高強鋼絲繩聚合物砂漿加固技術在中山三橋加固工程中的應用

張得意

廣州市方陣路橋工程技術有限公司，廣東 廣州 510220

1 工程概況

國道G105線中山三橋位于中山市石岐區，該橋全長819m，跨徑組合為（12×16+4×30+55+80+55+4×30+12×16）m，橋面凈寬13.84m，上部結構為主跨80m預應力T型剛構，引橋為30m預應力混凝土T梁及16m普通鋼筋混凝土T梁，下部結構為雙柱式橋墩，懸臂式蓋梁，兩根單排鉆孔灌注樁式基礎。引橋部分采用橋面連續，共分為四聯，掛梁與T構搭接處設置伸縮縫。該橋設計荷載為汽車-20級、掛車-100。

2 16m T梁的主要病害及成因

2.1 主要病害

16m T梁主要存在較多露筋銹蝕現象，并有局部的混凝土破損，T梁腹板內有較多裂縫，翼板多伴有縱向裂縫。T梁腹板的裂縫形態主要有兩種：一種是梁體跨中區域的豎向裂縫，部分呈U形，從梁底向上、向腹板延伸，裂縫寬度不超過0.2mm；另一種裂縫為近支座附近的斜裂縫，裂縫位于梁肋中部且基本上兩側對應，裂縫寬度基本不超過0.25mm，多處墩頂翼板存在滲水現象。

2.2 病害成因

16m T梁采用30號混凝土，主筋采用Ⅱ級鋼筋，部分采用Ⅰ級鋼筋，箍筋采用Ⅰ級鋼筋。從承載能力極限狀態正截面抗彎承載力驗算結果來看，在T梁承載能力極限狀態組合下偏載側邊梁跨中位置彎矩值最大，為2196kN·m，已十分接近正截面抗彎承載力2218kN·m，橋梁處于不利的受力狀態，結構安全儲備不足，應及時進行加固處理。從承載能力極限狀態斜截面抗剪承載力驗算結果來看，在原設計荷載組合下，部分梁體支點附近截面抗剪承載能力不足，不滿足要求，需及時進行加固處理。

3 加固設計方案及施工流程

原設計中山三橋16mT梁腹板及底板采用粘貼鋼板方法加固，此次取消對該橋的16mT梁腹板及底板的粘貼鋼板加固工作，進行預應力鋼絲繩+高強鋼絲繩網片+高性能砂漿加固。施工流程如下：基底打磨處理；開槽黏鋼，安裝錨具；反力點設置；錨固端制作；涂刷界面劑；鋼絲繩對稱張拉。

4 加固材料及設備選型

（1）采用北京榮大興業建筑材料有限公司生產的RM-Y預應力鍍鋅鋼絲繩和高強度鋼絲網片。鋼絲繩類型公稱直徑為4.0mm，抗拉強度標準值為1670MPa，彈性模量為1.3×105MPa，張拉控制應力為835MPa，產品進場驗收時應查看質量合格證書，保證產品質量，并對產品進行檢查。

（2）高性能聚合物材料使用廣州協寶企業發展有限公司生產的高性能砂漿，根據其材料特性，與主梁C45號混凝土相比，高性能砂漿彈性模量低于混凝土材料，但抗拉、抗壓設計強度高于混凝土材料，為保守計算，高性能砂漿強度值按C45號混凝土計算，高性能砂漿采用I級標準。

（3）JZ400混凝土電動攪拌機為臥式攪拌機，可攪拌硬性、塑性、流動性、輕骨料混凝土和各類砂漿。

（4）S型傳感器GNS-S02-2T。

（5）GNS-TX2圖顯式推拉力計。

5 施工要點

5.1 預應力鋼絲繩張拉

根據設計要求，在每個T梁底部及側面布設49根Ф4mm預應力鋼絲繩，每批鋼絲繩和錨具進場后，需取樣到國家法定檢驗單位檢驗。具體施工要點如下：

（1）張拉操作步驟。初張拉（張拉力為0.2倍設計張拉力）→持荷5min→量測延伸量δ0→張拉并維持設計噸位→持荷5min→量測延伸量δ1→回油→量測延伸量δ2。

（2）基層準備。施工前封閉全橋交通，搭設施工平臺，處理混凝土表面，按要求對該區域的混凝土缺陷和裂縫進行修補。清除被加固構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土至完全露出結構新面。鋼絲繩網片施工前，全面清洗已鑿毛處理的梁面，保證梁面清潔。

（3）端部錨具的制作。按照設計圖紙進行端部錨具的制作，錨座采用Q235鋼板。該工程預應力鋼絲繩張拉為每片梁底面兩組鋼絲繩交錯布置，一組為7條，另一組為6條，相互錯開11.3mm；側面兩組鋼絲繩交錯布置，一組為9條，另一組為9條，相互錯開10mm。為保證預應力鋼絲繩張拉力值準確及考慮錨固施工的方便，錨座采取兩種形式，固定端采用開孔并套入微調中空螺栓，張拉端采用開口形式。錨具按設計尺寸加工制作，然后將其焊在錨座鋼板上。

（4）端部錨座的固定。按照圖紙要求，對T梁進行測量、復核數據，確定錨板位置，對錨板位置進行鑿毛刻槽處理，刻槽深度滿足設計要求，寬度滿足錨固鋼板的尺寸要求。把混凝土表面打磨成粗糙面后鉆孔植筋，固定錨固板位置，封閉錨固板四周，預留灌膠管道，待黏鋼板凝固后，灌入灌鋼膠，等灌鋼膠凝固達到設計強度后，進入下一道工序。

（5）預應力鋼絲繩下料與擠壓錨頭的制作。嚴格控制預應力鋼絲繩的下料長度，根據圖紙要求長度及預留的錨固長度來確定預應力的鋼絲繩長度，根據材料進場時進行的3組試驗確定預應力鋼絲繩的實際伸長量，將無應力的預應力鋼絲繩的長度減去預應力鋼絲繩的伸長量即可得出鋼絲繩的實際長度，下料長度應控制在3mm以下。

（6）預應力鋼絲繩的張拉與錨固。鋼絲繩張拉過程中要密切注意每根鋼絲繩的張拉應力的變化，不允許出現張拉應力過大或過小，確保在設計規范的誤差范圍內進行張拉。鋼絲繩采用伸長量與張拉應力雙指標控制，伸長量誤差范圍在±6%以內。在張拉過程中不允許出現斷絲，一旦出現斷絲，必須更換新的鋼絲繩。在進行聚合物砂漿施工前，檢查預應力鋼絲繩的張緊度，如發現有松弛的，立即通過微調螺栓進行調節，以保證張拉應力；如微調螺栓沒有效果，則進行重新張拉或更換鋼絲繩。

5.2 T梁鋼絲繩網片+高性能砂漿加固

在掛梁梁端下部采用高強鋼絲繩網片、聚合物砂漿進行加固，具體施工要點如下：

（1）測量放線。按設計要求準確放出鋼絲繩網片的具體位置、尺寸，誤差應滿足設計和相應規范要求。

（2）結構物表面處理。處理設置鋼絲繩網片區域內的混凝土表面，并按要求對該區域的混凝土缺陷和裂縫進行修補。

（3）設置高強不銹鋼絞線網片。按設計要求并結合現場復核的實際尺寸裁剪鋼絲繩網片，把下料的鋼絲繩網片端頭用專業夾具進行連接固定，壓緊錨頭，然后進行網片掛貼。掛貼時先將一端固定，另一端通過張緊器張緊后用固定銷釘固定，然后用固定銷逐根從頭到尾鉆孔錨固鋼絲繩網片的各節點，間距為20cm。如原T梁面部分部位凹凸高差太大，則通過局部鑿除保證基面盡量平順，以盡量保證網片掛貼平順。

（4）噴涂界面劑。乳液噴涂前，應采用高壓水清洗并充分濕潤施工面，待表面無明水后進行噴涂施工；噴涂施工為分段分層流水施工，待上層噴涂干燥后方可進行下層乳液施工。

（5）涂抹聚合物砂漿。為保證施工厚度和外觀質量，采用安裝模板再灌注砂漿的施工工藝。模板安裝完成后進行全面檢查，包括模板穩固性、密封性、設計尺寸等，發現問題立即返工。模板驗收后即可進行砂漿灌注。聚合物砂漿的使用必須嚴格按產品技術要求控制用水量、攪拌時間，保證砂漿的流動性、和易性，以利于施工灌注。砂漿灌注時結合人工在模板表面敲擊，以便于加快砂漿的流動以及排出氣泡，保證成型表面光潔。

（6）灑水養護。因聚合物砂漿強度較高，硬化較快，施工2h后就必須進行淋水濕潤養護，養護時間不少于7d，當溫度低于5℃時應延長養護時間。已施工的砂漿在固化前需防止凍結、雨淋、水浸等，并注意防止加固部位受到硬性沖擊。

（7）注意事項。施工材料的使用要嚴格執行產品說明書的要求，拌和量不宜太多，控制在有效的操作時間內用完；材料拌和時，不得隨意加水稀釋；不銹鋼絞線網片的固定與張緊工序中需嚴格按照工序質量要求進行作業，不得出現漏銷、懸垂現象。砂漿灌注完成后24h即可達到拆模強度。為保證養護效果，采用布管全面淋水養護，拆模后立即淋水1～2遍，然后安裝淋水管線，派專人值班淋水養護。

6 結束語

為了處治中山三橋橋梁病害，文章采用了高強鋼絲繩聚合物砂漿加固新技術，從工程實際效果來看，采用該技術加固后的橋梁其整體性有所提高，結構的強度和抗裂性也有明顯提高，可知高強鋼絲繩聚合物砂漿橋梁加固技術新穎獨特，技術先進，且加固效果良好，具有廣泛的推廣與應用價值。