桥梁加固工程粘贴碳纤维加固施工组织设计
2015-04-28
一、工程概况及施工条件根据要求
因xx存在较多裂缝，上部结构为双向板，沿桥底纵向横向粘贴碳纤维，故碳纤维布是加固质量的关建，我公司拟采用UT70-30型碳纤维片材及粘结胶产品CH-1C /CH-1A/CH-1B进行粘贴碳纤维补强加固。桥下施工不影响桥上高速公路通行，但桥下半幅有行车道，施工作业平台采用剪刀架，留出5米宽，4.5米高的行车通道，用跳板、彩条布、安全网搭设三重防护措施，防止高空坠人、坠物。保证行车安全。
二、施工方法
（一）材料特点 1、UT70-20型碳纤维材料的特点： UT70-20碳纤维单位面积重量300g/m2，其厚度0.167mm,幅宽50cm,卷材长度为100m。它和树脂胶结合成的复合材料重量轻（比重仅为钢铁的五分之一），且具有极高的抗拉强度（＞3900MPa）和弹性模量（＞2.5×105 MPa）。抗酸、抗碱、抗紫外线能力强，柔韧性好。在要求提高承载力而不允许增加过多桥梁静载的工程中特别适用。
（二）施工步骤施工准备→找平材料配制并对不平整处修复处理混凝土表面处理→底层树脂配制并涂刷→浸渍树脂或粘贴树脂的配制并涂刷→粘贴碳纤维布→表面防护
（1）施工宜在5℃以上环境温度条件下进行，并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时，采用升温处理措施。
（2）施工时应考虑环境湿度对树脂固化的不利影响。
（3）在表面处理和粘贴碳纤维布之前，按设计要求进行定位放线。
（4）树脂配制时应按产品使用说明规定的配比称量置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量，并严格控制使用时间。
1、施工准备
（1）认真阅读设计施工图，充分理解设计意图和要求。
（2）熟悉施工现场和被加强部位混凝土的实际状况，拟定施工计划。
（3）对所使用碳纤维板、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。
2、表面处理
（1）清除被补强范围内表面混凝土的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。
（2）按施工组织设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。
（3）被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，完全露出结构断面。（4）将混凝土表面清理干净并保持干燥。
3、胶粘剂配制
（1）预配制包装：在各自容器中搅动混合。将B组分加入A组分，用手持式低速电动搅拌器（最大500rpm）搅拌3分钟，使其外观均匀一致，尽可能少的带入空气。
（2）大量包装，非预配制包装：将两组分以正确的比例放入合适的混合容器中，用低速电动搅拌器正确的搅拌。当树脂和固化剂混合即为使用期的开始。混合量越大，使用时间越短。为了在较高温度下，得到更长的使用时间，可将混合的胶粘剂分成几个部分，或是在混合之前降低A、B组分的温度。
4、找平处理
（1）按规定配合比配制找平材料。
（2）混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有楞角。
（3）转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径不小于20mm。
（4）待找平材料表面指触干燥时即进行下一步工序施工。
5、粘贴碳纤维布
（1）按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。
（2）用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。待树脂表面指触干燥时即进行下一步工序施工。
（3）均匀涂刷一层浸渍树脂将碳纤维布粘贴后，用特制的滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，并使浸渍树脂充分浸透碳纤维布。滚压时不得损伤碳纤维布。
（4）在粘接剂允许的暴露时间内（视温度不同而定），将碳纤维布置于混凝土表面上。用橡皮滚筒将板压到环氧胶粘剂中，直到胶粘剂出板两边被挤出。
（5）粘贴碳纤维布时，各层碳纤维布应错开布置，各层的错开间距应为10cm，且应保证各层碳纤维布的接缝错开。
（6）当胶粘剂固化后，可以清除流出在层压板上的粘接剂的膜，最后，轻轻敲打进行碳纤维布的空鼓检验。 6、碳纤维布表面防护：拟采用环氧砂浆或聚胺脂防护油漆。
7、施工安全及注意事项
（1）碳纤维板为导电材料，使用碳纤维板时尽量远离电气设备及电源。
（2）使用与运输过程中注意避免碳纤维布的弯折。
（3）碳纤维布配套树脂的原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。
（4）树脂的配制和使用场所，应保持通风良好。
（5）现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。
三、施工安全措施
（一）、安全施工管理目标实行以项目经理为首的项目安全施工负责制，建立安全生产管理机构，制定施工现场各层管理人员的安全生产责任制，树立“管生产必须管理安全”，“谁施工谁负责安全”的原则，把施工现场的安全与生产统一起来，达到本项目的安全管理目标，即死亡为零，重伤为零，轻伤率为零。
（二）、组织保证措施安全管理组织机构，如下图： 组长：项目经理副组长：施工队长 副组长：技术负责安检工程师各施工组安检员
（三）安全施工措施
1、邻边防护：施工范围搭设全封闭式外架子，电缆线路进行围护。对人和物构成威胁的地方，必须支搭防护棚，确保人和物的安全。桥面四周设1.2米高两道护身栏，立挂密目式安全网，设挡板脚。
2、脚手架坚固、稳定，能满足施工中的各种荷载和气候条件下，不变形，倾斜，摇晃；在施工过程中，操作人员必须佩带安全带。
3、脚手架拆除由工程负责人进行拆除安全技术交底，拆除前必须清除脚手架上杂物及地面障碍物。
4、脚手架拆除时要统一指挥，上下呼应，动作协调，遵循有上而下、先搭后拆的原则，严禁上下同时作业。
5、在脚手架的拆除过程中，不得中途换人，如必须换人时，要将拆除情况交代清楚后方可离开。
6、对过往的车辆派专人指挥，并设警示牌，确保过往车辆、行人的安全。
7、满堂支架周围周围，设红色警示线和警示牌，夜间设红色警示灯。
（四）临时用电安全
1、临时配电线路按规范架设整齐。架空线采用绝缘导线，不采用塑胶软线，不能成束架空敷设或沿地面明显敷设。配电箱均搭设防护棚及设置围栏。
2、工现场内设置的各类配电箱、开关箱的安装和内部设置均应符合有关规定，箱内电器完好可靠，其选型，定位符合规定，开关电器标明用途。配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨、防尘，箱体外涂安全色标，统一编号、箱内无杂物，停止使用的配电箱切断电源，箱门上锁。
3、施工现场所用的220V电源照明，按规定布线和装设灯具，并在电源一侧加装漏电保护器，灯体与手柄坚固绝缘良好，电源线使用橡套电缆线，不准使用塑胶线、装修阶段使用安全电压。
4、电焊机单独设开关，电焊机外壳做接零接地保护，一次线长度小于5m，二次线长小于30m，两侧接线应压接牢固脚手架，结构钢筋作为回路地线，焊接线无破损，绝缘良好，电焊机设置地点防潮防雨、防砸。。
（五）机械安全
1、对现场所有的机械进行安装检测，使用中定期检测每月不少于两次。机械设备的操作人员必须经过专业培训，取得有关部门颁发的操作证、特殊工种操作证方可独立操作。
2、机械进入作业地点后，施工技术人员应向机械操作人员进行施工任务及安全技术措施交底。
（六）施工现场管理
1、严格遵守社会公德、职业道德和职业纪律。妥善处理施工现场周围的公共关系，争取有关单位和邻近群众的谅解和支持。按照建筑施工噪声管理的有关规定，积极采取措施，控制施工噪声，尽量做到施工不干扰附近居民。因抢险、抢进度或施工工艺等特殊原因而进行夜间施工，应按规定申报审批。施工期间保证道路的畅通。
2、工地建筑材料、构件、料具、废料及建筑垃圾等按平面布置定点分区分类堆放，成线成块成堆，标牌标语醒目、规范、完整、堆放整齐。易燃易爆物品应分类妥善存放。工作点的零星碎料和垃圾清运及时。
3、施工区域设标志牌分片包干到人，施工现场的各种标语牌、宣传栏，统一加工制作，字体要书写正确规范，工整美观并经常保持整洁完好。
4、施工现场各种料具按指定位置存放，并分规格码放整齐、稳固，做到一头齐，一条线，其它散料应成堆，界限清楚，不得混杂，标识明确。
5、施工现场材料保管，应依据材料性能采取必要的防雨、防潮、防晒、防火、防爆、防损坏等措施。
6、各项施工操作要做到活完料净场地清。
7、施工现场严格实行限额领料，领退料手续齐全，进出场材料要有严格的检验制度和必要的登记手续，并建立健全材料节约台账。
8、施工垃圾的垂直吊运，应采用专用垃圾吊斗，也可采取其它措施稳妥下卸，严禁凌空抛撒。施工垃圾经分类后及时外运，不能及时外运的应在适当地点设置临时堆放地点，并定期外运。
9、现场施工用水，设置收水装置和排水设施予以疏通，防止现场污水横流。
10、正确使用个人防护用品和安全防护措施。进入施工现场，必须戴安全帽，在没有防护棚或其它隔离设施的高空施工，必须系安全带。上下交叉作业有危险的出入口设防护棚或其它隔离措施。距地面2米以上作业要有防护栏杆、挡板或安全网。安全帽、安全带、安全网要定期检查，不符合要求的，严禁使用。
11、施工现场的脚手架、防护设施、安全标志和警告牌，不得随意拆动，需要拆动的，要经工地施工负责人同意。
12、施工现场的洞、坑、沟等危险处，设防护设施及明显标志。
13、施工现场设交通指示标志，夜间设红灯示警。
四、环保措施
1、遵照国家环境保护政策和当地政府环保及环卫部门对本工程项目环境保护及环卫的要求，制订本项目《环境保护及环卫管理计划》，并贯彻到整个施工活动中，严格执行环保和环卫的各项规定。
2、施工前对全体员工进行环境保护法规和环卫管理教育和学习，成立领导小组专人负责环境计划和环卫管理的落实。
3、施工现场划分责任区，指定负责人明确责任区的管理责任。
4、工地现场设置足够的临时卫生设施，做好施工现场的卫生管理工作，建筑生活垃圾要堆放在指定地点，按规定及时清理或处理。
五、交通组织及应急预案
（1）所有标识、标牌的规格、样式须依照高速公路执法总队的统一要求进行制定。
（2）设置足够的安全帽、指路牌引导车辆行驶，并随时巡视安全隔离桩、指路牌是否完整或翻倒。
（3）与交通部门配合，取得他们的支持，服从指挥，共同维护交通秩序及行车安全。
（4）在通车路段所有施工人员进入现场身穿反光标志衣，施工区域前100米处设立反光标志牌和施工沿线路段、路口必须设置醒目的慢速行驶、限速行驶安全警示标识、限高标志（限高4.5m），夜间施工必须挂上红灯。成立交通维护小组配备对讲机，统一旗语维护交通，做到不中断交通施工。
（5）、我公司设立专门的交通组织的领导机构，建立健全交通组织保障体系和保证措施。组 长：xx（133xxxxx826）副组长：xx（137xxxx0639）组 员：刘xx 石xx 郭xx 组长及副组长是交通组织的总体协调负责人；组员为现场交通组织具体实施负责人。
2、配备交通事故应急救护车辆，一旦发生交通阻塞或交通事故，交通组织人员或安全人员能迅速赶往现场进行处理。
3、在施工段落前后设置专职的安全人员,负责安全协调、指挥交通等，所有工作人员必须统一身穿安全背心，严禁任何人在车辆行驶路线上逗留。
4、在发生交通事故时立即通知高速公路执法大队，并立即设置安全标志标牌，防止连环事故发生，如果有人员受伤立即抢救伤员并送往医院，并保护好现场。
5、当发生交通事故时，立即通知相应的收费站及相关单位，让车辆改道行驶，以避免交通堵塞情况的进一步扩大。
6、专人管理施工区域防止标志筒歪倒并及扶正，夜间派专人值班检查标志、标牌摆放情况，确保交通安全。
7、为保证过往车辆的安全，拟派专人每天清洗两次标志筒及相关设施，其中早上摆放之前及15：30~16：30各清洗一次。
8、施工作业人员不得在施工作业区域外活动，不得将施工机具和物料置于控制区外，不得擅自变更控制区域的交通标志，不得扩大施工作业区。
9、服从路政执法部门的指挥，不违章作业，严禁施工人员随意进入非施工区域。
10、施工车辆进入施工区域应注意观察并主动避让正常行驶车辆。
11、施工车辆不得因施工作业污染公路路面，施工完毕，应及时清理施工现场，拆除标志标牌，恢复交通。
碳纤维修复、补强混凝土结构施工工法
近年来，结构修复、补强技术广泛应用于桥梁、隧道以及工业民用建筑中的钢筋砼梁、板、柱及剪力墙结构。特别是采用碳纤维修复补强技术时更获得具大成功，其产品性能优异，操作简单，安全可靠，与传统方法相比较，有更大的经济效益、社会效益和环境效益。某工程框架柱的加固补强，采用该项技术，取得了良好效果。
一 特点
碳纤维片材轻质高强：其抗拉强度比普通钢材高8～10倍，将它用粘结树脂与结构粘贴后形成一体，能可靠地与钢筋混凝土共同工作，有优异的补强效果，而结构自重的增加几乎可以忽略。
抗腐蚀：碳纤维能有效地防护构件的混凝土和钢筋免职受酸、碱、盐、水等介质的腐蚀。
耐老化：碳纤维与胶结构本身及经其补强的构件可以长期承受紫外线、核幅射；长期在-54～80℃下使用，强度不会降低；经加速暴露老化试验验证可历时40年性能不变；且在表面涂装后，耐用性更加突出。
保持结构原状，外形美观：碳纤维片材便于随构件原形贴附，基本不改变构件断面尺寸，贴片后表面可以涂刷、粘贴饰面材料、防火材料。
施工简便、快捷：采用传统的加固补强方法，如包混凝土法、粘钢法，均需进行大量剔凿、植筋、焊接、浇混凝土作业，碳纤维片材施工却不需要。因此，它对施工空间要求很低，便于狭窄空间作业，施工快捷，对生产、使用的干扰很小。
二 工艺原理
碳纤维片材是用抗拉强度极高的碳纤维丝“拉拔”成型，单向排列，
并经环氧树脂预浸而成的结构增强复合材料。将它用粘结树脂作为粘结剂，沿受力方向或垂直于裂缝方向粘贴在受损构件表面，粘结剂作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体。使增强贴片与原有钢筋共同受力，增大了结构抗拉或抗剪能力，能有效地提高强度、刚度、抗裂性和延性。整个工艺的关键在于碳纤维片材粘结的紧密、牢固，保证与原结构形成整体，能够共同工作。
三 适用范围
碳纤维片材修复、补强、加固适用于隧道、桥梁及各类工业民用建筑
中钢筋混凝土梁、板、柱、剪力墙结构、涵洞、衬砌、钢筋混凝土烟囱、筒仓、水池、罐体等，由于设计、施工、使用、老化或某种浸蚀、灾害造成的损坏，以及因超载所致的承载力不足。
四 主要材料
碳纤维片材的规格及性能（表略）。
底层涂料的规格及性能（表略）。
环氧腻子的规格及性能（表略）。
浸渍树脂的规格及性能（表略）。
五 主要工、机具
画线工具：墨斗、卷尺、水平议、铅锤；
切削工具：角向砂轮、锤子、凿子、钻、錾子；
碳纤维片切割工具：卷尺、钢直尺、壁纸刀；
调和涂刷工具：台秤、搅拌容器、橡胶抹子、滚筒刷子、油漆刷、搅拌器、托灰板；
工具：罗拉（专用工具）、橡胶刮板、塑料刮板；
安全用具：安全帽、安全带、防护眼镜、橡胶手套、口罩；
施工管理用器具：R量尺、温湿度计；
其它：空压机、通风设备、养护复合材料、棉纱。
六 施工工艺
工艺流程
构件表面处理 基层处理 涂底层涂料
用环氧腻子缺陷修补 贴碳纤维 养护 涂装
图1 工艺流程图
操作要点
混凝土基底处理
将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净达到结构密实部位。
检查外露钢筋是否锈蚀,如有锈蚀,进行必要处理。
对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,进行修补、复原。
裂缝修补：缝宽小于0.20mm的裂缝,用环氧树脂进行表面涂抹封闭；大于0.20mm的裂缝用环氧树脂灌缝。
将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的段差)打磨平整，修复后的段差要尽量平顺。
棱角部位,用磨光机磨圆角,圆角半径≥30mm。
对清洗过的混凝土构件进行围挡,并让其充分干燥。
刷底层涂料
把底层涂料的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器，用搅拌器搅拌均匀,一次调和量应以要使用时间内用完为准。
在底层涂料中严禁加溶剂,含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。
用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料。
涂料指触时间因气温不同,一般在3h到24h之间变化。
底层涂料固化后,在表面上有凸起部分时,要用砂纸磨光。
根据施工部位的温度、湿度选择适当的底层涂料,在气温底于5℃,相对湿度RH>85%,混凝土表面含水率>8%,有结露可能而无有效措施时,不得施工。
构件表面的残缺修补
构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,修复至表面平整。
接槎部位要用环氧腻子填补,使之平顺。在残缺修补中使用环氧树脂时,要在气温5℃以上,相对湿度RH85%,混凝土表面含水率>8%,有结露可能而无有效措施时,不得施工。
构件表面的残缺修补
构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,修复至表面平整。
接槎部位要用环氧腻子填补,使之平顺。在残缺修补中使用环氧树脂时,要在气温5℃以上,相对湿度RH8%,有结露可能而无有效措施时,不得施工。
构件表面的残缺修补
构件表面凹陷部位应用环氧腻子填平,修复至表面平整。
接槎部位要用环氧腻子填补,使之平顺。在残缺修补中使用环氧树脂时,要在气温5℃以上,相对湿度RH85%时不得施工。
碳纤维应用钢直尺与壁纸刀按规定尺寸进行切断,每段长度一般不超过6m为宜,若要使用更长的片材时,除精心防止弯折外,对脱泡、渗浸过程必须加倍谨慎操作。为防止片材在保管过程中损坏,片材的裁切数量应按当天的使用量为准。
碳纤维的纵向接头必须搭接10cm以上,且该部位应多涂粘结树脂,碳纤维横向不需要搭接。
粘结树脂的主剂与固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀,一次调和量应以在可使用时间内和完为准。
贴片前用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂,称为下涂,下涂的涂量标准如下
碳纤维片,400～
碳纤维片,500～
贴片时,在碳纤维片和树脂之间尽量不要有空气,可用罗拉(专用工具)沿着纤维方向在碳纤维片上滚压多次,使树脂渗浸入碳纤维中。
碳纤维片施工30min后,用滚筒刷均匀涂抹粘结树脂,称为上涂,上涂涂量标准如下
碳纤维片,200～
碳纤维片,300～
进行空鼓检查,并进行处理。
如需粘贴多层碳纤维,重复以上步骤。
如碳纤维片施工不符合质量标准,则需进行相应处理。其中空鼓处理方法如下：
注入粘结树脂法:在大纤维片上打开两个以上的小孔,使用注射器注入粘结树脂(或低粘度型树脂)。
割刀切入填充树脂补修法:沿纤维方向切入2～3刀,用橡胶刮板、毛刷沾上适量树脂，填进割开的缝内。
补丁修补法：当贴片完全固化后，且无法用割刀切开或注入树脂时；或出现褶皱和松弛时，应采用此方法割去不良部分，重新粘贴碳纤维片。
养护
粘贴碳纤维片后,需自然养护24h达到初期固化,应保证固化期间不受干扰。
在每道工序以后树脂固化之之前,宜用塑料薄膜等遮挡以防止风沙或雨水侵袭。
当树脂固化期间存在气温降低到5℃以下的可能时,可采用低温固化树脂,或采取有效的升温措施。
碳纤维片材粘贴后达到设计强度所需自然养护的时间
平均气温在10℃以下时, 需2周；
平均气温在10～20℃之间,需1～2周；
平均气温在20℃以上时, 需1周；
在此之间应防止贴片受到硬性冲击。
涂装
若加固补强构件需要防火时,可在树脂固化后按业主要求涂刷耐火涂层。
对加固补强构件有外观要求时,可在补强后涂刷所需色彩和质量的涂层。
涂装应在树脂初期固化后进行,并应遵守所用涂料的相关标准和施工规定。
对新材料新工艺的涂装,事前要做好充分研究,必要时应进行试验,确认后方可正式使用。
七 施工管理与劳动组织
施工管理
项目管理:负责根据加固补强
设计文件制定施工组织设计,按计划负责人力、材料、机具和资金等准备，组织施工并对工程质量、进度、安全、物资供应、生活安排、工程的交工验收及结算全面负责。
技术管理:负责为加固补强设计和技术组织措施的实现,做好技术交底、贯彻施工规程与质量标准等工作，为工序检查和隐蔽工程验收确认把关，处理施工中发生的变更和其他技术问题。
作业管理:按操作工序划分作业组,分别负责加固补强的构件打磨、涂刷树脂、缺陷修补、裂缝封闭、贴片、养护等操作过程。
八 质量要求
所有进场材料，包括碳纤维片材和胶结材料，符合质量标准，并具有出厂产品合格证，符合本工程加固补强设计要求，适合现场温度、湿度条件的材料。
碳纤维片粘贴的质量检查标准：
下涂与上涂渗入碳纤维束良好。
对裂缝必须处理:缝宽0.20mm用环氧树脂灌缝。
碳纤维片材粘结密实。
对于直径在10～30mm以下的空鼓,每平方米少于10个为合格;若每平方米在10个以上,则认为不合格,需进行修补;对于直径在30mm以下的空鼓,只要出现即认为不合格,需要进行修补。
顺纤维方向搭接长度不小于10cm。各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上,层间必须错开至少50cm。
碳纤维片材规格、贴片位置、长度、宽度、纤维方向、层数符合设计规定。
养护严格遵守自然养护的时间要求。
涂装符合合同规定或业主要求及相应的施工验收规定。
