澄邁縣東山大橋維修加固技術(shù)的探討

摘 要:本文主要對(duì)位于海南省澄邁縣永發(fā)鎮(zhèn)境內(nèi)海揄中線K35+820處東山大橋的維修加固施工過(guò)程及其質(zhì)量控制措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:東山大橋 裂縫 施工方法 維修加固

中圖分類(lèi)號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(b)-0132-02

1 橋梁概況

東山大橋位于海南省澄邁縣永發(fā)鎮(zhèn)境內(nèi)海揄中線K35+820處，跨越南渡江。由前蘇聯(lián)專(zhuān)家協(xié)助華南公路工程指揮部第一工程局于l954以年5月完工。該橋上部結(jié)構(gòu)為雙懸臂梁帶掛梁，跨徑組合為12.6m+11×33m+12.6m，橋?qū)?.95rn+7.0m(行車(chē)道)+0.95m，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式混凝土實(shí)體橋墩，明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)或管樁基礎(chǔ)。全橋位于直線上，橋面縱坡0.25，橫坡l.5%。原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車(chē)一10，拖-60。由于歷史原因，該橋的設(shè)計(jì)竣工資料缺乏。

2 主要病害

1)主梁混凝土開(kāi)裂、破損，鋼筋外露、銹蝕。全橋裂縫70余條，總長(zhǎng)218m，較多裂縫寬度大于0.5mm;梁體破損104處;露筋普遍銹蝕。

2)主梁支座損壞、在汽車(chē)活載反復(fù)作用下主梁局部開(kāi)裂、混凝土被壓碎。

3)掛梁牛腿外包鋼板銹蝕嚴(yán)重。

4)橋面伸縮縫堵塞嚴(yán)重，伸縮功能失效導(dǎo)致橋面鋪裝開(kāi)裂。

5)橋面泄水孔設(shè)置不合理導(dǎo)致主梁污損、鋼筋銹蝕。

3 主要病害機(jī)理分析

檢測(cè)出的混凝土表層缺陷，如蜂窩、破損、麻面、空洞、露筋銹蝕、吐剝落等多為施工原因造成:如混凝土在澆筑過(guò)程中振搗不密實(shí)，模板縫隙過(guò)大，水泥砂漿流失會(huì)造成蜂窩;模板表面不光滑且潤(rùn)溫不夠，致使構(gòu)件表面砼內(nèi)水分被吸會(huì)造成麻面現(xiàn)象;而澆筑時(shí)鋼筋保護(hù)層墊塊移位，鋼筋緊貼模板，保護(hù)層硅漏振或振搗不密實(shí)會(huì)產(chǎn)生露筋情況。

結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫按時(shí)間可分為施工期間產(chǎn)生的裂縫和運(yùn)營(yíng)期間產(chǎn)生的裂縫;按受力類(lèi)型可分為主受力裂縫(汽車(chē)荷載作用產(chǎn)生的裂縫，分析表明跨中有受力裂縫)和非主受力裂縫(溫度、砼收縮徐變、偶然荷載、施工等非汽車(chē)荷載作用產(chǎn)生的裂縫)。

4 維修加固設(shè)計(jì)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，結(jié)合北京公科固橋技術(shù)有限公司2004年11月的檢測(cè)報(bào)告和西南交通大學(xué)2007年1月的專(zhuān)向檢測(cè)報(bào)告，維修加固設(shè)計(jì)方案如下:

1)上部主梁裂縫≥0.15mm者，采用“必可法”灌注改性環(huán)氧樹(shù)脂膠封閉;小于0.15rnm的裂縫用改性環(huán)氧樹(shù)脂膠反復(fù)涂抹封閉。

2)對(duì)主梁破損露筋部位的裸露鋼筋進(jìn)行除銹、涂漆防護(hù)，坑槽用環(huán)氧砂漿抹平。

3)損壞的主梁支座根據(jù)破損程度確定進(jìn)行修復(fù)或更換(采用扁平千斤頂頂升更換)。

4)在雙懸臂梁梁肋、懸臂(含牛腿)以及掛梁的下緣及內(nèi)外側(cè)面(高度50cm)粘貼2層300g/m2縱向碳纖維布，增強(qiáng)其承載能力。

5)在雙懸臂梁的(根部)墩頂負(fù)彎矩區(qū)設(shè)置(依據(jù)計(jì)算分析確定鋼束數(shù)量)體外預(yù)應(yīng)力鋼束，限制墩頂負(fù)彎矩區(qū)裂縫發(fā)展且適當(dāng)提高主梁的承載能力。

6)采用淺埋式鋼伸縮縫更換橋面的U型鐵皮簡(jiǎn)易伸縮縫。

7)對(duì)破損的橋面鋪裝、人行道欄桿進(jìn)行修補(bǔ)。

8)更換全橋泄水管。

經(jīng)過(guò)以上方案加固整治后，橋梁承載能力得以恢復(fù)并適當(dāng)提高，可滿足現(xiàn)行公路一II級(jí)設(shè)計(jì)荷載要求，基本能滿足目前的交通需求。

5 主要施工方法

5.1 懸臂梁表面整修

清除被加固范圍內(nèi)梁體表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土新鮮層，用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。然后對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨整平，除去浮漿、油污等雜質(zhì)，直至露出結(jié)構(gòu)新鮮層，并保持干燥。直角部份整修成圓弧(R=3cm)，避免碳纖維貼布因彎角過(guò)小而損傷。

5.2 底涂作業(yè)

(1)施工具備條件

①確認(rèn)混凝土表面干燥無(wú)油污，無(wú)粉塵(室外施工不可結(jié)露水);

②施工溫度控制在5～35℃之間，濕度80%以下:

③低溫時(shí)施工性較差，自然風(fēng)干時(shí)間加長(zhǎng)，須注意整體進(jìn)度的搭配。

(2)底涂主劑，硬化劑均勻混合

主劑、硬化劑按規(guī)定的重量混合，誤差控制于3%以?xún)?nèi)，在干凈的容器內(nèi)均勻攪拌3分鐘，且每次混合量控制在可使用時(shí)間以?xún)?nèi)的使用量，不要混合過(guò)多，以免浪費(fèi)。

底涂要堅(jiān)向、橫向均勻涂抹于混凝土上，如底涂被混凝土吸收，須再涂一遍，直到表面全部充滿為止。

底涂自然風(fēng)干期間避免被水，灰塵污染，做必要的防護(hù)。

5.3 下層積層樹(shù)脂作業(yè)

施工條件確認(rèn)同底涂作業(yè)用滾筒在積層樹(shù)脂可使用時(shí)間內(nèi)，縱、橫向均勻涂刷，用量控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)土25%以?xún)?nèi)。下層積層樹(shù)脂與底樹(shù)脂以顏色區(qū)分，不可混用。

溫度較低時(shí)，積層樹(shù)脂流動(dòng)性差，碳纖維貼布粘貼時(shí)會(huì)有蛇行現(xiàn)象，可于使用前調(diào)整積層樹(shù)脂溫度，改善作業(yè)性。

5.4 粘貼碳纖維布

依放線位置粘貼碳纖維布，如有皺折或翹起，輕壓使貼片密貼。用滾筒壓擠貼片使貼片與積層樹(shù)脂充分結(jié)合，井進(jìn)行脫泡作業(yè)。

及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)有未密合現(xiàn)象，以美工刀順纖維方向切開(kāi)，充分注滿積層樹(shù)脂，并加以壓平。

5.5 上層積層樹(shù)脂作業(yè)

碳纖維布粘貼后，及時(shí)縱、橫向均勻涂刷上層積層樹(shù)脂，自然風(fēng)干結(jié)合。下層積層樹(shù)脂因蓋于貼片底部，自然風(fēng)干較慢，以手觸摸不粘手，且下層和層樹(shù)脂己確實(shí)風(fēng)干，才可再進(jìn)行第二層貼片，不可未風(fēng)干連續(xù)作業(yè)。

風(fēng)干過(guò)程須適度防護(hù)，避免被水，灰塵，雜物所污染。

碳纖維布表面，依設(shè)計(jì)要求噴一層水泥膠砂進(jìn)行防護(hù)。

①合格判定標(biāo)準(zhǔn):用小錘輕輕敲擊的方法檢查碳纖維布與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量，有效粘結(jié)面積要求不小于95%。

②不合格處理方式

空鼓部位，順著纖維方向切開(kāi)，注入積層樹(shù)脂填滿并壓平，外部再補(bǔ)上上層積層樹(shù)脂，如氣泡皺折無(wú)法切開(kāi)，不良品位整片切除，并補(bǔ)上新的碳纖維貼片且與舊的碳纖維貼片應(yīng)有200mm以上的交接，才可確保設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

6 混凝土缺陷處理

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，檢查原橋混凝土狀況，將蜂窩、麻面、露筋等混凝土表面缺陷狀況標(biāo)明并做好記錄，報(bào)監(jiān)理工程師檢查后，進(jìn)行相應(yīng)處理。

處理時(shí)先鑿除缺陷部位松動(dòng)混凝土，用鋼刷打磨，用壓縮空氣吹去浮塵，對(duì)露筋部的鋼筋除銹處理，然后用K-801膠泥進(jìn)行填補(bǔ)。

7 體外無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束施工

體外無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束工程是本項(xiàng)目比較有特點(diǎn)的工程，與其它加固方法不同的是，它屬于主動(dòng)加力并改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力工程的施工質(zhì)量直接影響到本加固工程的加固效果。

體外預(yù)應(yīng)力方法是一種主動(dòng)加固技術(shù)。其操作筒單，對(duì)原結(jié)構(gòu)損傷小，不影響交通，節(jié)省投資，能顯著提高結(jié)構(gòu)的抗彎承載能力和抗裂度，減少結(jié)構(gòu)的撓度、改善結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在橋墩兩側(cè)布置3φj15.24皿規(guī)格的高強(qiáng)低松馳鋼絞線束。預(yù)應(yīng)力錨具為BM15-3、BMI5P-3兩種類(lèi)型。鋼絞線采用公稱(chēng)直徑15.24m伽、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa的高強(qiáng)低松馳鋼絞線，公稱(chēng)面積14mm2，彈性模量1.95×105MPa，張拉控制應(yīng)力0.645Ry，即單根鋼絞線張拉力為168kN。

無(wú)粘結(jié)鋼絞線作為后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋使用，是國(guó)際上較新應(yīng)用的技術(shù)?；炷香@孔作為無(wú)粘結(jié)鋼絞線管道并穿過(guò)鋼絞線進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，鋼絞線全挺范圍均可相對(duì)混凝土位移，受力明確，易于檢查。

1)施工準(zhǔn)備

針對(duì)本加固工程的具體要求，編制預(yù)應(yīng)力專(zhuān)項(xiàng)施工組織設(shè)計(jì)，保證預(yù)應(yīng)力與非預(yù)應(yīng)力之間相互密切配合。

結(jié)合設(shè)計(jì)技術(shù)交底，根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，對(duì)預(yù)應(yīng)力施工圖進(jìn)行全面的深化，繪制預(yù)應(yīng)力筋鋪放圖、張拉端節(jié)點(diǎn)詳圖、制作施工技術(shù)參數(shù)表。

無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線經(jīng)包涂成型后，在專(zhuān)用場(chǎng)地內(nèi)根據(jù)鋪放圖和技術(shù)參數(shù)表用砂輪切割機(jī)進(jìn)行斷料、分類(lèi)、編號(hào)，并同時(shí)對(duì)張拉端進(jìn)行剝皮〈剝?nèi)E)、去泊處理，制作完成后按進(jìn)度分批運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)。按設(shè)計(jì)要求，安裝好錨具、錨墊板、螺旋筋及張拉設(shè)備、工具，對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行檢查、校準(zhǔn)。

2)預(yù)應(yīng)力施工工藝流程

放樣→鉆孔→安裝錨箱→預(yù)應(yīng)力錨具矢高、數(shù)量檢查→無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿布→預(yù)應(yīng)力筋張拉→張拉端預(yù)應(yīng)力筋切割→安裝錨具保護(hù)套。

無(wú)粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)是近幾年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，在我國(guó)橋梁維修加固施工中應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng)，因張拉工藝簡(jiǎn)捷、可靠，在橋梁加固及大型公用建筑的維修改造中具備廣泛的使用價(jià)值。

8 結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的加固手段和技術(shù)在本工程都采用了，該工程在橋梁加固領(lǐng)域中具有一定的代表性，多種施工技術(shù)和新材料的應(yīng)用體現(xiàn)了本加固工程的設(shè)計(jì)、施工水平。如采用自密實(shí)混凝土很好地解決了齒板A、B的混凝土入倉(cāng)和密實(shí)問(wèn)題，充分說(shuō)明了高新技術(shù)在工程中的重要性，檢測(cè)結(jié)果證明:加固施工達(dá)到設(shè)計(jì)加固效果。

東山大橋維修加固工程于2007年4月開(kāi)工，2007年10月完工。經(jīng)過(guò)4年多的行車(chē)運(yùn)營(yíng)，該橋裂縫病害沒(méi)有明顯的擴(kuò)展，行車(chē)效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1]公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).JTGBOl-2003.