公路旧桥加固技术研究与实践
2011-11-30 来源：作者：徐卫电 来源：中国鸣网
1、工程背景资料
1.1工程概况
三角岩大桥是仙清公路九大至稠树段改建工程的主要工程，是永嘉县连接各乡镇的主要干道。三角岩大桥为3×60+3×50m钢筋混凝土刚架拱桥，矢跨比为1/8，桥梁全长374.458m。九丈大桥为4×50m钢筋混凝土钢架拱桥，矢跨比为1/10，桥梁全长234.46m。两座桥梁的设计荷载等级均为：汽-20，挂-100；上部结构采用《钢筋混凝土刚架拱桥》标准图，桥面净宽：9.0（行车道）+2×1.0（人行道）m；下部结构桥墩为桩基承台基础，薄壁箱形墩身，桥台均为重力式桥台。
三角岩大桥是永嘉县连接各乡镇的主干道，超载现象严重。2009年11月19日，养护人员在现场勘察时发现三角岩大桥桥面铺装层出现通长纵向裂缝，且部分区域已下陷，对拱肋进行检查时发现部分横系梁已掉落，部分微弯板明显下挠。11月22日，永嘉县公路管理段委托浙江公路技术学院试验检测中心对三角岩大桥、九丈大桥进行检测，并邀请浙江省交通规划设计研究院设计人员赴现场对桥梁病害情况进行分析，对桥梁进行加固维修设计，12月5日开始封道施工，克服种种困难于2010年2月21恢复通车。
1.2桥梁病害情况分析
（1）上部结构
1）全桥主拱腿共有20条裂缝，其中2条裂缝超限，最大缝宽0.36mm；
2）弦杆共有19处裂缝，最大缝宽为0.2mm未超限；
3）主梁共3条裂缝，最大为0.06mm；
4）全桥微弯板均出现裂缝，其中第4跨有部分微弯板最大裂缝宽度达到1.26mm，处于破碎状态，微弯板内钢筋外露，已失去基本承受荷载作用；
5）第4跨有2处横系梁坠落，全桥横系梁横向联系已基本失效，只靠一边的角钢受力或者悬挂在两拱片间。
（2）下部结构
1）全桥墩台位置有不同程度的水侵害；
2）2＃墩左侧墩顶顶帽有开裂破损。
（3）桥面系
1）全桥桥面左右幅均有纵向裂缝贯穿整个桥面，位于拱肋上缘；
2）第4跨跨中桥面发生沉陷，桥面破损严重；
3）全桥共36条横向贯穿裂缝，其位置与腹孔微弯板拱顶位置对应。
2、桥梁主要加固技术
2.1裂缝灌浆施工
（1）施工工序
①清缝处理
1）用角磨机打磨对所有要处理的裂缝表面；
2）剔除缝口表面的松散杂物，用气压0.2MPa以上的压缩空气清除裂缝打磨范围；
3）沿缝长范围内用丙酮进行洗刷，擦清表面。
②标注灌胶底座的位置
1）根据裂缝的宽度，确定灌胶底座的间距和位置，在裂缝端部、裂缝交叉处和裂缝较宽处设置灌胶嘴，并做好标志；
2）灌胶底座的粘贴间距为：底座间距为25～40cm。
③埋设灌浆嘴
1）调和灌胶底座粘结胶，该胶应呈腻子状，按主剂和固化剂的配合比1：1进行调和，直至调和均匀为止；
2）将调和后的粘结胶涂抹在灌胶底座下底面周围；
3）将灌胶底座按标注位置顺缝粘贴在裂缝表面，并适当用力下压底座使底部粘结胶部分溢出，并包住注胶底座边缘。
④封缝
对压浆区域的裂缝，无论缝宽大小，原则上都应同时封闭，以防裂缝相互贯通而跑气跑胶。沿缝长先涂一层基液，等胶泥初凝后，再抹上一层胶泥，并除气泡抹平，等胶泥初凝后，表面用基液涂刷二度。
⑤密封检查（气检）
等封缝材料固化后，沿缝涂刷一层肥皂水，并从灌浆嘴中通入气压为0.2MPa的压缩空气，检查缝的密封效果。对漏气部位进行补封处理。
⑥配浆
浆液配制：根据现场施工的实际情况，进行化学灌浆的配置，其安全性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）的规定。
⑦灌浆
1）往专用低压灌注容器中注入事先计算好的灌浆量；
2）逐一将低压灌注容器安装至灌浆嘴，用橡皮筋施加压力；
3）竖向、斜向裂缝压浆应自下而上进行；
4）观察胶水注入量，加压后前2小时每20分钟观察一次并作记录，若注射器中的胶水注完立即补充胶水并判断是否与预先计算灌浆量是否有出入；
5）加压24小时后拆除注射器，记录最终注胶量；
6）当注入裂缝的修补胶达到7d固化期时，应采用取芯法对注奖浆效果进行检验，芯样检验应采用劈裂抗拉强度测定方法。
⑧养护
灌缝完毕后，养护一昼夜，等待树脂固化。若温度过低，则相应延长养护时间。
2.2粘贴钢板（压力注胶法）
（1）工艺流程
粘钢区域混凝土表面处理→钻孔植埋螺杆→待粘贴钢板打孔与表面处理→安装钢板→封边→灌注结构胶→钢板表面防腐处理。
（2）施工工序
①表面处理，根据设计图纸的要求并结合现场测量定位，在需粘贴钢板加固混凝土表面放出钢板位置大样，凿除需粘钢混凝土表面的表层砂浆2~5mm，使粗骨料外露，表面不平的地方应用尖凿轻凿整平，再用钢丝刷清除表面浮浆，剔除表层疏松物，最后用无油压缩空气吹除表面粉尘，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦试表面。
②植埋螺栓，依照设计图纸的要求，放出需钻孔的位置，用钢筋混凝土保护层测试仪查明混凝土钢筋布置，然后钻孔。应避免钻孔打孔时碰及钢筋，用压缩空气清理孔内浮尘，再用丙酮清孔，在孔内灌注三分之二孔深的结构胶，用丙酮清洗螺栓，之后安装锚固螺栓，要求埋设牢固，具有可靠的抗拔力，以保持粘贴钢板时有效地加压，同时还可以帮助钢板克服剪切，有利于粘贴的耐久作用。
③钢板打孔与表面处理，依据现场混凝土上的实际放样进行粘贴钢板下料，并依据现场植埋的螺杆，先对待粘贴的钢板进行配套打孔，然后对钢板的粘贴面用钢丝刷磨机或磨光砂轮机进行除锈和粗糙处理，打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直。用丙酮清洗混凝土表面和钢板粘贴面。
④安装钢板：将钢板固定在螺栓上，并保证钢板与混凝土表面的间隙在3mm以上，以确保灌注胶层的厚度。加固用钢板条尽量采用通长布置，若下料长度小于最大粘贴钢板长度，应用两条钢板对接焊成整体，焊接施工必须在打孔前完成。要求焊接断面强度不低于钢材本身强度，同一条钢板最多允许有1个焊接面。打孔位置应距离焊点不小于10cm。
⑤封边：将注入嘴粘结在钢板的注入孔上，再在钢板角点处及钢板边缘插入排气管，排气孔间距30~40cm，在螺杆上罩上盖碗，然后用钢板封边胶封闭钢板边缘，完成封边。注入嘴布置间距为50~60cm。
⑥灌注结构胶：待封边胶固化后，用泵将粘钢灌注胶从注入嘴灌注到钢板和混凝土的空隙中，灌注工作持续到所有排气管均有胶液流出。在灌注过程中，用橡皮锤敲打钢板以确认是否
灌注密实。要求灌胶之前先通气试压，以不小于0.1MPa的压力将粘钢灌注胶从注入嘴压入，当排气孔出现胶液后停止加压，以钢板封边胶堵孔，再以较低压力维持10分钟以上。
2.3植筋
（1）工艺流程
钻孔→清理钻孔→灌胶→插入锚筋。
（2）施工工序
1）钻孔：孔深与锚筋埋设深度相同，孔径比锚筋大2～4mm，孔位应避让盖梁内钢筋，孔道应顺直。
2）清理钻孔，孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。
3）灌胶：将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入锚筋后，胶即充满整个孔洞。
4）插入锚筋：锚筋插入前应清除插入部分的表面污物，并须插到孔底，孔口多余的胶应清除，污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。
5）在胶液干固之前，避免扰动锚固钢筋和在孔位附近有明水。
3、结语
公路旧危桥加固、维修任务十分繁重，全部重建的思想既不现实，也不科学。实践证明，采用适当的加固技术和拓宽措施，对恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要，是可行的。分析病害产生的原因可以帮助我们寻找防治病害的措施，从而保证行车的安全性、舒适性、桥梁的耐久性及投资效益。
