混凝土橋梁加固防護(hù)施工工藝研究

文/江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司 姚振

橋梁作為線路跨越障礙的一部分，運(yùn)營使用中一旦發(fā)生橋梁結(jié)構(gòu)事故會造成巨大的財產(chǎn)損傷，并導(dǎo)致人員傷亡、線路阻斷及惡劣的社會影響，除極端的橋梁垮塌之外，運(yùn)營使用中橋梁損傷導(dǎo)致使用功能不足甚至喪失使用功能而被迫維修、加固補(bǔ)強(qiáng)的情況則更為普遍。研究以在役的新老通揚(yáng)運(yùn)河大橋、固城大橋和京杭運(yùn)河宿遷二號橋為背景，分別從下部結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)以及橋面系、附屬結(jié)構(gòu)防護(hù)角度作介紹，為同類橋梁結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)工程提供施工技術(shù)參考。

概述

資料顯示，隨著大量橋梁建設(shè)工程的推進(jìn)，截至2019年底，中國公路橋梁超過80萬座，其中有超過10萬座橋梁為危橋，服役超過20年，技術(shù)等級為三、四類的帶病橋梁達(dá)35%，步入維修期的在役橋梁日漸增多。而在數(shù)量增加的同時橋梁安全也逐漸被關(guān)注。橋梁作為線路跨越障礙的一部分，運(yùn)營中一旦發(fā)生橋梁結(jié)構(gòu)事故會造成巨大的財產(chǎn)損傷，并導(dǎo)致人員傷亡及線路阻斷，會造成惡劣的社會影響，除極端的橋梁垮塌之外，運(yùn)營中橋梁損傷導(dǎo)致使用功能不足甚至喪失使用功能而被迫維修、加固的情況則更為普遍，造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。結(jié)合江蘇省交通運(yùn)輸廳公路事業(yè)發(fā)展中心年度下發(fā)的國省道養(yǎng)護(hù)目標(biāo)計劃，各類維修改造、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、防護(hù)設(shè)施改造以及獨柱墩加固改造等結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)項目的實施，在役橋梁的使用安全被提升到一個新的高度。

橋梁的加固維修改造內(nèi)容

一般性的橋梁加固維修改造內(nèi)容包括：橋梁下部結(jié)構(gòu)（常見的為墩柱套筒加固等），橋梁上部結(jié)構(gòu)（常見有梁體混凝土修補(bǔ)、鋼筋阻銹、裂縫封閉、裂縫灌注、涂裝、粘貼鋼板等），橋面系、附屬結(jié)構(gòu)（常見有防撞護(hù)欄改造、支座更換、伸縮縫更換等）。本文筆者以新老通揚(yáng)運(yùn)河大橋（位于G233 國道、江蘇揚(yáng)州境內(nèi)、樁號K1615+813、全長641.2m）、固城大橋（位于S269 省道、江蘇南京境內(nèi)、樁號K9+583、全長890.12m）以及京杭運(yùn)河宿遷二號橋（位于S324 省道、江蘇宿遷境內(nèi)、K167+272、全長876.74m）等3 座橋梁為例，在橋梁維修、加固、改造的施工過程中提出一些個人的建議，以供學(xué)習(xí)交流。

橋梁下部結(jié)構(gòu)的加固、維修

例如固城大橋，項目重點內(nèi)容為橋墩墩身加固，該橋建于2007年，主要采用工法為采用水下玻纖套筒進(jìn)行橋墩墩身涉水加固修復(fù)，工藝流程：陸上腳手架作業(yè)平臺及浮箱式腳手架水上作業(yè)平臺→墩柱基層清理→墩身基層鑿毛→鋼筋除銹防銹處理→基層環(huán)氧砂漿修補(bǔ)→玻纖套筒施工。根據(jù)工法需編制搭設(shè)陸上腳手架作業(yè)平臺及浮箱式腳手架水上作業(yè)平臺專項方案。

基面處理過程的表面鑿毛程度及找平質(zhì)量情況

在這一過程中用人工風(fēng)鎬鑿除或高速射水法將墩柱表面松散、脹裂、風(fēng)化的混凝土以及水生物清除，使其露出堅硬密實的部分，并保證表面無油污、油脂、蠟狀物、灰塵及附著物等污物，同時對新老混凝土界面進(jìn)行人工全面鑿毛處理，鑿毛的程度以新老混凝土界面粗骨料露出50%，凸出表面6-10mm為準(zhǔn)。

套筒下料尺寸及墩身包裹位置的準(zhǔn)確性

玻纖套筒現(xiàn)場確定尺寸后均由廠家預(yù)制生產(chǎn)，運(yùn)到施工現(xiàn)場后必須檢查尺寸，并與承臺尺寸等進(jìn)行復(fù)核，如有出入，需提前進(jìn)行裁剪。如果套筒為工廠分節(jié)進(jìn)行加工制作，需在現(xiàn)場進(jìn)行分段焊接拼裝，確保不發(fā)生變形后方可使用。另外在玻纖套筒整理好之后，進(jìn)行現(xiàn)場精確定位后用緊固帶臨時固定好玻璃纖維套筒，再用不銹鋼自攻螺釘錨固套筒接縫處。同時處理好接縫，保證密封效果且不漏漿。

橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固、維修、改造

例如新老通揚(yáng)運(yùn)河大橋，項目主要內(nèi)容為裂縫封閉、灌注和梁板加固，該橋建于2003年，主要選用的工法為常規(guī)的環(huán)氧砂漿封縫、鋼板和碳纖維布加固。根據(jù)該項目所選用工法特點，需編制懸掛式鋼管腳手架工作平臺專項方案。

環(huán)氧砂漿封閉裂縫及灌注

⑴工藝流程：工作平臺搭設(shè)→結(jié)構(gòu)裂縫檢查→裂縫口表面處理→粘貼注漿底座→封縫→密封檢查→灌漿→養(yǎng)護(hù)及表面清理。

⑵該分項包括了各類走向的可見裂縫，其中裂縫寬度 fw ≥0.15mm 的裂縫采用裂縫灌注膠進(jìn)行低壓灌縫處理，裂縫寬度 fw ＜0.15mm 的裂縫涂刷透明樹脂封閉膠進(jìn)行封縫處理，施工過程的主要控制點是注漿過程要始終保持裂縫中均勻緩慢的壓力注入，控制的目的是為確保裂縫中積存的空氣壓入混凝土的毛細(xì)孔中，并通過混凝土的自然呼吸過程排出，有效避免產(chǎn)生氣阻而確保修補(bǔ)質(zhì)量。

梁板鋼板加固

⑴工藝流程：工作平臺搭設(shè)→按圖在混凝土和鋼板上鉆孔以備安裝錨固螺栓→混凝土和鋼板粘合面表面處理→粘鋼膠配置→涂敷粘鋼膠→粘貼鋼板→安裝錨固螺栓，并在鋼板上加壓→常溫固化→切除多余螺栓頭→防銹處理。

⑵該分項區(qū)別于其他工程的主要特點是主橋采用變截面連續(xù)箱梁，引橋采用組合箱梁，所以主橋腹板斜向黏貼鋼板，底板縱向黏貼鋼板，即鋼板不僅規(guī)格不一，而且在水平方向還帶有一定的弧度，這也是必須采用懸掛式鋼管腳手架工作平臺的主要原因之一。

梁板碳纖維布加固

⑴工藝流程：施工準(zhǔn)備→混凝土表面處理→底膠配制并涂刷→找平材料配制并找平處理→浸漬樹脂配制并涂刷→粘貼碳纖維布→表面防護(hù)

⑵本項目梁體頂板橫向黏貼碳纖維布，而粘結(jié)材料的性能是保證碳纖維布與混凝土共同工作的關(guān)鍵，也是兩者之間傳遞途徑中的薄弱環(huán)節(jié)。因此粘結(jié)材料應(yīng)有足夠的剛度與強(qiáng)度保證碳纖維布與混凝土間剪力的傳遞，同時應(yīng)有足夠的韌性，不會因混凝土開裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞。本項目粘結(jié)材料主要為三層：底膠（底涂料）、修補(bǔ)膠（找平）、粘結(jié)主膠（浸漬樹脂），除了常規(guī)的粘貼工藝，要注意的是：①粘貼碳纖維布施工過程中，膠是一層一層疊加上去復(fù)合而成的，與混凝土直接接觸的只有底膠，因此不同膠黏劑之間的相容性、粘結(jié)性問題應(yīng)予以充分考；②混凝土表面處理過程中，一定要用鋼絲輪角磨機(jī)等電動工具清除混凝土表面的劣化層，并用吹風(fēng)機(jī)吹凈，露出干凈、堅實的基面才能涂粘底膠，因此表面處理的質(zhì)量直接影響碳纖維布加固的質(zhì)量。

橋面系、附屬結(jié)構(gòu)的改造、維修、更換

例如京杭運(yùn)河宿遷二號橋，項目主要內(nèi)容為對老橋進(jìn)行防撞護(hù)欄改造，該橋建于1999年，主要選用工法為采用植筋方式澆筑新混凝土底座，將原梁柱式混凝土護(hù)欄拆除更換為鋼護(hù)欄以提升防護(hù)等級，并減輕橋梁恒載，以達(dá)到加固防護(hù)的目的。所選用的工法中主要涉及2 項重要工序：

破除原梁柱式混凝土護(hù)欄

此工序重點在于橋梁已使用20年之久，高頻、大幅的振動會使梁體產(chǎn)生裂縫會加重橋梁病害，因此排除大型破拆設(shè)備后，即使用切割機(jī)將原橋梁縱梁底座切割為30m/段，每段均切到梁體，然后使用小型破碎機(jī)以傾向橋梁內(nèi)側(cè)方向一定角度進(jìn)行鑿除的目的。

老橋梁體植筋

⑴橋梁高度40m，處風(fēng)口位置，梁體翼緣厚度不足、風(fēng)大、灰多、潮濕的作業(yè)環(huán)境對于植筋施工極為不利，因此施工中植筋工藝進(jìn)行的好壞，關(guān)系到將來結(jié)構(gòu)受力是否滿足要求，所以調(diào)整優(yōu)化常規(guī)的植筋工藝進(jìn)行施工：施工前先對植筋面進(jìn)行鋼筋探測，然后對植筋部位進(jìn)行定位、標(biāo)記，接下來鉆孔，鉆孔過程中應(yīng)注意觀查，孔的周圍是否出現(xiàn)裂縫、浮皮脫落，孔的深度必須扣除其包含的深度。鉆孔施工完后對孔洞進(jìn)行清理3 次以上，檢查孔深滿足設(shè)計要求后，方可進(jìn)行灌膠、植筋。同時施工時溫度控制在-5℃以上才可以進(jìn)行施工；⑵鋼筋植入深度以C30 混凝土（該項目設(shè)計標(biāo)號）對應(yīng)控制值進(jìn)行控制，不應(yīng)單純參照理論值；⑶植筋位置應(yīng)控制實際值與設(shè)計要求值之差小于10mm，并要確保設(shè)計要求的混凝土保護(hù)層；⑷植筋順序為一測放二鉆深三刷四吹五干燥，再洗鋼筋再配膠，注膠插筋養(yǎng)生要，抗拔一定不能少。

結(jié)語

本文針對混凝土橋梁，從維修、加固補(bǔ)強(qiáng)角度，對橋梁下部結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)、橋面系及附屬結(jié)構(gòu)分別介紹了一種處理方法，并結(jié)合在役新老通揚(yáng)運(yùn)河大橋、固城大橋和京杭運(yùn)河宿遷二號橋，對施工過程中所采用的施工工藝進(jìn)行深度剖析，闡明對應(yīng)工藝在該類工程中的質(zhì)量控制點，以期對未來類似工程的防防和加固補(bǔ)強(qiáng)處理提供可資借鑒的經(jīng)驗。