淺析江蘇省內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，中心樁號為 K281+798.70 m，交叉形式為主線下穿，夾角為80°36′00″，橋梁全長 67.78 m，橋跨組合為 15+17+17+15（m）。該橋梁的上部結構具體為鋼筋混凝土現澆連續(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，兩側橫向懸臂各長 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。橋墩下部結構為直徑 1.5 m 的鉆孔灌注樁基礎，樁長約 25 m，中墩采用直徑為 1.2 m 的獨柱，直徑橫向設 2 塊四氟滑板橡膠支座。
項目施工人員經過振動測試，此工程式的維修加固前主要存在以下問題：橋面鋪裝破損嚴重，大面積龜裂，呈破碎狀。箱梁底板有橫向裂縫產生，縫寬介于 0.15～0.30 mm 之間，個別裂縫延伸已貫通整個底板。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。同時底板通氣孔附近有橫向裂縫產生。該橋實測豎向位移有效值介于 0.485～0.643 mm 之間，遠大于跨度為 20m 以下鋼筋混凝土梁橋的振幅標準值的允許值 0.3mm。測試該橋豎向振動優(yōu)勢頻率 2.246～6.640Hz、橫向振動優(yōu)勢頻率為 2.392Hz 時，對應的響應振感明顯。實測橋跨結構一階基頻均低于理論計算值，實測值與理論值之比為 0.92、0.93，說明該橋動力性差。橋臺支座產生較大受壓變形，支座下半部分直徑明顯大于上半部分直徑。上部結構技術狀況評定為差，為四類構件，評定為四類橋梁。
2 加固處治方案
對所有裂縫進行封閉或灌漿處理；重做橋梁伸縮縫；更換兩側橋臺支座；重做橋面鋪裝，原鋪裝層為 13～7 cm，施工圖設計改為 15 cm 厚，摻加聚丙烯纖維的鋼筋混凝土，滿足規(guī)范對橋面鋪裝的要求；針對限制裂縫發(fā)展、保證結構耐久性，提高結構的抗彎承載力，加固設計箱梁底板粘貼厚 0.167 mm 雙層碳纖維布；針對該橋振動病害，在 1、3 號墩位置各設兩根直徑 50 cm 鋼管混凝土墩，以提高該橋整體鋼度；針對鑿除橋鋪裝后，如墩頂出現病害，擬增設墩頂預應力措施進行加固處理；橋頭引道部分路面按原結構層構造、級配及工程量進行施工；更換橋梁防落物網。
3 施工工藝及質量控制
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→更換橋臺支座→箱梁粘貼碳纖維布→樁基施工→承臺施工→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
對所有寬度大于 0.15 mm 的裂縫進行灌漿處理，灌漿膠采用優(yōu)質 A 級環(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地滲透進去。無論產品本身或施工時都不摻加任何溶劑。裂縫灌注膠的性能不低于國家標準。
對混凝土表面進行處理，清除松散灰漿、砂粒、油垢，使混凝土表面保持干凈。灌縫過程中，裂縫宜處于干燥狀態(tài)。施工開始前，應先確認裂縫表面封閉膠等產品合格證、產品質量檢驗報告，各項性能應滿足表 1 的要求。當工程的裂縫灌漿量大時，應作一組試樣進行拉伸剪切強度檢驗。受檢的膠粘劑應由獨立試驗室人員在不小于 2 個包裝單位中隨機抽取。
灌縫膠必須采用已經配置好的成品，禁止現場配置。灌縫膠開始使用后，應盡快將其注入到裂縫中，并在產品規(guī)定的適用期內使用完畢。灌縫全部注滿后應按材料要求進行養(yǎng)護，待漿液固化后，拆除灌漿嘴，并對混凝土表面進行修整。
灌漿結束后，應檢查補強效果及質量。凡有不密實或重新開裂等外觀不合格的情況，應及時采取補灌等補救措施，確保工程質量。必要時可鉆芯取樣以檢查灌縫質量是否飽滿、密實，取芯數量依據相關技術規(guī)程現場確定。
3.3 裂縫封閉處理
對所有寬度小于 0.15 mm 的裂縫，無論縫寬大小，在進行裂縫灌漿過程中一并封閉，不需再做處理。對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
植筋結構膠應采用優(yōu)質 A 級改性環(huán)氧樹脂植筋結構膠，植筋膠結構應具有良好的觸變性，且具有足夠的粘結強度和耐久性，其性能應符合《混凝土結構加固技術規(guī)范》（GB50367－2006）、《混凝土結構反錨固技術規(guī)程》（JGJ145-2004）或《公路橋梁加固設計規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）的基本性能指標的要求。植筋錨固的膠粘劑其填料必須在工廠制膠時添加，嚴禁在施工現場加入。
3.4.2 施工工藝
鉆孔：孔深與錨筋埋設深度相同，孔徑比錨筋大 2~4 mm，孔位應避讓構造鋼筋，孔道應順直。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，孔內應保持干燥。
灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深 2/3 處，待插入錨筋后，膠即充滿整個孔洞。
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，插入多余的膠應清除。污物應以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并揩拭干。在膠液干固之前，避免擾動錨固鋼筋和在孔位附近有明水。
3.4.3 質量控制
施工開始前確認植筋膠的產品合格證、產品質量檢驗報告，各項性能應滿足表 1 的要求，并進行材料性能抽樣檢驗。
同規(guī)格、同型號，基本相同部位的錨栓檢驗批，做錨固抗拔承載力現場非破壞性檢驗。檢驗結果評定按照《混凝土結構錨固技術規(guī)程》（JGJ145-2004）附錄 A 錨固承載力現場檢驗方法進行。對植筋的焊接施工采取如下措施：①植筋的焊點離膠面距離不小于 10 cm；②采取降溫措施，如焊接施工時用冰水浸透棉紗布包裹植筋膠面根部鋼筋。③嚴禁對同一根植筋連續(xù)焊接，應采用循環(huán)焊接施工的方法，即對一批焊接鋼筋逐點、逐根焊接。
3.5 粘貼碳纖維布
3.5.1 碳纖維布復合材料
碳纖維片材（CFRP）應選用優(yōu)質針織單軸向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強度必須大于 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 A 級改性環(huán)氧樹脂類底膠、修補膠和浸漬膠系列。
3.5.3 施工工藝
構件表面處理→基底處理→刷底層涂料→環(huán)氧膩子缺陷修補→粘貼碳纖維→養(yǎng)護→涂裝。當正拉粘結強度達不到要求時，應將抽樣檢驗所代表部位的碳纖維復合材料全部剝落重做。
3.6 支座更換
為了確保橋梁結構安全，保證支座更換質量，加快施工進度及減少對社會的干擾，針對該橋的特點，施工必須采用計算機控制同步頂升的方法完成橋梁支座的更換施工。
施工工藝：施工平臺的搭設→支座下層的處理→計算機千斤頂的支撐力→頂升設備→梁體頂升 （以梁體位移為主要控制指標）→支座更換→落梁。
頂升過程中對本跨各梁的高程變化與支點反力狀況進行嚴格監(jiān)控，確保頂升過程中對梁體鉸縫和橋面混凝土不產生進一步的損壞。為保證支座與梁體接觸密實，梁體支點受力均勻可靠，支座更換過程中應對支座下較大空隙采用干砸混凝土或采用預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，管理部門應完善橋頭標志和標線。嚴格限制超載車輛通行，并嚴格按照車道行駛。對原有的關鍵部位裂縫定期觀測，加強養(yǎng)護管理，對外露鋼構件做好防腐處理并定期檢查。結合加固施工，在全橋部位設置位移和應變觀測點，并進行定期觀測，記錄備案，發(fā)現問題及時處理。
