高速公路箱梁維修加固施工技術(shù)分析

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摘要:預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋在當(dāng)前跨越結(jié)構(gòu)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，然而裂縫問(wèn)題對(duì)于連續(xù)梁橋的健康安全服役造成了較大的影響。依托于高新高速公路古郊大橋箱梁維修加固工程，對(duì)箱梁橋梁體裂縫處治方法、粘貼鋼板法、增設(shè)橫隔板加固方法等進(jìn)行了介紹，對(duì)類(lèi)似工程提供相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力；混凝土連續(xù)箱梁橋；粘貼鋼板；箱梁維修加固

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通運(yùn)輸?shù)闹巫饔迷絹?lái)越大，公路交通量和車(chē)輛荷載將不斷增加。依據(jù)每年對(duì)高新高速公路全線(xiàn)橋梁的日常巡查和定期檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)部分箱梁的腹板和底板均存在不同程度的縱向、橫向裂縫，梁板安全受到影響，為滿(mǎn)足交通需求，有必要采取加固措施提高箱梁的承載力。因此，橋梁箱梁的修復(fù)加固是橋梁工程領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

1工程概述

高新高速公路位于山西省晉城市境內(nèi)，是山西省“三縱十一橫十一環(huán)”高速公路規(guī)劃網(wǎng)中第十橫和省道(S80)陵(川)侯(馬)高速公路的重要組成路段。古郊大橋位于高新高速公路K10+249處，橋長(zhǎng)429．85m。橋梁上部結(jié)構(gòu)形式為21-20m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，每跨4片箱梁，全橋三聯(lián)，7號(hào)、14號(hào)橋墩為分聯(lián)墩;下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，橋臺(tái)采用肋板臺(tái)，基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)。

2產(chǎn)生的病害及原因分析

2．1病害情況

古郊大橋左幅18-3號(hào)梁腹板出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫最寬1mm。具體病害情況如表1所示。

2．2箱梁縱向裂縫分類(lèi)

箱梁縱向裂縫主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)為順波紋管裂縫，形成原因是在梁體混凝土尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求時(shí)，提前張拉預(yù)應(yīng)力鋼束造成的;另一類(lèi)為順筋裂縫，形成原因是鋼筋骨架綁扎較密，混凝土振搗不充分，或混凝土保護(hù)層太薄，導(dǎo)致后期形成的順筋裂縫。翼板與腹板交界處縱向裂縫形成原因是混凝土澆筑時(shí)跑?；蚍謱訚仓炷猎斐傻摹?/p>

3處置的措施

1)對(duì)箱梁縱向及斜向裂縫進(jìn)行封閉、注膠處理。2)對(duì)箱梁外部部位粘貼A(如圖1，圖2所示)、B型(如圖3，圖4所示)鋼板;箱梁內(nèi)部粘貼C型(如圖5，圖6所示)鋼板。箱梁內(nèi)部粘貼C型后，為了避免梁底積水，采用2cm厚高強(qiáng)復(fù)合砂漿進(jìn)行梁底坡度找平，該砂漿也具備防水功能。3)在箱梁內(nèi)部1/4和3/4跨處增設(shè)橫隔板，橫隔板鋼筋穩(wěn)固的植入梁體內(nèi)。在橫隔板頂板處開(kāi)進(jìn)料口，用于自密實(shí)混凝土澆筑。

4施工方法及步驟

4．1裂縫注膠處理

1)在施工前仔細(xì)觀察裂縫的走向，現(xiàn)場(chǎng)確定裂縫與預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)的走向是否一樣，然后清理干凈裂縫表面，鑿除兩側(cè)疏松的混凝土塊和砂粒。用潮濕的布清理表面的灰塵，并用吹風(fēng)機(jī)吹干，使其表面充分干燥［1］。2)依據(jù)裂縫的走向，在裂縫處、裂縫交錯(cuò)處、裂縫貫通處設(shè)置灌漿嘴，設(shè)置間距為20cm左右，裂縫較窄的地方可以適當(dāng)加密，較寬的地方也可以適當(dāng)稀疏。間距最長(zhǎng)不超過(guò)25cm。3)采用結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)砂漿進(jìn)行嚴(yán)密封縫。4)預(yù)留一個(gè)注膠嘴，其余注膠嘴臨時(shí)密封，從注膠嘴向裂縫中注入空氣，并逐一檢查封縫的效果，使其滿(mǎn)足規(guī)范要求［2］。5)采用壓力注膠法注膠，壓力應(yīng)控制在0．4MPa以?xún)?nèi)，將裂縫灌注膠從一端向另一端依次注入，直至排氣嘴流出飽滿(mǎn)的膠體為止。注膠結(jié)束后立即堵塞排氣嘴，盡快拆除注膠器，用封口塞封堵注膠嘴，防止膠液外流［2］。6)待裂縫內(nèi)膠液固化后，切斷灌漿口，用補(bǔ)強(qiáng)膠將灌漿口平整、密封。

4．2粘貼鋼板

1)表面處理。鑿除箱梁表面的混凝土浮漿，使其露出堅(jiān)實(shí)的混凝土面，清潔表面的松散物、灰塵，保證混凝土表面干凈，整潔。2)螺栓放樣。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定螺栓位置，打孔位置與梁體內(nèi)鋼筋發(fā)生沖突時(shí)，可做適當(dāng)調(diào)整。3)加工鋼板。根據(jù)箱梁梁體的實(shí)際尺寸進(jìn)行下料，鋼板彎制成形，然后對(duì)鋼板表面的氧化層進(jìn)行打磨處理。最后將已打磨好的鋼板粘貼表面用合格的丙酮類(lèi)材料擦拭至潔凈。4)配置粘鋼膠，粘貼鋼板。a．根據(jù)產(chǎn)品的說(shuō)明要求配制粘鋼膠，配制好的粘鋼膠必須色澤均勻無(wú)雜質(zhì)且在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完，禁止使用硬化的粘鋼膠。b．貼鋼板前，應(yīng)清除鋼板表面的銹跡。c．通過(guò)螺栓將鋼板錨固于梁體上，使用封邊膠對(duì)鋼板進(jìn)行封邊處理，待封邊膠固化后進(jìn)行粘鋼膠的灌注，灌注過(guò)程中應(yīng)確保灌注密實(shí)［3］。5)鋼板防銹處理。將鋼板表面清理干凈，將超出的螺栓頭割掉，清除表面的銹跡，涂抹防銹漆進(jìn)行處理。粘貼梁體鋼板的具體施工工藝流程見(jiàn)圖7。

4．3鋼板防腐

1)表面處理。對(duì)鋼構(gòu)件存在的粗糙焊縫打磨平順，焊接飛濺物用刮刀或砂輪機(jī)去除。鋼構(gòu)件表面油污應(yīng)用清潔劑進(jìn)行低壓噴洗，并用淡水槍沖洗掉所有殘余物。小面積油污可采用溶劑擦洗。表面處理完工后，使用真空吸塵器或無(wú)油、無(wú)水的壓縮空氣，清理表面灰塵。防腐使用環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)涂裝材料在表面處理完后規(guī)定時(shí)間內(nèi)涂于準(zhǔn)備涂裝箱梁梁體的鋼板表面上;如鋼板的表面出現(xiàn)返銹等銹蝕現(xiàn)象，應(yīng)重新除銹。涂裝環(huán)境要求:在惡劣氣候條件下，禁止在戶(hù)外施工。2)環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)涂料配制和使用的時(shí)間。在施工時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)涂料應(yīng)充分進(jìn)行攪拌至均勻，對(duì)于雙組分或多組分的涂料，應(yīng)先將各組分充分進(jìn)行攪拌直至均勻，然后按經(jīng)試驗(yàn)的配合比結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土的現(xiàn)狀嚴(yán)格的配制并攪拌均勻。涂料的使用時(shí)間嚴(yán)格按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求執(zhí)行。涂覆工藝:a．涂覆間隔。按照施工圖設(shè)計(jì)的要求和符合材料特性的工藝進(jìn)行底涂、中涂和面涂施工。b．噴漆順序。首先噴涂環(huán)氧富鋅底漆，之后涂環(huán)氧(厚漿)漆作為中間面層，最后涂面層。噴涂前除去表面鹽分、油污等。c．現(xiàn)場(chǎng)最末一道的面漆涂裝前:應(yīng)采用淡水、清洗劑等清潔材料對(duì)待涂裝的鋼板表面進(jìn)行必要的清潔等處理，除掉鋼板表面的灰塵和油污等易腐蝕的污染物;檢驗(yàn)涂層相容性和附著力，整個(gè)涂裝過(guò)程要隨時(shí)注意涂裝有無(wú)異常。3)現(xiàn)場(chǎng)涂層質(zhì)量要求。a．外觀。涂料涂層的表面應(yīng)保證平整、涂抹均勻且一致，無(wú)漏涂、起泡、裂紋、氣孔和返銹等現(xiàn)象。金屬涂層表面均勻且一致，不允許有漏涂、起皮、鼓泡、松散粒子、裂紋和掉塊等，允許輕微結(jié)疤和起皺。b．厚度。要隨時(shí)檢查金屬涂層的厚度，厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)規(guī)范的要求時(shí)，應(yīng)重新涂裝，直至合格為止。

4．4箱梁頂開(kāi)孔

箱梁頂板開(kāi)設(shè)進(jìn)人孔，對(duì)箱梁內(nèi)部進(jìn)行檢查，進(jìn)人孔設(shè)置在箱梁的頂面，避開(kāi)梁頂部預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)。在橋面上開(kāi)鑿人洞時(shí)，將鋼筋割斷并彎起，施工完成后將割斷的鋼筋按原設(shè)計(jì)焊接，如果鋼筋已銹蝕，要進(jìn)行防銹處理。然后進(jìn)行澆筑混凝土封閉洞口，做防水處理后澆筑水泥混凝土橋面和瀝青混凝土橋面鋪裝。

4．5增設(shè)橫隔板

1)待粘貼鋼板所有工序施工完成后進(jìn)行橫隔板施工。2)放樣打孔，梁體內(nèi)鉆孔的位置與原箱梁梁體的各類(lèi)鋼筋發(fā)生沖突時(shí)，可做適當(dāng)調(diào)整。3)植鋼筋，待植筋膠完全固化后，方可焊接橫隔板鋼筋。4)在橫隔板底部安裝通水PVC管，管底應(yīng)與底板齊平。5)澆筑自密實(shí)混凝土，并封堵頂板處的進(jìn)料口。

4．6橫隔板混凝土施工

1)按照施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行橫隔板放樣，若原結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼筋與橫隔板位置沖突時(shí)，經(jīng)設(shè)計(jì)方同意后方可調(diào)整。2)鑿除與橫隔板相接觸的混凝土保護(hù)層，露出新鮮的混凝土面，將混凝土表面一定深度的碎渣清除干凈，并按設(shè)計(jì)要求植筋。3)采用和易性良好的C30自密實(shí)混凝土，配合帶有附著式振搗器的輕型鋼模板，澆筑前應(yīng)準(zhǔn)備充分，把一切可能發(fā)生的情況都要想清楚，確保澆筑能夠一次成形，以免產(chǎn)生影響表面美觀的施工縫。4)在各類(lèi)鋼筋交叉密集的地方，可采用符合標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)石混凝土填充模板縫隙，仔細(xì)振實(shí)。機(jī)械振搗確實(shí)有困難時(shí)，可采用人工搗固等方法配合，嚴(yán)防漏振。5)鋼筋保護(hù)層的厚度不宜小于設(shè)計(jì)規(guī)范。6)控制好下料，保證混凝土灌注時(shí)不會(huì)產(chǎn)生離析等現(xiàn)象。7)考慮箱梁內(nèi)的空間有限及為盡量減少施工時(shí)的偶然荷載，由于混凝土使用量不大，混凝土采用在路面上進(jìn)行攪拌，通過(guò)人工運(yùn)送進(jìn)行混凝土澆筑。

4．7橋梁靜載試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)維修跨度進(jìn)行的加載和檢測(cè)，實(shí)測(cè)主要控制斷面的撓度校驗(yàn)系數(shù)、應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)均在正常范圍內(nèi)，結(jié)果表明該跨現(xiàn)有的受力特征能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)荷載作用下的受力要求。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主梁并未產(chǎn)生新的裂縫。

5結(jié)語(yǔ)

該橋梁經(jīng)過(guò)對(duì)裂縫的封閉注膠，粘貼鋼板及增設(shè)橫隔板處理后，通過(guò)靜載試驗(yàn)檢測(cè)，提高了橋梁上部結(jié)構(gòu)的承載力。由此可見(jiàn)，上述對(duì)橋梁維修加固的方案是可行的，可以有效地提高該橋梁的使用壽命，值得推廣。

參考文獻(xiàn):

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作者：谷莉薇 單位：山西省交通開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司