淺析江蘇省內(nèi)某高速路橋的加固施工
2015-09-14
一、 工程概況
江蘇省某分離式立交橋，中心樁號(hào)為 K281+798.70 m，交叉形式為主線下穿，夾角為80°36′00″，橋梁全長(zhǎng) 67.78 m，橋跨組合為 15+17+17+15（m）。該橋梁的上部結(jié)構(gòu)具體為鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，單箱單室等截面，其中梁高 1 m，底板寬 5 m，頂板寬9 m，兩側(cè)橫向懸臂各長(zhǎng) 1.8 m，箱梁頂板、底板厚均為 0.20 m，腹板厚度從跨中到墩頂由 30 cm 漸變至 50 cm。橋墩下部結(jié)構(gòu)為直徑 1.5 m 的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)約 25 m，中墩采用直徑為 1.2 m 的獨(dú)柱，直徑橫向設(shè) 2 塊四氟滑板橡膠支座。
項(xiàng)目施工人員經(jīng)過(guò)振動(dòng)測(cè)試，此工程式的維修加固前主要存在以下問(wèn)題：橋面鋪裝破損嚴(yán)重，大面積龜裂，呈破碎狀。箱梁底板有橫向裂縫產(chǎn)生，縫寬介于 0.15～0.30 mm 之間，個(gè)別裂縫延伸已貫通整個(gè)底板。大部分裂縫延伸至腹板成豎向裂縫，腹板裂縫延伸至頂部與翼緣交界處，整條裂縫成 U 型。同時(shí)底板通氣孔附近有橫向裂縫產(chǎn)生。該橋?qū)崪y(cè)豎向位移有效值介于 0.485～0.643 mm 之間，遠(yuǎn)大于跨度為 20m 以下鋼筋混凝土梁橋的振幅標(biāo)準(zhǔn)值的允許值 0.3mm。測(cè)試該橋豎向振動(dòng)優(yōu)勢(shì)頻率 2.246～6.640Hz、橫向振動(dòng)優(yōu)勢(shì)頻率為 2.392Hz 時(shí)，對(duì)應(yīng)的響應(yīng)振感明顯。實(shí)測(cè)橋跨結(jié)構(gòu)一階基頻均低于理論計(jì)算值，實(shí)測(cè)值與理論值之比為 0.92、0.93，說(shuō)明該橋動(dòng)力性差。橋臺(tái)支座產(chǎn)生較大受壓變形，支座下半部分直徑明顯大于上半部分直徑。上部結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定為差，為四類構(gòu)件，評(píng)定為四類橋梁。
2 加固處治方案
對(duì)所有裂縫進(jìn)行封閉或灌漿處理；重做橋梁伸縮縫；更換兩側(cè)橋臺(tái)支座；重做橋面鋪裝，原鋪裝層為 13～7 cm，施工圖設(shè)計(jì)改為 15 cm 厚，摻加聚丙烯纖維的鋼筋混凝土，滿足規(guī)范對(duì)橋面鋪裝的要求；針對(duì)限制裂縫發(fā)展、保證結(jié)構(gòu)耐久性，提高結(jié)構(gòu)的抗彎承載力，加固設(shè)計(jì)箱梁底板粘貼厚 0.167 mm 雙層碳纖維布；針對(duì)該橋振動(dòng)病害，在 1、3 號(hào)墩位置各設(shè)兩根直徑 50 cm 鋼管混凝土墩，以提高該橋整體鋼度；針對(duì)鑿除橋鋪裝后，如墩頂出現(xiàn)病害，擬增設(shè)墩頂預(yù)應(yīng)力措施進(jìn)行加固處理；橋頭引道部分路面按原結(jié)構(gòu)層構(gòu)造、級(jí)配及工程量進(jìn)行施工；更換橋梁防落物網(wǎng)。
3 施工工藝及質(zhì)量控制
3.1 施工順序
封閉交通→裂縫封閉灌漿→鑿除橋面鋪裝→拆除伸縮縫→更換橋臺(tái)支座→箱梁粘貼碳纖維布→樁基施工→承臺(tái)施工→鋼管混凝土墩柱施工→安裝新增墩柱支座→重做橋面鋪裝→安裝伸縮縫→橋面交通。
3.2 裂縫灌漿處理
對(duì)所有寬度大于 0.15 mm 的裂縫進(jìn)行灌漿處理，灌漿膠采用優(yōu)質(zhì) A 級(jí)環(huán)氧灌縫膠。選用粘度適宜的灌漿膠，確保裂縫之間的膠體能均勻密實(shí)地滲透進(jìn)去。無(wú)論產(chǎn)品本身或施工時(shí)都不摻加任何溶劑。裂縫灌注膠的性能不低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)混凝土表面進(jìn)行處理，清除松散灰漿、砂粒、油垢，使混凝土表面保持干凈。灌縫過(guò)程中，裂縫宜處于干燥狀態(tài)。施工開(kāi)始前，應(yīng)先確認(rèn)裂縫表面封閉膠等產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)性能應(yīng)滿足表 1 的要求。當(dāng)工程的裂縫灌漿量大時(shí)，應(yīng)作一組試樣進(jìn)行拉伸剪切強(qiáng)度檢驗(yàn)。受檢的膠粘劑應(yīng)由獨(dú)立試驗(yàn)室人員在不小于 2 個(gè)包裝單位中隨機(jī)抽取。
灌縫膠必須采用已經(jīng)配置好的成品，禁止現(xiàn)場(chǎng)配置。灌縫膠開(kāi)始使用后，應(yīng)盡快將其注入到裂縫中，并在產(chǎn)品規(guī)定的適用期內(nèi)使用完畢。灌縫全部注滿后應(yīng)按材料要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待漿液固化后，拆除灌漿嘴，并對(duì)混凝土表面進(jìn)行修整。
灌漿結(jié)束后，應(yīng)檢查補(bǔ)強(qiáng)效果及質(zhì)量。凡有不密實(shí)或重新開(kāi)裂等外觀不合格的情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)灌等補(bǔ)救措施，確保工程質(zhì)量。必要時(shí)可鉆芯取樣以檢查灌縫質(zhì)量是否飽滿、密實(shí)，取芯數(shù)量依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程現(xiàn)場(chǎng)確定。
3.3 裂縫封閉處理
對(duì)所有寬度小于 0.15 mm 的裂縫，無(wú)論縫寬大小，在進(jìn)行裂縫灌漿過(guò)程中一并封閉，不需再做處理。對(duì)外表顏色較深的原封縫物要清除干凈，重新采用107 膠或 801 建筑膠水泥漿（摻入白水泥）刮抹，顏色與原混凝土顏色相近，外觀平整。
3.4 植筋
3.4.1 材料
植筋結(jié)構(gòu)膠應(yīng)采用優(yōu)質(zhì) A 級(jí)改性環(huán)氧樹(shù)脂植筋結(jié)構(gòu)膠，植筋膠結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的觸變性，且具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性，其性能應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（GB50367－2006）、《混凝土結(jié)構(gòu)反錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145-2004）或《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）的基本性能指標(biāo)的要求。植筋錨固的膠粘劑其填料必須在工廠制膠時(shí)添加，嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場(chǎng)加入。
3.4.2 施工工藝
鉆孔：孔深與錨筋埋設(shè)深度相同，孔徑比錨筋大 2~4 mm，孔位應(yīng)避讓構(gòu)造鋼筋，孔道應(yīng)順直。清理鉆孔：孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹除孔底灰塵、碎片和水分，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥。
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(gè)孔洞。
插入錨筋：錨筋插入前應(yīng)清除插入部分的表面污物，并須插到孔底，插入多余的膠應(yīng)清除。污物應(yīng)以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并揩拭干。在膠液干固之前，避免擾動(dòng)錨固鋼筋和在孔位附近有明水。
3.4.3 質(zhì)量控制
施工開(kāi)始前確認(rèn)植筋膠的產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，各項(xiàng)性能應(yīng)滿足表 1 的要求，并進(jìn)行材料性能抽樣檢驗(yàn)。
同規(guī)格、同型號(hào)，基本相同部位的錨栓檢驗(yàn)批，做錨固抗拔承載力現(xiàn)場(chǎng)非破壞性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)定按照《混凝土結(jié)構(gòu)錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145-2004）附錄 A 錨固承載力現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法進(jìn)行。對(duì)植筋的焊接施工采取如下措施：①植筋的焊點(diǎn)離膠面距離不小于 10 cm；②采取降溫措施，如焊接施工時(shí)用冰水浸透棉紗布包裹植筋膠面根部鋼筋。③嚴(yán)禁對(duì)同一根植筋連續(xù)焊接，應(yīng)采用循環(huán)焊接施工的方法，即對(duì)一批焊接鋼筋逐點(diǎn)、逐根焊接。
3.5 粘貼碳纖維布
3.5.1 碳纖維布復(fù)合材料
碳纖維片材（CFRP）應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)針織單軸向0.167 mm 厚的連續(xù)碳纖維布。
3.5.2 膠粘劑
為確保碳纖維布與被加固構(gòu)件以及其中的膠體三者能夠共同工作一起受力，膠體本身不會(huì)被拉斷，碳纖維布與混凝土之間的膠層也不致被拉脫，浸漬用膠粘劑的受拉彈性模量必須大于 2 800 MPa，與混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度必須大于 1.2 ftk。碳纖維粘貼所用膠粘劑必須是與所用的碳纖維布配套的優(yōu)質(zhì) A 級(jí)改性環(huán)氧樹(shù)脂類底膠、修補(bǔ)膠和浸漬膠系列。
3.5.3 施工工藝
構(gòu)件表面處理→基底處理→刷底層涂料→環(huán)氧膩?zhàn)尤毕菪扪a(bǔ)→粘貼碳纖維→養(yǎng)護(hù)→涂裝。當(dāng)正拉粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)將抽樣檢驗(yàn)所代表部位的碳纖維復(fù)合材料全部剝落重做。
3.6 支座更換
為了確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，保證支座更換質(zhì)量，加快施工進(jìn)度及減少對(duì)社會(huì)的干擾，針對(duì)該橋的特點(diǎn)，施工必須采用計(jì)算機(jī)控制同步頂升的方法完成橋梁支座的更換施工。
施工工藝：施工平臺(tái)的搭設(shè)→支座下層的處理→計(jì)算機(jī)千斤頂?shù)闹瘟?rarr;頂升設(shè)備→梁體頂升 （以梁體位移為主要控制指標(biāo)）→支座更換→落梁。
頂升過(guò)程中對(duì)本跨各梁的高程變化與支點(diǎn)反力狀況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，確保頂升過(guò)程中對(duì)梁體鉸縫和橋面混凝土不產(chǎn)生進(jìn)一步的損壞。為保證支座與梁體接觸密實(shí)，梁體支點(diǎn)受力均勻可靠，支座更換過(guò)程中應(yīng)對(duì)支座下較大空隙采用干砸混凝土或采用預(yù)留注漿孔注入微膨脹灌漿材料的方式，將支座下空隙填滿。
4 建議
加固完成后，管理部門應(yīng)完善橋頭標(biāo)志和標(biāo)線。嚴(yán)格限制超載車輛通行，并嚴(yán)格按照車道行駛。對(duì)原有的關(guān)鍵部位裂縫定期觀測(cè)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，對(duì)外露鋼構(gòu)件做好防腐處理并定期檢查。結(jié)合加固施工，在全橋部位設(shè)置位移和應(yīng)變觀測(cè)點(diǎn)，并進(jìn)行定期觀測(cè)，記錄備案，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。
