某大桥桥梁加固方案探讨
2015-06-09
0工程简介
某桥于2009年建成通车，后因桥梁长期过往超载土石方车辆，2012年发现桥梁出现支座变形、预应力板有渗水等缺陷。该桥梁总长240.00m。本桥上部结构采用20m预应力钢筋混凝土空心板，下部结构采用柱式墩台、桩基础。
修补前存在缺陷：中幅一预应力板处有渗水现象。支座部分变形严重，发现有明显的损伤状况。部分结合部位由于长期荷载作用下产生裂缝，混凝土破损处钢筋锈蚀严重，所有支座钢垫板外露部位锈蚀严重，雨水渗漏导致四氟板支座钢垫板锈蚀。
该桥梁主要加固内容为混凝土表层缺陷处理、上部梁板粘贴碳纤维布、下部结构支座更换等。
1混凝土缺陷修补
1.1混凝土破损区域的清理及修补
（1）混凝土破损区域的清理
蜂窝、麻面、松散、空洞、破碎、剥落、夹砂等损伤部位及钢筋外露区域，采用高速射水法将松散、污损的部位清除，使该部位露出坚硬密实的部分，并保证该部位无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等影响效果物质。
（2）混凝土破损区域的修补
对清理好的混凝土破损、露筋区域采用树脂型修补砂浆进行修补，使该区域达到密实平整。
修补施工工序：
a. 改性环氧砂浆修补
首先将缺损部位表层劣质混凝土凿除，直至露出新鲜、密实混凝土，剔除修补结合面的表层浮石，清除修补面的油污以及一切附着物，修补结合面凿毛凿平、整齐划一，对小面积修补需在修补区边缘凿一道2～3cm深、3～5cm宽的齿槽；对外露的钢筋表面进行人工除锈防锈处理并采用高压水枪冲洗干净；在保持结合面干燥的情况下，刷涂一层环氧树脂胶液，并立即摊铺环氧砂浆，用力压平抹光。
b. 环氧混凝土修补
孔洞以及深度超过6cm的深层疏松区拟按下列方法进行修补：
首先将疏松区劣质混凝土凿除，其周边宜凿成规则的多边形，开凿范围以见新鲜、凿实混凝土为止，开凿区以及孔洞的四周边宜做成台阶状，台阶高差不小于3cm为宜；剔除修补结合面（开凿后的表面）的表面浮石，并用高压射流技术清洗开凿表面；在保持结合面干燥的情况下，涂刷二层环氧树脂胶液后，立即立模浇筑环氧混凝土并振捣密实，自然养护7天后，用环氧胶液在纵横向分批涂抹二度。
2墩台裂缝封补
裂缝修补的基本原则：
对桥梁裂缝进行处理的基本原则是：对于宽度大于或等于0.20mm的裂缝，采用注浆修补法；对于宽度小于0.20mm的裂缝，直接采用封闭的方法。
2.1注浆封缝
对于大于0.20mm的裂缝，采用注浆补缝方法，其材料、机具及补缝办法如下：
注浆补缝材料及机具：注浆补缝需要采用T型活塞式弹力补缝器、TQ型注浆嘴、TK型注缝胶、TZ型封缝胶及其他一些辅助材料和机具。其主要工艺如下：
（1）确定注浆嘴位置，并预先贴上胶布，按裂缝越细小间距越小的原则布置，一般在10～15cm之间，一条缝至少布置两个注浆嘴。
（2）配制封缝用胶，用刷子涂刷在裂缝上，封闭裂缝。
（3）揭去设嘴处的胶布，以粘嘴用胶将注浆嘴跨缝粘牢。
（4）待粘胶嘴硬化后，重新在注浆嘴处及裂缝上补刷一次封缝用胶以达到不漏浆的要求，特别注意注浆嘴接缝处的封闭。对于空心板如板裂裂缝上升至空心部，应进行两次注浆处理。
（5）开始注浆前，先配制注缝浆，配制要适量，一次用完。
（6）将补浆器出浆嘴插入注缝浆液中，提升活塞吸入浆液。将补缝器插到注浆嘴上，拉紧手环使皮筋伸长，将手环架在活塞后座上。利用皮筋的弹力，推进活塞使浆液压入裂缝。
（7）观察相邻的主浆嘴，当流出浆液时，说明两嘴间已注入浆液，松开手环，将补缝器移至另一个注浆嘴上使用。
（8）全部裂缝注完后，第二天就铲除注浆嘴和封缝材料，清理裂缝表面。用白水泥和ZV胶调成与混凝土一样的颜色，涂刷在裂缝表面。
2.2封闭裂缝
对于小于0.20mm的裂缝，采用ZV型修补胶与水泥配制成聚合物水泥浆直接涂刷在裂缝表面进行封缝，其施工方法是：
（1）先清除混凝土表面的粉尘、油污，用水湿润混凝土表面；
（2）配制聚合物水泥浆，配制时尽量将颜色调到与原混凝土接近。第一层稀一些，ZV修补胶：水泥=1:0.8；以后基层干一些，ZV修补胶：水泥=1：1；
（3）涂刷，一般涂3～4遍，前一遍干后再涂一遍，涂刷方向前后两次互相垂直。
3粘贴碳纤维加固
3.1 施工工艺流程
粘贴碳纤维布施工工艺流程如图所示。
3.2 施工准备
对所使用碳纤维片材、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。
3.3混凝土表面处理
清除横梁表面劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。对裂缝进行灌缝或封闭处理。被粘贴的混凝土表面打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质，直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处进行倒角处理并打磨成圆弧状，圆弧半径不小于20mm。最后把混凝土表面清理干净并保持干燥。
3.4 涂刷底胶
按照产品生产厂提供的工艺规定配制底胶；然后采用滚筒刷将底胶均匀涂抹于混凝土表面，底胶表面指触干燥后，尽快进行下一道工序的施工。若当天未粘贴碳纤维布时，第二日应用干布擦拭已固化的底胶表明，并让其自然风干后才可进行下到工序。
3.5找平处理
对混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整，不留有棱角。转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧，半径不小于20mm。待找平材料指触干燥后进行下一道工序的施工。
3.6粘贴碳纤维布
(1) 按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。避免在运输、放置、裁剪及粘贴过程中受弯折或浸水。
(2) 按工艺规定配制胶材，根据粘接胶的标准用量，计算出所涂布面积的需用量，视现场气温等实际情况，确保在适用期内一次用完，按粘接胶使用说明规定的比例把粘接胶主剂和固化剂置于配胶容器中，用电动搅拌器搅拌均匀。
(3) 用干燥的滚筒将浸渍胶均匀涂刷于构件表面，进行下层树脂作业。300g/m2的纤维片，用量约500～600g/m2，作业方式同底涂。
(4) 粘贴碳纤维布于下层树脂上，用专用的滚筒在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并反复碾压，使树脂胶液充分浸渍碳纤维布，消除气泡和除去多余树脂，使碳纤维和底层充分粘接。
及时检查有无未密合现象，若有，则以美工刀顺纤维方向剪开，充分注满树脂后压平。
(5) 碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面方法来判断，总有效粘结面积不应低于95%。如有空鼓现象应加以相应处理：用刀片将碳纤维布划开，然后采用注射器针管将调制好的粘接胶注入空鼓或气泡内填充至密实。在箱梁外侧做碳纤维布加固的外表面浸渍树脂固化后，在其表面再涂刷一道浸渍胶作为加厚保护层，用量为50～100 g/m2。
(6) 养护
粘贴碳纤维布后需自然养护24小时，以达到初期固化，并保证固化期间不受干扰。在粘贴碳纤维布的初期固化强度未形成之前，码头上禁止机动车通行。
(7) 表面防护。
在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后，在复合层表面施加丙烯酸聚氨酯面漆，厚度为90μm。
4更换支座施工
4.1支架搭设
在相邻的一组支座处搭设两个支架，支架采用钢管支架，上铺跳板，在四周安装防护网进行防护。
4.2支座检查
在施工平台上对板梁下端支座逐一进行检查。
4.3梁板顶升
根据所施工桥梁的具体情况，采用梁板整体顶升更换支座的施工方案。首先根据梁板的重量选择抬升重量大于梁板3倍的超薄千斤顶，千斤顶的个数根据梁板的数量决定。油压千斤顶应保持油路良好，各串联千斤顶油压均匀，以免在顶升过程中出现不均匀顶升，千斤顶上应安装高度测量尺，以便可以准确控制顶升高度。
为了保证顶起过程中不至于损伤梁底，在梁底与千斤顶设备接触处用厚2cm的木板垫实，确保软接触密合。
在正式顶升前应进行试顶，以消除支撑本身的非弹性变形或沉降，试顶高度为1cm。
4.4临时支撑
顶升到位后，在梁底安放预先准备的楔形枕木及预制钢板进行临时支垫，支垫要求牢固可靠，支垫过程不可放松千斤顶，还需设置横向临时支撑，确保稳定性和安全。
4.5更换支座
支垫完成之后将旧的支座取出，先认真清除原梁底不锈钢板和钢垫板上的锈迹及污垢，使表面露出金属光泽，喷涂环氧防锈漆防腐。
防腐处理完成后，用水平量尺检查支座下垫石是否平整，能否满足安装要求，如不平整则采用砂浆或砂轮找平，务必确保支座水平。对垫石表面的油污及浮浆表面要打磨清除干净。
在安放新支座前，还需在原支座位置及新支座表面进行十字定位，以确保支座更换后位置准确；对于由于梁体安装不当或梁底表面不平整所造成的支座偏压，可采用结构胶进行脱空部位的局部填充，以保证支座全截面受压；在安装支座之前将四氟板支座中的四氟板表面的储油槽内的硅脂充满，保证四氟板表面和不锈钢表面的洁净，不得有损伤、拉毛现象；同时按要求安装支座防尘罩。全部工作做完后，先将梁底的临时支撑解除，然后下落梁体就位。
5结束语
该大桥通过对混凝土表层缺陷处理、上部梁板粘贴碳纤维布、下部结构支座更换等方案的落实，增强了结构的耐久性和空心板的承载力。
