lián)）兩聯(lián)，第五聯(lián)為4×35m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，第三十聯(lián)為4×36m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。其中兩聯(lián)的兩個(gè)邊跨需要進(jìn)行體內(nèi)預(yù)應(yīng)力加固。在每個(gè)邊跨的每條中腹板兩側(cè)布置2束12φs15.20mm型預(yù)應(yīng)力索，按體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束布置，即沿箱梁縱向設(shè)置一道縱梁，將預(yù)應(yīng)力束包裹在內(nèi)。預(yù)應(yīng)力束端部設(shè)置齒塊，張拉錨固后，對(duì)預(yù)應(yīng)力管道進(jìn)行壓漿處理。
第五聯(lián)兩個(gè)35m跨每箱室均布置2束預(yù)應(yīng)力索，每束26.5米長(zhǎng)，共有三個(gè)箱室，共計(jì)12束，第三十聯(lián)兩個(gè)35m跨每箱室均布置2束，每束27.5米長(zhǎng)，共有三個(gè)箱室，共計(jì)12束。預(yù)應(yīng)力束采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f p k =1860Mpa的高強(qiáng)低松弛鋼絞線(xiàn)，錨下控制應(yīng)力σcon=1300Mpa ,錨具采用15-12型群錨系統(tǒng)。新增縱梁通過(guò)植筋與箱梁底板連接在一起，植筋間距在端部2米范圍內(nèi)為10cm ,中間段為30cm，鋼筋直徑φ16，抗拔力不小于40KN?？v梁混凝土采用C55混凝土。
四、施工工藝
箱梁加固的施工流程為：施工準(zhǔn)備→箱室內(nèi)鑿毛清理→植筋→綁扎鋼筋，預(yù)埋波紋管和喇叭管→穿預(yù)應(yīng)力鋼束→安裝縱梁模板→澆筑縱梁混凝土→（待橋梁頂升完成后）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、錨固→壓漿、封錨。
箱梁加固具體的施工工藝如下：
1.施工準(zhǔn)備：
（1）施工前，為便于人員施工，需在各聯(lián)橋面每箱室的適當(dāng)位置各鑿2個(gè)人孔，鑿人孔時(shí)盡量避開(kāi)預(yù)應(yīng)力及普通鋼筋，人孔設(shè)在頂板1/4跨處。
?。?）各項(xiàng)臨時(shí)設(shè)施、動(dòng)力、照明、通風(fēng)、安全設(shè)施、施工機(jī)具、人員進(jìn)場(chǎng)。
（3）所用的原材料，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。
2. 箱室內(nèi)鑿毛清理
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)每道預(yù)應(yīng)力縱梁進(jìn)行放樣，然后用空壓機(jī)進(jìn)行鑿毛，清理。
3.植筋
（1）鉆孔
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)出植筋位置，彈出十字線(xiàn)進(jìn)行中心標(biāo)記，植筋間距在端部2米范圍內(nèi)為10cm,中間段30cm。鋼筋直徑為φ16，鉆孔直徑為φ20。根據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確位置，用專(zhuān)業(yè)鉆具鉆進(jìn)。鉆孔時(shí)保證孔道順直，鉆孔深度21cm，植筋深度20cm。鉆孔時(shí)注意避開(kāi)梁體鋼筋，所有鉆孔位置設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了避開(kāi)既有箱梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋。鉆孔時(shí)，鉆頭必須始終與鉆孔面保持垂直。
?。?）清孔
鉆孔完成后，可進(jìn)行清孔操作。清孔的目的是要吹清孔內(nèi)粉塵，采用專(zhuān)用毛刷和吹風(fēng)機(jī)配合進(jìn)行。清孔時(shí)用“四吹三刷” 法，即先吹清孔浮塵，然后用專(zhuān)用毛刷清刷孔壁，清刷時(shí)毛刷在孔內(nèi)抽拉轉(zhuǎn)動(dòng)，如此反復(fù)吹刷，清理干凈孔內(nèi)粉塵。質(zhì)量控制關(guān)鍵為孔洞必須清掃干凈，以增強(qiáng)孔壁與結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)力。
（3）鋼筋處理
鋼筋采用鋼絲刷除去表面鐵銹和氧化層。質(zhì)量控制關(guān)鍵是鋼筋植入部分表面干凈，以增加與結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)力。
?。?）注膠
清孔完畢及時(shí)進(jìn)行注膠，避免雜物掉落堵孔。植筋膠采用天力信注射式植筋膠TLS-200，根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)確定具體方法，一般液體狀膠可用手持式自動(dòng)壓力灌漿器進(jìn)行注膠操作。拉動(dòng)拉桿，將植筋膠拌合物吸入內(nèi)囊，注膠時(shí)要注意排除鉆孔內(nèi)的空氣，將注膠嘴伸入鉆好的植筋孔孔底，推動(dòng)拉桿使膠料注入孔內(nèi)，邊推拉桿邊向孔外拔灌漿器，直至灌漿器注膠嘴抽出至離孔口1/3孔深時(shí)方可停止注膠，以植入拉結(jié)筋后膠液略有被擠出為度。一次植筋膠拌合物注膠完成后，應(yīng)把套筒、彈簧、拉桿用丙酮清洗干凈，以利再用。質(zhì)量控制關(guān)鍵是從底開(kāi)始注膠，膠體不得有氣泡存在。
?。?）植筋：植筋應(yīng)在注膠完成后立即進(jìn)行。為保證膠體飽滿(mǎn)，注膠完成后，將加工好的N1鋼筋或N2鋼筋緩緩旋轉(zhuǎn)插入植筋孔，并調(diào)整到豎直位置。操作時(shí)要邊插入邊沿一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)多次，以使植筋膠與拉結(jié)筋和混凝土孔壁表面粘結(jié)密實(shí)。拉結(jié)筋要插入孔道最深處，常溫下保證一天不擾動(dòng)。質(zhì)量控制關(guān)鍵是鋼筋必須緩慢旋入。
同時(shí)，對(duì)所植鋼筋進(jìn)行抗拔試驗(yàn)，確保其抗拔力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求（單根40KN），抽檢頻率為1%且不小于3件。
4.綁扎鋼筋、安裝波紋管
對(duì)橋面加工成型好的鋼筋進(jìn)行系統(tǒng)編號(hào)，按梁段施工順序，由人孔進(jìn)入箱體進(jìn)行綁扎。為保證預(yù)應(yīng)力管道位置和曲線(xiàn)形狀符合設(shè)計(jì)要求及澆筑砼后管道順暢，施工中對(duì)波紋管的安裝要十分小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁施焊或用力碰撞擠壓。管道接長(zhǎng)可用略大一些的波紋連接管套接，連接管長(zhǎng)度約需接長(zhǎng)管道內(nèi)徑的6倍，將接縫處用防水膠帶裹緊。
為保證預(yù)應(yīng)力管道定位準(zhǔn)確牢固，嚴(yán)格按施工圖所示的鋼束大樣設(shè)置定位鋼筋的縱向間距（直線(xiàn)段≤100cm、曲線(xiàn)段≤50cm）。為了防止?jié)仓r(shí)上浮，擬用“井”字形定位架，將管道與鋼筋骨架固定，管道軸線(xiàn)必須與錨板端面垂直。
5.穿預(yù)應(yīng)力鋼束
用切割機(jī)將鋼絞線(xiàn)按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（包括兩端工作長(zhǎng)度）切割下料。
穿束前先用壓力空氣機(jī)吹凈孔道，使孔道暢通無(wú)水份和雜物。穿束后，檢查波紋管道是否有破損，若有破損利用封箱紙及時(shí)修補(bǔ)、防漏。排氣管、壓漿管設(shè)置在管道兩端。
6.安裝縱梁模板
采用木模板，模板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝，模板的接縫必須密合，如有縫隙，采用107膠堵塞嚴(yán)密，以防漏漿。
7.澆筑縱梁混凝土
縱梁混凝土采用C55混凝土。
澆注砼時(shí)，采取汽車(chē)泵送至橋面人孔內(nèi)再輔助人工澆筑。
1）砼泵送前先泵送清水潤(rùn)濕管壁，再泵送砂漿洗滌管內(nèi)殘余沾粘物，以減少管壁對(duì)砼的摩阻力。
2）保持泵送的連續(xù)性，每間隔10min泵送一二個(gè)行程，以防產(chǎn)生堵管，一旦發(fā)現(xiàn)堵管，及時(shí)進(jìn)行排除，
3）砼采用插入式振搗器振實(shí)。
8.預(yù)應(yīng)力張拉、錨固
當(dāng)箱梁的頂升工作全部完成，縱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，且齡期達(dá)到7天以后,便對(duì)梁體進(jìn)行張拉。張拉時(shí)采用張拉力與引伸量來(lái)進(jìn)行雙控，當(dāng)張拉力達(dá)到控制力時(shí)，實(shí)際引伸量應(yīng)控制在理論引伸量的±6%范圍內(nèi)，若超出范圍則應(yīng)暫停張拉，等查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。
張拉程序:0→初應(yīng)力10%σcom →20%σcom →σcom （持荷2min錨固） →大小油缸回零
預(yù)應(yīng)力束在張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后千斤頂回油錨固，錨固后的預(yù)應(yīng)力束外露長(zhǎng)度不得小于30mm，多余的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)用砂輪切割機(jī)割除。
預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)要盡量避免出現(xiàn)滑絲、斷絲現(xiàn)象，應(yīng)確保在同一截面上的斷絲率不大于1%，而且限定一根鋼絞線(xiàn)斷絲不得超過(guò)1根。
9.壓漿、封錨
?。?）壓漿
真空壓漿的施工：壓漿之前，在孔道的一端采用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，使之產(chǎn)生0.08Mpa以上的真空度，然后用壓力泵以≥0.7Mpa正壓力將水泥漿從孔道的另一端壓入，直至充滿(mǎn)整條孔道。由于孔道內(nèi)只有極少的空氣，很難形成氣泡，同時(shí)由于孔道與壓漿泵之間的正負(fù)壓力差，有效提高了預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的飽滿(mǎn)度和密實(shí)度。
?。?）封錨
管道壓漿完成、水泥漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，安裝封錨鋼筋網(wǎng)片并與錨板連接，安裝模板，進(jìn)行封錨混凝土灌注。封錨混凝土強(qiáng)度與梁體強(qiáng)度相同，坍落度為8～10cm為宜，宜采用5～10mm骨料，振搗應(yīng)密實(shí)，澆注后應(yīng)進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)，防止出現(xiàn)裂紋。
封錨工序?yàn)椋哄^穴周邊混凝土鑿毛→清掃并濕潤(rùn)→混凝土填塞→抹平表面
五、施工注意事項(xiàng)
1.由于箱梁底板只有25cm，而植筋鉆孔深度為21cm，故在鉆孔時(shí)要采取措施控制好鉆孔深度，避免鉆機(jī)鉆穿底板。
2.在對(duì)縱梁進(jìn)行鑿毛時(shí)由于會(huì)產(chǎn)生較大的粉塵，而箱室內(nèi)空間較狹小、呈封閉式結(jié)構(gòu)，只靠幾個(gè)人孔通風(fēng)，故鑿毛前施工人員要帶好口罩，并事先在人孔位置安置鼓風(fēng)機(jī)，做好通風(fēng)排塵措施。
3.在對(duì)縱梁混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)由于正值夏季，同時(shí)澆筑混凝土?xí)r會(huì)產(chǎn)生較大的水化熱，工人在箱室內(nèi)澆筑混凝土?xí)r要做好降溫措施，澆筑時(shí)間盡量選擇在晚上，同時(shí)澆筑前在箱室內(nèi)要事先放好冰塊，以起到降溫效果。
六、結(jié)語(yǔ)
本文以仙岳路高架橋箱梁加固工程為實(shí)例，介紹了體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在箱梁加固中的應(yīng)用和具體的實(shí)施方法，以及在施工中所需要注意的相關(guān)事項(xiàng)，給國(guó)內(nèi)其它類(lèi)似工程起到了借鑒和參考的作用。同時(shí)，實(shí)踐表明，采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行箱梁加固的效果是顯著的，它具有預(yù)應(yīng)力筋張拉方便、錨固結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)耐久性高等特點(diǎn)。
