一種橋梁意外傷害事故的加固辦法

何偉麗

廈門市鑫路廣工程有限公司（361000）

一種橋梁意外傷害事故的加固辦法

何偉麗

廈門市鑫路廣工程有限公司（361000）

文章介紹了發生在廈門海滄大橋東渡立交B匝道橋的一次意外事故情況，分析事故發生的原因，并詳細介紹事故對該橋造成的病害情況和加固辦法。

橋梁；意外傷害；加固

橋梁意外事故在橋梁運營中難以避免，具有突發性和多樣性的特點，即事故發生的時點不可預料，事故發生后對橋梁所造成的傷害形式多樣。對于負責監管、運營橋梁的橋梁工程師來說，研究已發生的橋梁意外事故非常重要。一是通過事故發生的成因分析，尋找對策，可以對類似橋梁采取一些預防措施，盡可能減少類似事故的發生；二是通過研究事故發生后的處置和加固辦法，總結經驗，可以為后續橋梁養護工作提供參考和借鑒。

1 橋梁概況、事故發生過程及原因

廈門海滄大橋東渡立交B匝道橋為轉彎下坡路段，橋面最大縱坡為5.6%，上部結構形式為普通混凝土連續箱梁結構（部分墩梁固結）。截面形式為單箱單室斜腹板截面，設單向橫坡，由箱梁繞中心整體旋轉而成。梁高150 cm，頂板厚度20 cm，底板厚度15 cm，腹板厚度42 cm。橋面寬9 m，按照單向雙車道設計。B匝道第2聯跨徑布置為175 m=7×25 m。其中B07#-B10#墩為墩梁固結形式，其余B06#、B11#-B13#為縱橋向可動支座。

2015年3月25日晚，東渡立交B匝道第2聯第3跨發生交通事故，橋面外側翼板位置被貨車甩下的2件圓柱體（類似線滾）重物砸傷，2件重物每一件質量均為19 t，從1.5 m高的貨車上掉落在橋面上，發生事故時，貨車掛車部分發生側翻，將貨物甩下。重物墜落在橋面后，造成橋面嚴重損傷。

此次意外事故發生的主要原因是貨車駕駛員違規操作所致，車輛上路未對裝載貨物進行有效固定，車輛行駛中遇到轉彎沒有減速，導致車輛發生側翻。同時也應該看到，轉彎下坡路段是發生車輛側翻的高發地段，這是事故發生的一個客觀原因。

2 病害情況

為了檢查橋梁受損情況，先對橋面鋪裝進行銑刨、高壓水槍清理處理。銑刨位置:以重物墜落為中心，從B8墩處開始至B9墩處結束，距翼緣板外側0.4 m處開始。銑刨范圍:2 500 cm×210 cm×11 cm。經檢查，梁體出現的主要問題包括:

1）頂板頂面翼緣板根部順橋向裂縫，裂縫距離翼緣板外側1.8～1.9 m之間，裂縫長度20 m,裂縫寬度普遍較寬（＞1.0 mm）。重物墜落點位置出現混凝土破損。

2）頂板底面翼緣板出現兩處以墜落點為中心的蛛網狀裂縫以及其他一些不規則裂縫，重物墜落點混凝土破損，其中一處約4 m2混凝土整塊脫空，最大縫隙寬度達3 cm以上。

3 加固措施

針對橋梁受損情況及分布情況，采用裂縫封閉、混凝土破損修復、粘貼鋼板、鋼板肋式斜撐以及加強橋面鋪裝層等維修加固措施。

3.1 裂縫封閉

對所有裂縫進行封閉處理。依據裂縫寬度，對寬度＜0.15 mm的裂縫進行表面封閉處理。對于較深的、寬度≥0.15 mm的裂縫利用壓力灌注法進行處理。表面龜裂等不規則細小裂紋，采用表面封閉法進行處理。

3.2 混凝土破損修復

圖1 重物墜落點位置出現混凝土破損

圖2 混凝土整塊脫空

對混凝土缺陷修復進行處理，鑿除破損部位混凝土，利用高性能搶修砂漿進行填充處理。在處理過程中，對有明顯的屈服或銹蝕嚴重 （截面削弱30%以上的）的鋼筋利用等強度鋼筋替換。對于輕微銹蝕鋼筋，進行除銹、阻銹后，利用高性能搶修砂漿進行填充處理。

3.3 粘貼鋼板

粘貼鋼板是本次橋梁加固的重點之一，共使用了四組不同的鋼板。

1）第一組鋼板為粘貼傳力鋼板，使用在混凝土破損修復處，頂板頂面采用了兩塊2 100 mm×850 mm×5 mmQ235C鋼板，底面采用了兩塊4 100 mm×900 mm×5 mmQ235C鋼板，上下兩塊鋼板利用8.8級Φ16碳素合金鋼對拉錨栓進行錨固，無法對拉處利用8.8級Φ12碳素合金鋼錨栓植筋錨固。鋼板制作時預留灌膠嘴，高性能搶修砂漿填充完成后灌注粘鋼膠。本組鋼板在填充高性能搶修砂漿前完成，可以起到模板及傳力鋼板的作用。

圖3 鋼板為粘貼傳力鋼板

2）第二組鋼板為橫向跨縫粘貼10 mm厚Q345C鋼板，沿頂板頂面順橋向裂縫布置，重物墜落點布置6塊2 100 mm×300 mm×10 mm鋼板，間距60 cm，其他位置按間距100 cm布置18塊2 100 mm×200 mm×10 mm鋼板。全部鋼板利用Φ12的8.8級碳素鋼合金鋼錨栓進行錨固，鋼板鉆孔直徑為14 mm，橋面板鉆孔直徑為16 mm，植入深度10 cm，出露5 cm作為剪力釘，增大橋面鋪裝抗剪能力。鋼板采用灌注粘鋼工藝，預留灌膠嘴。本組鋼板可對頂板頂面順橋向裂縫起到補強作用。

圖4 鋼板為橫向跨縫粘貼

3）第三組鋼板為順橋向粘貼10 mm厚Q345C鋼板，由30塊660 mm×200 mm×10 mm鋼板分成5組布置在重物墜落點頂板底面。利用Φ12的8.8級碳素鋼合金鋼錨栓進行錨固，鋼板鉆孔直徑為14 mm，橋面板鉆孔直徑為16 mm，植入深度10 cm。鋼板采用灌注粘鋼工藝，預留灌膠嘴。本組鋼板可對重物墜落點頂板底面不規則裂縫起到補強作用。

圖5 鋼板為順橋向粘貼

4）第四組鋼板為粘貼錨墊板，該組鋼板用于固定鋼板肋式斜撐，由50塊鋼板分成兩組分別布置在頂板底面和腹板側面，其中25塊1500mm×300mm×10mmQ345C鋼板布置在頂板底面，另外25塊1 000 mm×300 mm×10 mmQ345C鋼板布置在腹板側面。錨墊板利用Φ16的8.8級后擴底錨栓進行錨固，鋼板鉆孔直徑為18 mm，橋面板鉆孔直徑為22 mm，植入深度15 cm。鋼板采用灌注粘鋼工藝，預留灌膠嘴。本組鋼板不僅用于鋼板肋式斜撐錨墊板，同時也可與底面順橋向粘鋼一樣對不規則裂縫起到補強作用。

3.4 鋼板肋式斜撐

鋼板肋式斜撐是本次橋梁加固的另一個重點。

為了加強翼緣板橫向剛度，采取增設鋼板肋式斜撐的方式予以補強。肋板與翼緣板及腹板上的錨墊板一起共同傳力，共同提供橫向剛度。通過后擴底錨栓及粘鋼將鋼板肋式斜撐錨固于梁體之上。

圖6 鋼板肋式斜撐

鋼板肋式斜撐構造形式如下圖所示:

圖7 鋼板肋式斜撐構造示意圖

鋼板肋式斜撐由斜撐鋼板、傳力鋼板及加勁肋板組成，采用雙面貼腳焊接的形式連接。斜撐鋼板采用20 mm厚Q345C鋼板，傳力鋼板和加勁肋板采用10 mm厚Q345C鋼板。為減輕重量并起到裝飾效果，每塊斜撐鋼板開6個裝飾孔，開孔直徑為100 mm。鋼板肋式斜撐在車間加工制作，熱鍍鋅后運至現場安裝，與錨墊板采用雙面貼腳焊接的形式連接在一起。

3.5 橋面鋪裝補強

先對頂板頂面進行找平處理，鋪設防水粘結層，之后鋪設6 cm厚鋼筋混凝土鋪裝層，攤鋪5 cm厚改性瀝青混凝土鋪裝?；炷龄佈b層內埋植間距40 cm的鋼筋，并鋪設間距20 cm的鋼筋網。

4 加固采用的新技術和新材料

4.1 灌注粘鋼

灌注粘鋼是在已建成的結構上，先將鋼板錨固到結構需要加固的部位，然后采用高壓技術，將結構膠灌入到鋼板與混凝土縫隙之間，達到粘鋼加固的效果。這種粘鋼辦法與常規辦法在施工工藝上有所不同，后者采用的是先涂抹結構膠然后加壓并固定鋼板。

灌注粘鋼法的優點:

1）結構膠采用高壓辦法灌入鋼板與混凝土之間，灌入的結構膠可以充填任何角落，粘結結合率可以得到保證，粘結效果更好。

2）適用于被加固混凝土結構表面不平整、有蜂窩麻面的結構加固。3）適用于較厚的鋼板或剛度較大的型鋼加固。4）不需要加壓設備對鋼板加壓，因此對于加壓條件困難的項目優勢明顯。

5）常規辦法如采用錨固結合粘貼辦法，由于結構膠凝固時間短，鋼板與錨栓應在短時間內對準并固定，施工難度很大。而灌注粘鋼固定鋼板與灌注結構膠分開施工，施工簡便易行。

4.2 計算機控制鋼板切割

該橋梁加固共有25組鋼板肋式斜撐，與錨墊板之間的連接采用現場焊接方式，為保證焊接質量，斜撐鋼板側邊與安裝在翼緣板和腹板上的錨墊板要求能緊密貼合，縫隙誤差要求控制在5 mm以內，也就是斜撐鋼板與錨墊板接觸的兩條邊所形成的夾角誤差應控制在12′以內。還有一個不利條件就是，由于施工誤差的原因，每塊鋼板肋式斜撐所在位置翼緣板和腹板的夾角都不相同，經測量，最大夾角與最小夾角相差達3°12′24″之多。這樣高的精度，靠人工加工制作根本無法達到。采用計算機控制切割機床，將每一塊鋼板尺寸數據輸入電腦，鋼板切割誤差可以控制在2 mm以內。切割好的鋼板應編上號，加工完后對號入座焊接安裝。

4.3 高性能搶修砂漿

為修補翼緣板破損混凝土，采用了一種新型材料-高性能搶修砂漿。該材料主要成分為特種高性能水泥、高效建筑化學外加劑等，在工廠配制好后運制工地現場加水攪拌后使用。該材料凝結時間快，早期強度高，根據實驗結果，1 d抗壓強度可達50 MPa。相比于環氧樹脂漿，這種材料和易性較好，具有很好的流動性及自密實性。

施工時，應將砂漿充分攪拌均勻，拌好的砂漿應在30 min內使用完。

5 灌注粘鋼施工工藝

5.1 構件表面處理

粘貼鋼板表面處理包括混凝土粘結面處理及鋼板貼合面處理。

對于混凝土構件粘結面，應先進行打磨，除去2～3 mm厚表層，直至完全露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒。處理后，若表面嚴重凹凸不平，可先用高強樹脂砂漿修補。

對于鋼板貼合面，可用噴砂或平砂輪打磨直至露出金屬光澤，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直，鋼板貼合面應有一定的粗糙度。

5.2 鉆孔及清孔

鉆孔前可用鋼筋探測儀探測橋梁構件植筋部位鋼筋位置，或鑿去保護層暴露鋼筋，若植筋孔位處存在鋼筋，則應適當調整鉆孔位置。鉆孔完畢用壓縮空氣清除孔內浮塵，注意孔內浮塵的清理必須由孔底向孔口清理（硬質排氣管插入孔底，再后拔1～2 cm）。

5.3 植筋

1）植筋膠采用專用灌注器或注射器進行灌注，灌注量一般為孔深的三分之二，并應保證在植入鋼筋后有少許植筋膠溢出。

圖8 鋼板肋式安裝圖

2）注入植筋膠后應立即單向旋轉插入鋼筋，直至達到設計深度，并保證植入鋼筋與孔壁的間隙基本均勻，校正鋼筋的位置和垂直度。

5.4 固定鋼板

固定鋼板應在植筋膠完全固化后進行，將鋼板孔對準螺桿，用螺母鎖緊。

5.5 鋼板周邊密封及預埋灌膠嘴

用配制好的封縫膠將鋼板周邊進行密封，同時預埋灌膠嘴。5.6灌注粘鋼

灌注粘鋼宜在灌膠嘴預埋24 h后進行。采用高壓灌膠設備將配制好的灌注膠通過灌膠嘴注入鋼板與粘貼構造物之間的縫隙內，灌注膠從一個灌膠嘴注入，當看到預設排氣孔或相鄰灌膠嘴有灌注膠流出時換另一個灌膠嘴注膠，直到全部灌滿。判斷是否灌滿可以用小錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘灌滿。

5.7 固化

1）固化期間不得對鋼板有任何擾動。

2）若氣溫偏低，可采取人工加溫，一般用紅外線燈加熱。

3）固化時間不小于24 h。

5.8 防腐處理

待環氧漿液凝固后清除鋼板表面油污，用鋼刷除銹，涂一層樹脂薄漿罩面，再涂防銹漆進行表面防護處理。

5.9 施工注意事項

1）施工宜在5℃以上環境溫度條件下進行，并應符合配套樹脂的使用溫度。

2）化學注漿材料為易燃品，應密閉儲存，遠離火源。工作場地嚴禁煙火，并必須配備消防設施。

3）配置及使用現場必須通風良好，操作人員應做好防護，嚴禁在現場進餐。

6 結論及建議

1）該橋加固期間封閉一個車道，車輛通行沒有受到影響，社會效益與經濟效益顯著。通過加固后近兩來的觀測，橋梁運行情況良好，證明加固辦法可行。

2）建議在該橋增設“急彎”、“事故易發地段”等警示牌，并增設測速點一個。

[1]JTG/T J23-2008，中華人民共和國行業推薦性標準，公路橋梁加固施工技術規范[S].人民交通出版社，2008.

[2]侯發亮，建筑結構粘結加固的理論與實踐[M].武漢大學出版社,2003.