公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)

杜凱健

（江蘇平山交通設(shè)施有限公司，江蘇 南京 211500）

橋梁伸縮縫是確保橋梁施工與內(nèi)置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定過(guò)渡的一種附屬結(jié)構(gòu)，為增強(qiáng)實(shí)際的建設(shè)效果，一般會(huì)將其布設(shè)在公路橋梁的外側(cè)梁體與梁臺(tái)承壓截面的背墻之間，一定程度上可起到分?jǐn)偼饬Α⒕S持建筑物穩(wěn)定的作用[1]。但是由于荷載、氣溫或建設(shè)材料的影響，部分橋梁的伸縮縫在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)裂縫、碎化、甚至斷裂等問(wèn)題，不僅影響橋梁的建設(shè)，還給施工人員人身安全帶來(lái)威脅[2]。為解決此問(wèn)題，通常會(huì)采用定向修復(fù)技術(shù)，對(duì)伸縮縫作出修補(bǔ)、維護(hù)，此方式雖然可以完成預(yù)期的修復(fù)目標(biāo)，但是質(zhì)量效果有待測(cè)定，無(wú)法確保橋梁未來(lái)能否正常使用[3]。不僅如此，部分橋梁伸縮縫的修復(fù)僅是表面的，對(duì)于深層次的裂縫并未進(jìn)行實(shí)際填補(bǔ)，導(dǎo)致橋體逐漸出現(xiàn)塌陷一類(lèi)的問(wèn)題。再加上橋面荷載、外力的作用，致使公路橋梁的使用壽命受到影響[4]。因此，應(yīng)對(duì)公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)進(jìn)行研究。與基礎(chǔ)的修復(fù)技術(shù)相對(duì)比，本文研究的混凝土修復(fù)施工技術(shù)更加穩(wěn)定、靈活，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，且針對(duì)復(fù)雜的施工環(huán)境也可以較好地應(yīng)對(duì)，降低出現(xiàn)施工故障的概率，不僅可以確保橋梁伸縮縫的實(shí)際應(yīng)用效果，也可以進(jìn)一步保證道路橋梁的行車(chē)安全[5]。在混凝土技術(shù)的輔助之下，加快了伸縮縫的修復(fù)進(jìn)度，微膨脹高強(qiáng)混凝土、鋼纖維混凝土的覆蓋，也可以增強(qiáng)整體的修復(fù)質(zhì)量，有利于工程維

護(hù)[6]。

1 工程概況及基礎(chǔ)布設(shè)

本文對(duì)公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析與研究。考慮到最終測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性，選擇南京市某公路橋梁修復(fù)施工工程作為測(cè)試的主要對(duì)象。該道路橋梁全長(zhǎng)320.15 m，為復(fù)合式施工類(lèi)型，含行車(chē)道8 m，人行道2 m×1.55 m[7]。橋梁整體的承壓截面5.57 m，內(nèi)置的厚度0.35 m[8]。經(jīng)過(guò)測(cè)定探析發(fā)現(xiàn)該橋梁內(nèi)部存在較多不規(guī)則裂紋，約為0.2 mm~1.2 mm，在外力的作用下，一直處于延伸的狀態(tài)，且伸縮縫設(shè)定位置為橫向，由于年久失修，致使漏水問(wèn)題嚴(yán)重，瀝青油氈老化，橫向材料、石塊脫落嚴(yán)重。在實(shí)際施工過(guò)程中，橋梁內(nèi)置的伸縮縫還出現(xiàn)斷裂、下陷等問(wèn)題，給日常通行、應(yīng)用埋下了較大的安全隱患[9]。

結(jié)合實(shí)際的施工需求，進(jìn)行基礎(chǔ)性的布設(shè)，為后續(xù)的施工建設(shè)奠定基礎(chǔ)環(huán)境。為增強(qiáng)建筑整體的穩(wěn)固性，需要先在伸縮縫的正下方設(shè)定輔助結(jié)構(gòu)，與道路橋梁內(nèi)置結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，形成定向搭接[10]。在橋梁的底部縱橫位置安裝固定閥，與下方的承壓柱形成垂直角度，利用鋼筋對(duì)內(nèi)置結(jié)構(gòu)加固，并設(shè)定鋼筋的預(yù)埋深度為6.5 m～32.15 m，承壓柱之間的間距為5.05 m。隨后對(duì)伸縮縫的主體進(jìn)行處理，結(jié)合復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)逐步搭接盾構(gòu)管片，完成對(duì)施工基礎(chǔ)環(huán)境的搭建。最后結(jié)合對(duì)應(yīng)的施工需求和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行具體的施工處理。

2 施工實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 單層混凝土伸縮縫澆注槽預(yù)設(shè)

在對(duì)公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用之前，需要對(duì)該工程施工環(huán)境預(yù)處理，并預(yù)設(shè)單層混凝土澆注槽。伸縮縫的覆蓋面積一般是有限的，具有一定的過(guò)渡性，所以在修建的過(guò)程中，兩側(cè)邊緣位置通過(guò)會(huì)預(yù)留一定的間距位置，采用防水材料進(jìn)行填充，與內(nèi)置結(jié)構(gòu)形成隔斷，結(jié)合該工程的建設(shè)需求，計(jì)算出邊緣預(yù)留間距，具體公式為：

式（1）中：H為邊緣預(yù)留間距，m；m為伸縮縫寬度，m；n為預(yù)留位置寬度，m；β為填充面積，m2；ζ1為伸縮縫的寬度，m；ζ2為預(yù)留槽寬度，m；i為抹平次數(shù)。結(jié)合得出的邊緣預(yù)留間距，調(diào)整邊緣位置和伸縮縫之間的距離。隨后，利用混凝土將預(yù)留槽封堵抹平，需要注意的是，為增強(qiáng)后續(xù)伸縮縫的修復(fù)效果，需要采用不同的材料進(jìn)行專項(xiàng)封堵抹平，具體見(jiàn)表1。

表1 澆注槽封堵抹平材料分析

結(jié)合施工標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整伸縮縫內(nèi)置的結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)，采用單層承壓的方式實(shí)現(xiàn)單層混凝土澆注槽的預(yù)設(shè)，為后續(xù)道路橋梁的施工奠定基礎(chǔ)環(huán)境。

2.2 鑿除承壓毛勒鋼筋混凝土及清縫

完成預(yù)設(shè)后，根據(jù)實(shí)際的施工需求，對(duì)承壓毛勒鋼筋混凝土鑿除，并完成清縫處理。先使用空壓機(jī)或者碾壓設(shè)備對(duì)橋梁原本的毛勒縫進(jìn)行碾碎處理，粉碎內(nèi)置的鋼筋結(jié)構(gòu)，并結(jié)合承壓要求，計(jì)算出鑿除的深度，具體公式為：

式（2）中：G為鑿除的深度，m；O1為預(yù)設(shè)碾壓面積，m2；O2為實(shí)際測(cè)定的碾壓面積，m2；α為鑿除預(yù)留寬度，m；t為風(fēng)鎬距離，m；θ為背墻高度，m。根據(jù)得出的鑿除深度，劃定實(shí)際的毛勒鋼筋分布區(qū)域，并根據(jù)深度的變化，測(cè)定橋體的整體實(shí)時(shí)承壓狀態(tài)，在此基礎(chǔ)之上安裝梁板、背墻，形成道路橋梁的多維搭接，如圖1所示。隨后，對(duì)承壓毛勒鋼筋混凝土進(jìn)行二次碾壓。需注意部分槽口內(nèi)部由于材料的常年填充會(huì)出現(xiàn)混凝土碎渣、泡沫板等雜物，為避免出現(xiàn)施工事故，需要結(jié)合清理設(shè)備對(duì)烘干槽口及伸縮縫進(jìn)行處理。

圖1 道路橋梁的多維搭接結(jié)構(gòu)

2.3 填塞襯墊條及修復(fù)鋼板鋪墊

結(jié)合對(duì)應(yīng)的施工進(jìn)度，進(jìn)行襯墊條及修復(fù)鋼板的填塞鋪墊。在實(shí)現(xiàn)局部混凝土和鋼筋的修補(bǔ)之后，為提升結(jié)構(gòu)的整體性和延伸性，通常會(huì)在承壓截面的側(cè)向邊緣位置安裝梁板及關(guān)聯(lián)背墻，同時(shí)在剩余空間之內(nèi)，填塞襯墊條，并使用鋼板進(jìn)行雙層鋪墊。在設(shè)定鋼板的過(guò)程中，需注意如果預(yù)留縫的寬度過(guò)大，可以在填縫之后將伸縮縫表面多余位置切除。在表面加設(shè)TST彈性層，進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)定，具體見(jiàn)表2。實(shí)現(xiàn)填縫后，在修復(fù)鋼板的內(nèi)側(cè)均勻涂一層溶化粘結(jié)料，側(cè)面也需要涂膜，完成定向的封堵處理。清理好密封槽底之后，利用噴熱槍烘干涂料的水分，處理表面灰塵。采用實(shí)心的鋼板與伸縮縫內(nèi)置的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，完成支撐填充（見(jiàn)圖2）。

表2 襯墊條及修復(fù)鋼板TST彈性層基礎(chǔ)指標(biāo)設(shè)定

圖2 伸縮縫內(nèi)置結(jié)構(gòu)支撐填充處理

在完成橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)的基礎(chǔ)性處理后，為避免出現(xiàn)鋼板或者填充材料移位的情況，需要使用釘子或者定位閥門(mén)，將鋼板固定在標(biāo)定的位置之上，避免移動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)襯墊條填塞及修復(fù)鋼板的鋪墊。

2.4 植筋處理

需結(jié)合施工的進(jìn)度與承壓狀態(tài)，擴(kuò)大整體的施工面積，從而實(shí)現(xiàn)植筋處理。需要在橋體伸縮縫的側(cè)向邊緣位置定位、鉆孔，標(biāo)記重點(diǎn)的承壓區(qū)域，使用大型號(hào)的鋼筋探測(cè)儀進(jìn)行異常掃描，確保修復(fù)的位置不存在原有的鋼筋。如果有未抽取的鋼筋，適當(dāng)調(diào)整鉆孔的搭接位置，確保孔道順直。

在標(biāo)記的位置上利用螺桿實(shí)現(xiàn)兩側(cè)的搭接，并將壓縮空氣內(nèi)設(shè)的噴嘴延伸到修復(fù)鋼板的上方位置，固定之后，向外拉動(dòng)噴嘴，確保其不會(huì)移位即可。利用硬毛刷清理伸縮縫內(nèi)部的空間，根據(jù)伸縮縫下方承壓底座的布設(shè)，植入對(duì)應(yīng)數(shù)量的承壓鋼筋，并測(cè)算出鋼筋的抗折強(qiáng)度，具體公式為：

式（3）中：K為鋼筋的抗折強(qiáng)度，MPa；γ為固定口深，m；κ1為單向作覆蓋距離，m；κ2為灌注距離，m；?為鋼筋彈性模量，Pa；Q為植入鋼筋的數(shù)量。結(jié)合得出的數(shù)值，伸縮縫在植入鋼筋的過(guò)程中，必須確保在合理的范圍之內(nèi)，且保證植入的端孔干燥、清潔。完成植入之后，還需要采用灌注的方式，完成伸縮縫二次加固。根據(jù)實(shí)際的加固需求，設(shè)定混凝土對(duì)應(yīng)的灌注量和深度，具體見(jiàn)表3。

表3 伸縮縫植筋灌注量級(jí)深度設(shè)定

為符合實(shí)際的建筑施工需求，本次設(shè)定灌注量的占比為2/8即可，保證在植入鋼筋的過(guò)程中伸縮縫鋼筋的穩(wěn)固。如果選擇植入法鋼筋常出現(xiàn)移位或者斷裂等問(wèn)題，可以采用少量的澆劑進(jìn)行加固處理，單向旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，并與后側(cè)的螺桿形成搭接，過(guò)程中必須保證植筋的深度，促使伸縮縫的承壓狀態(tài)保持均勻。鋼筋接頭是連接道路橋梁伸縮縫的重要環(huán)節(jié)，完成鋼筋的接頭處理一般會(huì)采用焊接的方式，將擠壓套管與螺紋鋼筋接頭，定向捆綁，完成最終的焊接。進(jìn)一步增加伸縮縫的整體穩(wěn)定性，在一定程度上起到了修復(fù)的作用，承壓能力得到進(jìn)一步的加強(qiáng)。

2.5 伸縮縫梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)工程的實(shí)際施工狀態(tài)，設(shè)計(jì)伸縮縫的梯度結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多維度內(nèi)置結(jié)構(gòu)加固。需要先采用混凝土修復(fù)形式，打好梯度承壓結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，隨后，在標(biāo)定的范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)一組基于功能梯度的伸縮縫承壓結(jié)構(gòu)，利用混凝土修復(fù)技術(shù)，完善道路橋梁承壓截面的調(diào)整，具體如圖3所示。隨后利用混凝土快速修復(fù)技術(shù)，對(duì)橋梁伸縮縫過(guò)渡區(qū)域的承壓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，并在伸縮縫的預(yù)留槽內(nèi)布置凹凸點(diǎn)陣，與上方的承壓截面形成水平狀態(tài)。此時(shí)可采用鋼纖維混凝土將伸縮縫內(nèi)部的剩余空間進(jìn)行基底填充，與上方的微膨脹高強(qiáng)混凝土形成穩(wěn)定的共抗，與內(nèi)置的承壓截面搭接，逐步形成抗壓受拉修復(fù)梯度結(jié)構(gòu)。可結(jié)合伸縮縫的承壓狀態(tài)，測(cè)定其自身的剛度，如果存在承壓異常，可結(jié)合梯度設(shè)計(jì)對(duì)所承受的外在壓力進(jìn)行分擔(dān)，縮小伸縮縫的整體受力面積，進(jìn)一步增強(qiáng)道路橋梁建筑的穩(wěn)定性。

圖3 伸縮縫梯度承壓截面結(jié)構(gòu)

2.6 修整找平及交通運(yùn)行實(shí)現(xiàn)修復(fù)

在完成對(duì)伸縮縫梯度的設(shè)計(jì)之后，對(duì)修復(fù)好的橋梁伸縮縫進(jìn)行修整找平處理，開(kāi)放交通，測(cè)定實(shí)際的修復(fù)效果。可以在橋梁截面的中心尋找一個(gè)持平點(diǎn)，同時(shí)確保這個(gè)點(diǎn)為受力的平均點(diǎn)。首先找平TST彈性層，凸起抹平，下沉填充，完成后材料會(huì)逐漸滲漏至截面的空隙之中，呈現(xiàn)出混凝土麻面狀。為增加其美觀性，可以采用瀝青進(jìn)行磨平，烘干之后，伸縮縫的表面更加平整。在路面接縫處壓條，覆蓋2條膠帶，對(duì)伸縮縫起到一定的防滲漏作用。隨后開(kāi)放交通，測(cè)定橋梁的承壓值是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并測(cè)定出伸縮縫的徐變系數(shù)，以此來(lái)驗(yàn)證最終的施工建設(shè)結(jié)果，為后續(xù)伸縮縫的修復(fù)和維護(hù)提供參考依據(jù)。

3 施工結(jié)果分析

根據(jù)上述對(duì)工程的測(cè)定與研究，最終得出實(shí)際的施工測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行深化計(jì)算，具體公式如下：

式（4）中：F為伸縮縫修復(fù)后的徐變系數(shù)，?為實(shí)測(cè)深度，m；υ1為鋼筋間距，m；υ2為擠壓套管距離，m；μ為斷裂韌性，kJ/m2；x為抗壓強(qiáng)度，MPa。通過(guò)上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的測(cè)試結(jié)果，具體見(jiàn)表4。

表4 測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析

根據(jù)表4，可以完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析：表中伸縮縫寬度的變化相當(dāng)于混凝土修復(fù)的過(guò)程，隨著伸縮縫寬度由3.5 m~4.5 m變化到6.5 m~8 m，抗折強(qiáng)度呈上漲趨勢(shì)，由185 MPa增加到230 MPa，斷裂韌性和徐變系數(shù)也呈上漲趨勢(shì)，分別由20.34 kJ/m2增到31.29 kJ/m2，由1.03增到2.06。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，與基礎(chǔ)的修復(fù)技術(shù)相對(duì)比，本次所研究的混凝土修復(fù)技術(shù)更加靈活、多變，針對(duì)復(fù)雜的施工環(huán)境，實(shí)際的施工效果更好，日常的承壓承重能力也更強(qiáng)。混凝土修復(fù)模式可以將伸縮縫的處理效果最大化，延長(zhǎng)道路橋梁的使用壽命，且降低安全事故的發(fā)生概率，對(duì)于伸縮縫自身所存在的一些病害問(wèn)題，也可以起到更好防護(hù)作用，一定程度上擴(kuò)大了整體的施工范圍，橋梁伸縮縫對(duì)于建筑物整體結(jié)構(gòu)的破壞也會(huì)得到一定的緩解，進(jìn)一步保障道路行車(chē)的安全，同時(shí)延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。