塘步中橋橋臺加固方案比選及施工工藝分析

黃 華

(廣西壯族自治區(qū)交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，廣西 南寧 530028)

0 引言

隨著使用時間的增長，橋臺作為受力載體會發(fā)生裂縫、腐蝕、混凝土剝落等病害，需要進行必要的加固才能延長橋梁使用壽命。當前植筋、粘鋼等新型技術(shù)在橋梁、樓房等大型混凝土建筑加固工程中得到了廣泛應用，且具有施工簡單、價格低廉等顯著優(yōu)點。目前，鋼筋錨固技術(shù)成熟，幾乎可應用于任何結(jié)構(gòu)，粘合劑可保證新增鋼筋與原結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，而且大大減少對原結(jié)構(gòu)損傷，能在最小的影響下達到多種加固效果[1]。本文以塘步中橋橋臺加固為實例，對加固方案進行對比選取，分析植筋加固技術(shù)的原理、特點及施工工藝。本項目橋梁加固后橋臺裂縫得到很好填充，橋臺變形率顯著降低，取得了很好的施工效果，其成功經(jīng)驗值得推廣借鑒。

1 工程概況

塘步中橋建于1992年5月，上部結(jié)構(gòu)為2×13 m鋼筋混凝土空心板梁，下部橋墩為漿砌片石重力式墩，橋臺為漿砌片石U型橋臺，墩臺均為擴大基礎(chǔ)。在2005年4月，相關(guān)部門檢測時發(fā)現(xiàn)塘步中橋左幅橋臺裂縫發(fā)展趨勢較快，檢測結(jié)果定性為四類危橋。主要病害有：0#臺右側(cè)墻開裂，裂縫長5.4 m，寬18.0 mm，外傾30.0 mm。左側(cè)墻裂縫長5.1 m，寬20.0 mm；2#臺右側(cè)墻裂縫長5.2 m，寬25.0 mm。考慮到舊橋整體技術(shù)狀況良好，還有利用價值，因此決定對其進行必要的橋臺加固。

2 加固方案比選分析

經(jīng)專家組現(xiàn)場調(diào)查，針對塘步中橋橋臺加固制訂了以下3種加固方案，這3種方案的優(yōu)缺點對比如表1所示[2]。

方案一：采用高壓灌注環(huán)氧砂漿修復橋臺側(cè)墻及前墻裂縫；側(cè)墻外包鋼筋混凝土面板，兩側(cè)墻間穿插鋼筋錨固；前墻采用“鋼筋管錨桿+鋼筋混凝土面板”加固；

方案二：拆除橋臺搭板、防撞墻、側(cè)墻，重新澆筑混凝土側(cè)墻，臺后填充輕質(zhì)填料；重新澆筑橋臺搭板、鋪裝和防撞墻，更換支座；

方案三：橋頭搭板和防撞墻全部拆除，空心板吊下重新利用；拆除0#、2#橋臺，重新澆筑，臺后回填輕質(zhì)填料。

經(jīng)過專家組成員的認真討論，綜合考慮施工規(guī)模、交通影響度、成本等問題，最終決定采用方案一作為塘步中橋橋臺加固工程的實施方案。

表1 三種加固方案優(yōu)缺點對比表

3 植筋加固的原理及技術(shù)特點

3.1 植筋加固原理

方案一采用的是植筋加固技術(shù)，該技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)錨固加固技術(shù)。其要點是根據(jù)原結(jié)構(gòu)的尺寸打入一定數(shù)量、深度、直徑的鉆孔，利用專用植筋膠的粘結(jié)性將鋼筋和原結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，提高結(jié)構(gòu)的抗拉能力，也能大大增加新舊混凝土界面之間的抗剪切力[3]。

3.2 植筋加固技術(shù)特點

植筋加固屬于無膨脹性固定，對基材不產(chǎn)生膨脹力，同時對邊距、間距要求小，錨固強度大，承載力高。隨著材料和施工技術(shù)發(fā)展，目前植筋技術(shù)已可應用于混凝土、天然石材、空心材料等加固，應用廣泛。而且可以根據(jù)加固對象實際情況對鋼筋型號、長度、直徑進行實時調(diào)整，簡單靈活[4]。

4 施工工藝分析

4.1 加固材料準備

本項目主要采用的加固材料可分為：混凝土、普通鋼材、預應力鋼筋。其中對混凝土和預應力鋼筋的參數(shù)要求詳見表2。

表2 加固材料技術(shù)指標參數(shù)表

目前植筋加固技術(shù)常用的錨固化學膠種類有改性環(huán)氧膠粘劑、改性乙烯基酯膠粘劑和改性氨基甲酸酯膠粘劑等。本項目采用的第一種類型，要求其安全性指標符合《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》(JTG/T J22-2008)中的A級膠的規(guī)定[5]。

4.2 施工工藝分析

本項目植筋加固技術(shù)施工工藝順序為：整體同步頂升上構(gòu)更換底座→裂縫灌注→鉆排水孔→鉆孔并注漿→植筋→澆筑面墻和張拉預應力鋼筋[6]。現(xiàn)針對重點施工步驟進行分析：

4.2.1 更換支座

本項目利用薄型同步千斤頂將梁體整體頂升來更換支座，要求千斤頂和支座數(shù)相同。在升起過程中，控制頂升速度不超過1 mm/min，以每2 mm為一步，分級頂升，各個千斤頂高度差控制在0.5 mm以內(nèi)。全程觀察主梁撓度及應力變化，發(fā)現(xiàn)異樣立刻停止頂升。頂梁每升高5～6 mm可臨時墊一塊鋼板，本項目需頂升距離為10 mm左右。

4.2.2 鉆孔并注漿

本項目在左幅橋臺共設(shè)計了錨固孔15個，間隔為150 mm，其分布見圖1所示。錨固孔采用取土沖擊鉆進，嚴禁帶水鉆進。鉆孔打好后及時埋設(shè)鐵皮管及橫向預應力鋼筋，防止鉆孔堵塞。本項目對注漿的控制參數(shù)為：(1)注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa，水泥標號為42.5R，水灰比為1∶1；(2)當注漿壓力達到設(shè)計終壓能持續(xù)10 min以上，且注漿量不小于設(shè)計注漿量的80%時，可結(jié)束注漿。注漿采用“跳孔間隔”注漿方式進行，先外后里。

圖1 錨固注漿孔分布示意圖(單位：mm)

4.2.3 植筋

植筋鉆孔間距設(shè)計為80 cm×80 cm(與工序第二個步驟的注漿孔垂直)，分四層布置，上面兩層各有4個鉆孔，下面兩層各有3個鉆孔。鉆孔打好后利用空壓機將孔內(nèi)吹干凈。用注射槍向孔內(nèi)注入植筋膠，要求從孔低開始灌注，以灌滿整個鉆孔體積的2/3為宜。之后將處理好的鋼筋緩慢插入孔內(nèi)，要求深度充滿整個孔洞。然后在10 min時間內(nèi)調(diào)整好鋼筋位置(不允許外拉)，之后在符合膠體養(yǎng)護條件下使其固化。植筋結(jié)束后應進行現(xiàn)場抽測，發(fā)現(xiàn)不合格植筋應重新錨固。

4.2.4 澆筑面墻和張拉預應力鋼筋

在澆筑面墻前將錨具墊塊和面墻鋼筋焊接牢固。面墻澆筑采用C30混凝土，應充分振搗密實，當其強度達到設(shè)計值的90%后，且凝固期≥7 d時，可進行預應力鋼筋張拉。本項目預應力鋼筋均采用φ32 mm螺紋鋼，要求張拉伸長量達到0.003 53 L(L為鋼筋張拉長度)。預應力鋼筋通長布設(shè)，不得采用連接器連長，張拉時采用張拉力和延伸量雙控，以張拉力為主，完成后將螺母和墊板點焊接牢固(見圖2)。

圖2 預應力鋼筋剖面示意圖(單位：mm)

5 結(jié)語

塘步中橋左幅橋臺經(jīng)植筋加固后，承載力顯著提升，變形量在10年間被控制在2.0～5.0 mm范圍內(nèi)，加固效果顯著，至少延長橋梁壽命可達20年，取得了較好的經(jīng)濟社會效益。植筋加固效果的影響因素很多，包括混凝土性質(zhì)、鋼筋性質(zhì)、化學膠性質(zhì)等，因此在施工前應進行必要試驗，確保合格后再大規(guī)模使用。