大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

馬宏偉

（江蘇平山交通設(shè)施有限公司，江蘇 南京 211500）

伸縮縫的本質(zhì)是一條構(gòu)造縫隙，但在大部分工程中，伸縮縫均存在損傷通病。例如，伸縮縫在結(jié)構(gòu)中會(huì)直接承載重型貨車的碾壓，當(dāng)結(jié)構(gòu)長期受到外部沖擊或負(fù)載作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)難以修補(bǔ)的損傷部位。同時(shí)，在設(shè)計(jì)伸縮縫時(shí)，一旦出現(xiàn)技術(shù)不標(biāo)準(zhǔn)或施工缺陷，也會(huì)降低伸縮縫在結(jié)構(gòu)中的使用壽命[1]。當(dāng)伸縮縫出現(xiàn)損傷問題時(shí)，會(huì)對公路橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全性造成影響，針對此種問題，倘若不及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行治理，甚至?xí)ι鐣?huì)公路建設(shè)與市政工程的發(fā)展造成不良影響與經(jīng)濟(jì)方面損失，尤其是大位移公路在投入使用中伸縮縫對其的影響更為顯著。除上述提出的原因，還可能由于工程在施工設(shè)計(jì)階段進(jìn)行伸縮縫結(jié)構(gòu)選擇時(shí)沒有結(jié)構(gòu)大位移公路的需求進(jìn)行材料優(yōu)化，或集成在伸縮縫上的錨固結(jié)構(gòu)沒有發(fā)揮其既定效果所導(dǎo)致。盡管施工方針對公路橋梁工程中的伸縮縫損傷已制定了完善的治理與解決對策，但大部分解決方案均為“事后”方案，即沒有做到對伸縮縫結(jié)構(gòu)在使用中的安全養(yǎng)護(hù)處理，只根據(jù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的異常，進(jìn)行針對性處理。為了在真正意義上解決伸縮縫損傷問題，本文此次研究將以大位移公路為例，對此工程的伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)展開研究，以此種方式，發(fā)揮伸縮縫結(jié)構(gòu)在工程中的既定效果，提高伸縮縫的使用壽命。

1 大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

1.1 伸縮縫養(yǎng)護(hù)施工前的切縫、開槽與表面清理

為了解決公路橋梁結(jié)構(gòu)中伸縮縫存在的損傷問題，需要在養(yǎng)護(hù)施工前，做好對伸縮縫的切縫、開槽與表面清理等工作。完成對養(yǎng)護(hù)施工區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測后，對工程進(jìn)行切縫、開槽處理。在此過程中，需要先結(jié)合工程圖紙，對伸縮縫的開槽寬度進(jìn)行測量，確定開槽具體寬度后，將開槽的中心作為基礎(chǔ)，進(jìn)行放樣處理，確保伸縮板寬槽呈現(xiàn)對等性[2]。在完成對伸縮縫結(jié)構(gòu)的加寬與切割處理后，考慮到此時(shí)結(jié)構(gòu)表層的平整度難以滿足后續(xù)與養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)安全需求，因此，需要根據(jù)工程實(shí)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行開槽寬度的及時(shí)返工調(diào)節(jié)。同時(shí)，輔助使用公路施工切割機(jī)與鋪裝設(shè)備，對鋸縫進(jìn)行順直處理，通過此種方式確定對伸縮板的切割深度，以便于對損傷結(jié)構(gòu)切割后伸縮縫可以良好地銜接。對于鋸縫外部的路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用密封性較強(qiáng)的膠帶與塑料布進(jìn)行表層覆蓋，確保對結(jié)構(gòu)中的其他部位在施工中進(jìn)行預(yù)防。完成切縫后，清理施工現(xiàn)場的表層石灰材料，施工中使用鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行表面雜物的清除，確保在后續(xù)養(yǎng)護(hù)施工中不受到外界環(huán)境的影響。安裝前，需要仔細(xì)檢查接縫寬度。施工人員需要用鋼卷尺測量相關(guān)部位，并盡量減少偏差。起吊過程中，需要確定起吊點(diǎn)，并將具有足夠剛度的橫扁擔(dān)固定在型材上。具體如圖1 所示。

圖1 橋梁伸縮縫維護(hù)

對于伸縮縫改造，在完成伸縮縫鑿除和橋面鋪裝混凝土后，一旦在相關(guān)檢查過程中發(fā)現(xiàn)拼接板如果邊緣有裂紋，應(yīng)及時(shí)更換。如果在檢查中發(fā)現(xiàn)該板如果邊緣完好，則需要鑿除相關(guān)的混凝土部分，然后使用膨脹管膨脹螺栓縱向固定鋼板，固定位置主要在兩側(cè)橋面板上在側(cè)面，施工人員需要放置鋼筋，鋼筋需要與鋼板焊接雙面焊接的方法主要用于連接和固定，然后需要焊接混凝土所選混凝土為C50 聚丙烯纖維混凝土。在伸縮板開槽施工階段，應(yīng)控制開槽的深度＞12.0cm，并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，清理槽內(nèi)的雜物與混凝土碎屑。同時(shí)，將鋼板材料鋪設(shè)在伸縮板兩側(cè)，確保開槽間隙符合工程養(yǎng)護(hù)施工標(biāo)準(zhǔn)[3]。在完成上述處理后，應(yīng)進(jìn)行伸縮板切縫件與搭板兩者在區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)立面銜接狀態(tài)，并在此時(shí)完善伸縮縫中鋼筋與箍筋的預(yù)埋，在進(jìn)行此步驟施工行為時(shí)，假設(shè)出現(xiàn)預(yù)埋筋數(shù)量不足的問題，應(yīng)進(jìn)行此階段施工區(qū)車輛與人員的禁入，避免額外的負(fù)載對結(jié)構(gòu)造成二次損傷。

1.2 基于波形伸縮板的伸縮縫損傷上層鋪裝

完成對養(yǎng)護(hù)施工中準(zhǔn)備工作的實(shí)施后，采用波形結(jié)構(gòu)的伸縮板，進(jìn)行伸縮縫損傷鋪裝處理，此伸縮板的主要由內(nèi)置構(gòu)件與填充材料構(gòu)成，為了確保對伸縮縫結(jié)構(gòu)起到保護(hù)作用，可將填充材料鋪在伸縮縫上方，并將其與大位移主公路橋梁的鋪裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。其中，波形結(jié)構(gòu)伸縮板的示意圖可如圖2 所示。

圖2 波形結(jié)構(gòu)伸縮板示意圖

圖2 中：（1）表示為伸縮縫固定螺桿；（2）表示為砼鋪裝層前端的砂漿處理層；（3）表示為伸縮縫結(jié)構(gòu)剪力釘；（4）表示為波形結(jié)構(gòu)伸縮板；（5）表示為螺紋結(jié)構(gòu)的鋼筋；（6）表示為跨縫板；（7）表示為伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)填充材料；（8）表示為橡膠材質(zhì)的墊條；（9）表示為主橋滑動(dòng)板；（10）表示為砂漿找平層。按照上述方式，進(jìn)行波形伸縮板的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)后，將連接在主梁橋面的兩端進(jìn)行伸縮需求量計(jì)算。以此為依據(jù)，進(jìn)行伸縮縫損傷上層鋪裝，在鋪裝時(shí)，將公路橋梁的表層使用水泥砂漿進(jìn)行找平處理，粘結(jié)伸縮板中的滑動(dòng)鋼板結(jié)構(gòu)，將其作為主梁滑動(dòng)層結(jié)構(gòu)[4]。將內(nèi)置組件與伸縮板進(jìn)行跨接連接，增強(qiáng)裝置整體的抗壓性能，并根據(jù)結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)施工需求，在其上層焊接多個(gè)剪力釘，強(qiáng)化內(nèi)置構(gòu)件與填充層的連接，并在固定邊上增設(shè)一排錨固孔，通過固定螺栓的方式，將構(gòu)件緊固在鋪裝層上。對于豎向結(jié)構(gòu)中的連接嵌入板，可采用將其與PBL 剛肋進(jìn)行焊接的方式，強(qiáng)化不同構(gòu)件與整體結(jié)構(gòu)的組合作用，完成裝置的整體拼裝后，在內(nèi)置結(jié)構(gòu)上填充材料。通過上述方式進(jìn)行工程養(yǎng)護(hù)處理，可以確保結(jié)構(gòu)在受到外界環(huán)境壓力發(fā)生變化時(shí)，通過滑動(dòng)內(nèi)置組件的方式進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的伸縮，確保公路橋面結(jié)構(gòu)的無縫化，降低或避免伸縮縫存在的常規(guī)性病害。

1.3 高性能砼養(yǎng)護(hù)施工材料選擇

完成上述處理后，進(jìn)行大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)施工材料的選擇。大部分公路橋梁伸縮縫損傷會(huì)伴隨著砼結(jié)構(gòu)的損壞，因此需要使用高性能砼材料代替常規(guī)的砼材料[5]。目前，公路橋梁工程中的砼材料大多為鋼纖維砼材料與普通砼材料，前者在使用中的造價(jià)成本相對較高，且纖維用量較大，集成在伸縮縫中容易受到外界環(huán)境的侵?jǐn)_出現(xiàn)生銹問題，而后者在使用中的造價(jià)成本較低，但卻存在耐久性差、沖擊性差等問題。相對上文提出的養(yǎng)護(hù)材料，本文提出的高性能砼材料具有良好的耐久性，可以在一定程度上降低外部沖擊對伸縮縫結(jié)構(gòu)的損害，以此種方式，提高伸縮縫結(jié)構(gòu)的使用壽命與綜合性能。其中，高性能砼材料的構(gòu)成與作用如表1 中內(nèi)容所示。

表1 高性能砼材料的構(gòu)成與作用

按照上述表1 中內(nèi)容，進(jìn)行高性能砼養(yǎng)護(hù)材料的制備，以此種方式，提高伸縮縫結(jié)構(gòu)的綜合性能。在施工中應(yīng)注意的是，此材料屬于高性能高分子材料，需要現(xiàn)場技術(shù)人員參與輔助施工行為。

1.4 大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)澆筑

完成上述處理后，進(jìn)行大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)的澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)做好對橋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中央隔離帶等連接位置的防水處理，根據(jù)工程施工需求，可在有必要的情況下，選擇綜合效果或性能較高的防水涂料作為防水處理材料。

為了確保對損傷位置澆筑后公路橋梁路面整體結(jié)構(gòu)具有平整性特點(diǎn)，需要在澆筑時(shí)嚴(yán)格控制橋面鋪裝高度，并在澆筑時(shí)做好對混凝土材料的振搗，確保混凝土不摻有氣泡[6]。在振搗過程中，可在混凝土攪拌機(jī)中插入振動(dòng)裝置，并在施工中輔助使用三軸整平裝置進(jìn)行表層的平整處理。在此過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循“快插”與“慢拔”的施工原則，待混凝土材料表層無氣泡泛出后，即可認(rèn)為完成對混凝土的振搗處理。施工中應(yīng)保持澆筑行為具有連續(xù)性，避免混凝土在振搗裝置中出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象，完成上述相關(guān)處理后，進(jìn)行混凝土的收漿→拉毛處理→覆蓋→養(yǎng)生[7]。在上述提出的內(nèi)容中應(yīng)注意跨中混凝土的澆筑厚度應(yīng)＞10.0cm，公路橋梁兩端的澆筑厚度應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工中的具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過此種方式，實(shí)現(xiàn)對伸縮縫結(jié)構(gòu)的澆筑，從而完成對大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)施工的研究。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

以某公路橋梁施工項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)橋?qū)挒?5.0m，橋梁分為左右兩幅分布，其中單幅橋梁的長度為22.5m。在橋梁橫斷面上的布置形式為：人行道和欄桿+行車道+欄桿式分隔帶+行車道+車行道。同時(shí)，由于該工程項(xiàng)目地理位置特殊，因此在左右兩幅橋面上都存在坡度向外1.5%的橫向坡，在人行橫道上也存在向內(nèi)2%的坡度，同時(shí)該公路橋梁項(xiàng)目符合典型大位移公路橋梁類型的基本特征。該公路橋梁施工項(xiàng)目上半部分整體采用鋼筋混凝土組合梁結(jié)構(gòu)施工，橋墩采用強(qiáng)度等級為C40的混凝土材料，承臺(tái)結(jié)構(gòu)和樁基結(jié)構(gòu)都采用強(qiáng)度等級為C30 的混凝土材料，由于該工程項(xiàng)目施工較早，已經(jīng)使用超過10 年，各個(gè)結(jié)構(gòu)上的伸縮縫都出現(xiàn)了不同程度的損傷。為了確保該公路橋梁后續(xù)的正常使用，需要一種合理的養(yǎng)護(hù)方案對該橋梁上的伸縮縫損傷進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對本文上述提出的養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用可行性驗(yàn)證，將該施工技術(shù)應(yīng)用到上述介紹的公路橋梁的伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)當(dāng)中，針對養(yǎng)護(hù)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。已知在該公路橋梁結(jié)構(gòu)上，出現(xiàn)伸縮縫損傷的位置包括拱腳結(jié)構(gòu)、拱頂結(jié)構(gòu)以及橋梁整體1/4 位置、3/8位置，分別針對各個(gè)位置上現(xiàn)存損傷面積進(jìn)行實(shí)際測量，并得到如表2 所示的測量結(jié)果。

表2 大位移公路橋梁現(xiàn)有伸縮縫損傷面積測量記錄表

在得到表2 所示的測量數(shù)據(jù)后，按照本文上述流程，在伸縮縫養(yǎng)護(hù)施工前完成對切縫、開槽與表面的清理，并將波形伸縮板鋪裝在伸縮縫損傷的上方，選擇適當(dāng)?shù)母咝阅茼沤Y(jié)構(gòu)材料對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并在完成上述所有操作后對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)澆筑。選擇將各個(gè)損傷結(jié)構(gòu)所在面的截面抗力作為養(yǎng)護(hù)施工效果的評價(jià)指標(biāo)，截面抗力數(shù)值滿足標(biāo)準(zhǔn)抗力要求則說明該位置上已經(jīng)不存在損傷或損傷對伸縮縫的正常使用影響不大。利用KJ-1658-260 螺栓抗拔力檢測儀對各個(gè)結(jié)構(gòu)位置所在截面的抗力進(jìn)行測量，該測量儀的測量精度為0.1KN，能夠充分滿足對損傷養(yǎng)護(hù)效果評價(jià)的精度需要，將KJ-1658-260 螺栓抗拔力檢測儀測量得到的數(shù)據(jù)記錄，并將其繪制成如表3 所示。

從表3 中得到的應(yīng)用效果記錄數(shù)據(jù)得出，在應(yīng)用本文養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)后，所有位置上損傷面積的最大值均小于上述養(yǎng)護(hù)前損傷面積的最小值，說明具有一定的養(yǎng)護(hù)效果。同時(shí)，盡管仍然存在部分損傷情況，但通過對損傷所在截面的抗力進(jìn)行測量得出，其截面抗力均能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)抗力要求，說明損傷情況不會(huì)對伸縮縫整體運(yùn)行質(zhì)量造成影響，實(shí)現(xiàn)了對損傷位置的養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)論

伸縮縫是大位移公路橋梁中的主要構(gòu)成，在整體結(jié)構(gòu)中，可以起到控制橋梁兩側(cè)翹曲角度的作用，并對整體橋梁結(jié)構(gòu)起到支撐與穩(wěn)定的作用。為了解決伸縮縫結(jié)構(gòu)存在的損傷通病，此次研究以大位移公路為例，從伸縮縫養(yǎng)護(hù)施工前的切縫、開槽與表面清理；基于波形伸縮板的伸縮縫損傷上層鋪裝；高性能砼養(yǎng)護(hù)施工材料選擇；大位移公路橋梁伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)澆筑四個(gè)方面，對此工程的伸縮縫損傷養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)展開研究，完成設(shè)計(jì)后，以某公路橋梁施工項(xiàng)目為例，應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)，對此工程中存在損傷現(xiàn)象的伸縮縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工處理。完成養(yǎng)護(hù)施工后發(fā)現(xiàn)，公路橋梁中所有位置損傷面積的最大值均小于上述養(yǎng)護(hù)前損傷面積的最小值，說明具有一定的養(yǎng)護(hù)效果。因此，可在后續(xù)的相關(guān)工程施工中，將本文提出的施工技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，以此種方式，提高公路橋梁伸縮縫的使用壽命，提升工程整體質(zhì)量。