花崗巖石材欄桿修復加固

張豐

摘 要：本文結合太倉某橋花崗巖欄桿修復加固實例，詳細說明了復合纖維加固系統的應用，在保證欄桿安全、美觀的情況下，對石材欄桿病害予以處理，解決了石材欄桿加固的難題，從而指導類似工程項目施工。

關鍵詞：花崗巖 石材欄桿 復合纖維加固

中圖分類號：TU5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

石材欄桿在近幾年橋梁工程中應用廣泛，因其造型美觀大方，結構厚重耐用，沒有金屬欄桿年久生銹的缺點，廣受建設單位和設計單位的歡迎。雖然石材欄桿已用于橋梁欄桿近千年，但受安裝施工、伸縮變形及不可預料的影響，造成花崗巖石材欄桿的斷裂、倒塌和墜落，造成災難事故。本文結合太倉某橋花崗巖欄桿病害問題，對花崗巖石材欄桿修復加固進行交流和探討。

1 欄桿病害概況及病害分析

1.1 欄桿病害概況

太倉市某橋位于G204國道上，橋長420m，欄桿均采用花崗巖材料制作而成，欄桿立柱由于受各種外力作用，導致多處欄桿立柱柱身部位花崗巖石材出現斷裂情況，如圖所示。

1.2 病害存在的危害及事故實例

金華某橋和東關大橋，新聞報道的嘉興紫陽橋、石家莊子龍大橋都受強風或碰撞損毀。

1.3 病害原因分析

1.3.1欄桿榫頭斷裂、脫臼

設計時考慮外觀效果較多，欄桿采用雕刻石板，由于強風形成荷載，柱子根部的榫頭無法承受過大阻力而斷裂，所以被吹倒。

1.3.2安裝不安全

花崗巖石材欄桿安裝，多以榫接輔以水泥、水泥砂漿，石材易裂易斷，加工尺寸不到位，榫頭太淺，粘接材料強度不足，導致欄桿不夠結實。

1.3.3立柱、橫桿斷裂、脫臼

預留伸縮縫沒有與下部結構伸縮縫對應并貫通，或考慮線型美觀，造成超出允許偏差，橋梁在熱脹冷縮后，部分位置開裂、脫臼，形成不安全因素，在狂風、碰撞時易倒塌、墜落，危及行人、車輛安全。

2.欄桿病害處理及加固方案

2.1 欄桿加固意圖

欄桿出現的斷裂、脫臼現象易引發安全事故，修復加固欄桿需要：1）修復斷裂部位；2）恢復傾倒立柱，使連接部位在允許誤差范圍內，對連接部位進行約束加固，解決脫臼問題；3）加強立柱抗傾覆能力，免受外力損毀。

2.2 欄桿加固方案簡述

采用美國原裝TYFO?FIBRWRAP?復合纖維材料和鋼板組合加固施工方案，花崗巖石材斷裂部位裂縫灌注環氧樹脂，地面鉆孔種植Φ10化學錨栓，粘貼錨固鋼板后，再粘貼復合纖維材料約束加固，加固后面層刷涂與花崗巖相匹配的特殊涂料。

2.3 欄桿加固示意圖

2.4 欄桿加固施工工藝

2.4.1裂縫灌注處理

a、裂縫的檢查及清理

對修補的裂縫進行詳細的檢查、記錄，對縫口兩旁密封部分除污去塵，利用氣壓清除槽內浮塵。

b、埋設灌漿嘴

清理后，用封縫膠騎縫埋設、粘貼灌漿嘴，間距沿縫25-40cm為宜，至少必須有一個排氣孔和進漿孔，也可離裂縫盡頭10-20mm預留（不密封），以便查看灌漿效果。

c、灌漿

①灌注膠的配制：將灌注膠按規定配比配合、攪拌均勻，一次能用完一整套包裝的量時不必稱量，全部混合即可。初始配制時粘度低，配制后應立即灌注，且要少量配制，配好的漿液應在1.5小時內用完，可根據縫的寬度、深度、使用溫度及注漿時的進漿速率、進漿量來調整漿液的一次配漿量。②灌漿工藝：先用氣壓縮空氣將裂縫吹干凈，灌漿順序自下而上，由一端向另一端依次連續進行。

2.4.2種植化學錨栓

定位：按設計要求標示化學錨栓鉆孔位置。鉆孔：鉆孔采用電錘沿已標記好的位置進行鉆孔直規定深度。清孔：檢查孔深、孔徑合格后將孔內粉塵用壓縮空氣吹出，然后用毛刷、棉布將孔壁刷凈。種植化學錨栓：化學藥劑放入孔內后，用電錘將錨栓旋轉或錘擊方式植入。

2.4.3粘貼鋼板

1根據圖紙所要求的尺寸下鋼板料。2根據化學錨栓的分布，在鋼板相應位置鉆孔。3清理粘鋼花崗巖結構面。用角磨機或鋼絲刷打磨花崗巖表面。清理花崗巖表面浮塵。4鋼材粘貼面，需要進行除銹和粗糙處理，用砂輪磨光機打磨出金屬光澤。5嚴格按照配比配制結構膠，攪拌均勻后方可使用，一次配膠量不宜過多。6用小鏟刀將配制好的結構膠均勻涂抹在鋼材表面和砼表面上，抹膠厚度1—2mm，中間厚，邊緣薄。將鋼材粘貼到砼表面，粘貼到位后，立即上緊錨栓，使膠從鋼材邊緣擠出，同時要不斷清理擠出的膠。

2.4.4粘貼TYFO復合纖維材料

1）基層處理

清理待粘貼的位置，用結構修補膠補平，再磨光使之平整，粘貼前清除結構表面的結露和凝水，使其干燥。

2）配制特種環氧樹脂和浸潤纖維布

按比例混合環氧樹脂A和B組份，用低速機械攪拌約5分鐘，期間溫度應控制在5-28度之間。按圖紙尺寸裁剪TYFO SEH51纖維布，并用TYFO專用樹脂浸透均勻。

3）復合補強層的施工

將待加固的結構表面涂刷底層樹脂。在規定的時間內，將浸透的纖維布粘貼在圖紙位置，纖維布經向（主纖維方向）搭接長度不得小于150mm。對復合補強層進行檢查，氣泡必須在樹脂硬化前排出，纖維布必須和基層緊密附著。在樹脂硬化前進行拉毛撒砂，增加表面粗糙度，利于二次涂裝。復合纖維布24小時即可達到設計強度的80%，48小時將完全硬化，可以進行加載使用。

2.4.5表面涂裝

配置與花崗巖大理石顏色一致涂料對加固部位進行表面涂裝。

3 欄桿加固特色材料

TYFO復合纖維材料是本次欄桿修復中采取的獨特而有效的方法。將纖維復合材料布包裹欄桿結合部位，并通過錨栓、鋼板修復，使修復后的欄桿連接成一個整體，且不影響美觀。纖維復合材料的物理力學性能和特點：輕質、高強、高模、抗裂、耐腐蝕、耐久等特性，使它用在梁、板、柱、墻及管結構中的功效和增強磚木結構的壓彎穩定性，以及在鋼結構的防腐抗銹等方面已為廣泛的實驗和大量的工程實例所證實。使欄桿恢復原有性能，提高抗傾覆能力，實現花崗巖石材欄桿修復的防護目的。

4 綜述

針對花崗巖石材欄桿橋梁存在的病害，采用TYFO復合纖維材料，以防斷裂傾覆、防脫臼墜落的目的進行方案設計和修復加固，消除了潛在的不安全因素。本加固方案比拆除重裝等其他修復補強方式，具有創新的工法和經濟的造價，同時保證了橋梁的美觀，為以后在類似橋梁修復中，積累了寶貴的經驗。

參考文獻

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[2] 傅淑娟、江斌，石材構件的設計計算及加固實例，深圳土木與建筑，2007，（9）

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