某大橋橋梁加固方案探討
2015-06-09
0工程簡介
某橋于2009年建成通車，后因橋梁長期過往超載土石方車輛，2012年發(fā)現(xiàn)橋梁出現(xiàn)支座變形、預(yù)應(yīng)力板有滲水等缺陷。該橋梁總長240.00m。本橋上部結(jié)構(gòu)采用20m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)、樁基礎(chǔ)。
修補(bǔ)前存在缺陷：中幅一預(yù)應(yīng)力板處有滲水現(xiàn)象。支座部分變形嚴(yán)重，發(fā)現(xiàn)有明顯的損傷狀況。部分結(jié)合部位由于長期荷載作用下產(chǎn)生裂縫，混凝土破損處鋼筋銹蝕嚴(yán)重，所有支座鋼墊板外露部位銹蝕嚴(yán)重，雨水滲漏導(dǎo)致四氟板支座鋼墊板銹蝕。
該橋梁主要加固內(nèi)容為混凝土表層缺陷處理、上部梁板粘貼碳纖維布、下部結(jié)構(gòu)支座更換等。
1混凝土缺陷修補(bǔ)
1.1混凝土破損區(qū)域的清理及修補(bǔ)
?。?）混凝土破損區(qū)域的清理
蜂窩、麻面、松散、空洞、破碎、剝落、夾砂等損傷部位及鋼筋外露區(qū)域，采用高速射水法將松散、污損的部位清除，使該部位露出堅(jiān)硬密實(shí)的部分，并保證該部位無油污、油脂、蠟狀物、灰塵以及附著物等影響效果物質(zhì)。
?。?）混凝土破損區(qū)域的修補(bǔ)
對(duì)清理好的混凝土破損、露筋區(qū)域采用樹脂型修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，使該區(qū)域達(dá)到密實(shí)平整。
修補(bǔ)施工工序：
a. 改性環(huán)氧砂漿修補(bǔ)
首先將缺損部位表層劣質(zhì)混凝土鑿除，直至露出新鮮、密實(shí)混凝土，剔除修補(bǔ)結(jié)合面的表層浮石，清除修補(bǔ)面的油污以及一切附著物，修補(bǔ)結(jié)合面鑿毛鑿平、整齊劃一，對(duì)小面積修補(bǔ)需在修補(bǔ)區(qū)邊緣鑿一道2～3cm深、3～5cm寬的齒槽；對(duì)外露的鋼筋表面進(jìn)行人工除銹防銹處理并采用高壓水槍沖洗干凈；在保持結(jié)合面干燥的情況下，刷涂一層環(huán)氧樹脂膠液，并立即攤鋪環(huán)氧砂漿，用力壓平抹光。
b. 環(huán)氧混凝土修補(bǔ)
孔洞以及深度超過6cm的深層疏松區(qū)擬按下列方法進(jìn)行修補(bǔ)：
首先將疏松區(qū)劣質(zhì)混凝土鑿除，其周邊宜鑿成規(guī)則的多邊形，開鑿范圍以見新鮮、鑿實(shí)混凝土為止，開鑿區(qū)以及孔洞的四周邊宜做成臺(tái)階狀，臺(tái)階高差不小于3cm為宜；剔除修補(bǔ)結(jié)合面（開鑿后的表面）的表面浮石，并用高壓射流技術(shù)清洗開鑿表面；在保持結(jié)合面干燥的情況下，涂刷二層環(huán)氧樹脂膠液后，立即立模澆筑環(huán)氧混凝土并振搗密實(shí)，自然養(yǎng)護(hù)7天后，用環(huán)氧膠液在縱橫向分批涂抹二度。
2墩臺(tái)裂縫封補(bǔ)
裂縫修補(bǔ)的基本原則：
對(duì)橋梁裂縫進(jìn)行處理的基本原則是：對(duì)于寬度大于或等于0.20mm的裂縫，采用注漿修補(bǔ)法；對(duì)于寬度小于0.20mm的裂縫，直接采用封閉的方法。
2.1注漿封縫
對(duì)于大于0.20mm的裂縫，采用注漿補(bǔ)縫方法，其材料、機(jī)具及補(bǔ)縫辦法如下：
注漿補(bǔ)縫材料及機(jī)具：注漿補(bǔ)縫需要采用T型活塞式彈力補(bǔ)縫器、TQ型注漿嘴、TK型注縫膠、TZ型封縫膠及其他一些輔助材料和機(jī)具。其主要工藝如下：
（1）確定注漿嘴位置，并預(yù)先貼上膠布，按裂縫越細(xì)小間距越小的原則布置，一般在10～15cm之間，一條縫至少布置兩個(gè)注漿嘴。
?。?）配制封縫用膠，用刷子涂刷在裂縫上，封閉裂縫。
?。?）揭去設(shè)嘴處的膠布，以粘嘴用膠將注漿嘴跨縫粘牢。
（4）待粘膠嘴硬化后，重新在注漿嘴處及裂縫上補(bǔ)刷一次封縫用膠以達(dá)到不漏漿的要求，特別注意注漿嘴接縫處的封閉。對(duì)于空心板如板裂裂縫上升至空心部，應(yīng)進(jìn)行兩次注漿處理。
（5）開始注漿前，先配制注縫漿，配制要適量，一次用完。
?。?）將補(bǔ)漿器出漿嘴插入注縫漿液中，提升活塞吸入漿液。將補(bǔ)縫器插到注漿嘴上，拉緊手環(huán)使皮筋伸長，將手環(huán)架在活塞后座上。利用皮筋的彈力，推進(jìn)活塞使?jié){液壓入裂縫。
?。?）觀察相鄰的主漿嘴，當(dāng)流出漿液時(shí)，說明兩嘴間已注入漿液，松開手環(huán)，將補(bǔ)縫器移至另一個(gè)注漿嘴上使用。
?。?）全部裂縫注完后，第二天就鏟除注漿嘴和封縫材料，清理裂縫表面。用白水泥和ZV膠調(diào)成與混凝土一樣的顏色，涂刷在裂縫表面。
2.2封閉裂縫
對(duì)于小于0.20mm的裂縫，采用ZV型修補(bǔ)膠與水泥配制成聚合物水泥漿直接涂刷在裂縫表面進(jìn)行封縫，其施工方法是：
?。?）先清除混凝土表面的粉塵、油污，用水濕潤混凝土表面；
（2）配制聚合物水泥漿，配制時(shí)盡量將顏色調(diào)到與原混凝土接近。第一層稀一些，ZV修補(bǔ)膠：水泥=1:0.8；以后基層干一些，ZV修補(bǔ)膠：水泥=1：1；
（3）涂刷，一般涂3～4遍，前一遍干后再涂一遍，涂刷方向前后兩次互相垂直。
3粘貼碳纖維加固
3.1 施工工藝流程
粘貼碳纖維布施工工藝流程如圖所示。
3.2 施工準(zhǔn)備
對(duì)所使用碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等作好施工前的準(zhǔn)備工作。
3.3混凝土表面處理
清除橫梁表面劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。被粘貼的混凝土表面打磨平整，除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm。最后把混凝土表面清理干凈并保持干燥。
3.4 涂刷底膠
按照產(chǎn)品生產(chǎn)廠提供的工藝規(guī)定配制底膠；然后采用滾筒刷將底膠均勻涂抹于混凝土表面，底膠表面指觸干燥后，盡快進(jìn)行下一道工序的施工。若當(dāng)天未粘貼碳纖維布時(shí)，第二日應(yīng)用干布擦拭已固化的底膠表明，并讓其自然風(fēng)干后才可進(jìn)行下到工序。
3.5找平處理
對(duì)混凝土表面凹陷部位用修補(bǔ)膠填補(bǔ)平整，不留有棱角。轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用找平材料修理成為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。待找平材料指觸干燥后進(jìn)行下一道工序的施工。
3.6粘貼碳纖維布
(1) 按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布。避免在運(yùn)輸、放置、裁剪及粘貼過程中受彎折或浸水。
(2) 按工藝規(guī)定配制膠材，根據(jù)粘接膠的標(biāo)準(zhǔn)用量，計(jì)算出所涂布面積的需用量，視現(xiàn)場氣溫等實(shí)際情況，確保在適用期內(nèi)一次用完，按粘接膠使用說明規(guī)定的比例把粘接膠主劑和固化劑置于配膠容器中，用電動(dòng)攪拌器攪拌均勻。
(3) 用干燥的滾筒將浸漬膠均勻涂刷于構(gòu)件表面，進(jìn)行下層樹脂作業(yè)。300g/m2的纖維片，用量約500～600g/m2，作業(yè)方式同底涂。
(4) 粘貼碳纖維布于下層樹脂上，用專用的滾筒在碳纖維布上沿纖維方向施加壓力并反復(fù)碾壓，使樹脂膠液充分浸漬碳纖維布，消除氣泡和除去多余樹脂，使碳纖維和底層充分粘接。
及時(shí)檢查有無未密合現(xiàn)象，若有，則以美工刀順纖維方向剪開，充分注滿樹脂后壓平。
(5) 碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面方法來判斷，總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%。如有空鼓現(xiàn)象應(yīng)加以相應(yīng)處理：用刀片將碳纖維布劃開，然后采用注射器針管將調(diào)制好的粘接膠注入空鼓或氣泡內(nèi)填充至密實(shí)。在箱梁外側(cè)做碳纖維布加固的外表面浸漬樹脂固化后，在其表面再涂刷一道浸漬膠作為加厚保護(hù)層，用量為50～100 g/m2。
(6) 養(yǎng)護(hù)
粘貼碳纖維布后需自然養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，以達(dá)到初期固化，并保證固化期間不受干擾。在粘貼碳纖維布的初期固化強(qiáng)度未形成之前，碼頭上禁止機(jī)動(dòng)車通行。
(7) 表面防護(hù)。
在粘貼碳纖維并形成復(fù)合材料凝膠固化后，在復(fù)合層表面施加丙烯酸聚氨酯面漆，厚度為90μm。
4更換支座施工
4.1支架搭設(shè)
在相鄰的一組支座處搭設(shè)兩個(gè)支架，支架采用鋼管支架，上鋪跳板，在四周安裝防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。
4.2支座檢查
在施工平臺(tái)上對(duì)板梁下端支座逐一進(jìn)行檢查。
4.3梁板頂升
根據(jù)所施工橋梁的具體情況，采用梁板整體頂升更換支座的施工方案。首先根據(jù)梁板的重量選擇抬升重量大于梁板3倍的超薄千斤頂，千斤頂?shù)膫€(gè)數(shù)根據(jù)梁板的數(shù)量決定。油壓千斤頂應(yīng)保持油路良好，各串聯(lián)千斤頂油壓均勻，以免在頂升過程中出現(xiàn)不均勻頂升，千斤頂上應(yīng)安裝高度測(cè)量尺，以便可以準(zhǔn)確控制頂升高度。
為了保證頂起過程中不至于損傷梁底，在梁底與千斤頂設(shè)備接觸處用厚2cm的木板墊實(shí)，確保軟接觸密合。
在正式頂升前應(yīng)進(jìn)行試頂，以消除支撐本身的非彈性變形或沉降，試頂高度為1cm。
4.4臨時(shí)支撐
頂升到位后，在梁底安放預(yù)先準(zhǔn)備的楔形枕木及預(yù)制鋼板進(jìn)行臨時(shí)支墊，支墊要求牢固可靠，支墊過程不可放松千斤頂，還需設(shè)置橫向臨時(shí)支撐，確保穩(wěn)定性和安全。
4.5更換支座
支墊完成之后將舊的支座取出，先認(rèn)真清除原梁底不銹鋼板和鋼墊板上的銹跡及污垢，使表面露出金屬光澤，噴涂環(huán)氧防銹漆防腐。
防腐處理完成后，用水平量尺檢查支座下墊石是否平整，能否滿足安裝要求，如不平整則采用砂漿或砂輪找平，務(wù)必確保支座水平。對(duì)墊石表面的油污及浮漿表面要打磨清除干凈。
在安放新支座前，還需在原支座位置及新支座表面進(jìn)行十字定位，以確保支座更換后位置準(zhǔn)確；對(duì)于由于梁體安裝不當(dāng)或梁底表面不平整所造成的支座偏壓，可采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行脫空部位的局部填充，以保證支座全截面受壓；在安裝支座之前將四氟板支座中的四氟板表面的儲(chǔ)油槽內(nèi)的硅脂充滿，保證四氟板表面和不銹鋼表面的潔凈，不得有損傷、拉毛現(xiàn)象；同時(shí)按要求安裝支座防塵罩。全部工作做完后，先將梁底的臨時(shí)支撐解除，然后下落梁體就位。
5結(jié)束語
該大橋通過對(duì)混凝土表層缺陷處理、上部梁板粘貼碳纖維布、下部結(jié)構(gòu)支座更換等方案的落實(shí)，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的耐久性和空心板的承載力。
