三峽專用公路橋梁加固及施工工藝研究

1、三峽專用公路橋梁加固及施工工藝研究1工程概況三峽專用大路是三峽工程對(duì)外交通的主干道，為全封閉、全立交、雙向四車道的山嶺區(qū)準(zhǔn)一級(jí)汽車專用大路，全長(zhǎng)28km，于1996年10月建成通車。全線共有大中小橋27座，其中特大橋3座，大橋9座，中橋14座，小橋1座。其中特大橋均為鋼管砼拱結(jié)構(gòu)，大橋?yàn)?5m125m繼續(xù)箱梁、30m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁和16m空心板結(jié)構(gòu)，中小橋除了宋家溝中橋?yàn)?-30m混凝土板拱橋外，其余均為30m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁和16m空心板。2病害形式及加固措施2.1空心板裂縫檢測(cè)發(fā)覺(jué)多數(shù)空心板橋梁的底板上橫向貫通裂縫較普遍，有些板的裂縫從底板向側(cè)面延長(zhǎng)。首先對(duì)裂縫按以下原則舉行處理：裂縫寬度0

2、.15mm，封閉處理；裂縫寬度0.15mm，灌漿處理；裂縫寬度5mm，填充膠泥處理。此外，當(dāng)部分空心板板底裂縫較多或裂縫超限（0.2mm）時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度降低、結(jié)構(gòu)開(kāi)裂處會(huì)發(fā)生應(yīng)力重新分布。因此，除了對(duì)空心板裂縫舉行封閉和灌漿處理外，還實(shí)行在板底粘貼碳纖維布舉行加固。2.2墩臺(tái)身、墩臺(tái)帽裂縫墩臺(tái)身裂縫多為豎向，破損較嚴(yán)峻的墩臺(tái)身伴有橫向裂縫。部分墩臺(tái)帽梁在正彎矩區(qū)或負(fù)彎矩區(qū)沿主拉應(yīng)力的垂直方向產(chǎn)生裂縫。分析緣由是因?yàn)榈鼗粍蚍Q沉降或墩臺(tái)身（墩臺(tái)帽）砼強(qiáng)度及配筋不足等緣由所產(chǎn)生。加固措施為首先對(duì)裂縫處理后，再在裂縫處粘貼鋼板加固。2.3拱橋主拱圈和腹拱圈消失裂縫按照荷載實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，該橋主拱圈和部

3、分腹拱圈的剛度不足。最初設(shè)計(jì)采用拱底植鋼筋網(wǎng)、加厚拱圈、立墻粘貼碳纖維布的加固方案，后來(lái)優(yōu)化調(diào)節(jié)為在主拱跨中部位粘貼縱橫向鋼板、腹拱及立墻粘貼橫向鋼板的加固方案，較原方案可大量減輕結(jié)構(gòu)自重，同時(shí)施工簡(jiǎn)便牢靠。2.4箱梁斜向剪切縫、橫隔板豎向剪切縫荷載實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，梁端和箱梁腹板抗剪能力不足。加固措施為在腹板內(nèi)外兩側(cè)局部范圍粘貼鋼板（縱向和斜向布置）、墩頂及跨中橫隔梁粘貼鋼板（水平布置）、底板外側(cè)部局部范圍縱向粘貼碳纖維布、腹板內(nèi)側(cè)局部豎向粘貼碳纖維布。2.5特大橋鋼管拱內(nèi)混凝土脫粘空洞荷載實(shí)驗(yàn)分析表明跨中拱頂截面應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)較大是因?yàn)殇摴芄皟?nèi)局部混凝土與鋼管脫粘導(dǎo)致局部鋼管應(yīng)力偏大引起的。加固

4、措施為對(duì)脫粘厚度1mm以上，且沿橋縱向繼續(xù)脫粘長(zhǎng)度大于100cm的脫粘空洞采用灌漿法修補(bǔ)。2.6支座損壞對(duì)損壞及嚴(yán)峻變形的空心板和T梁支座，實(shí)行整體頂升梁板舉行更換。3施工工藝上述病害加固措施歸納起來(lái)主要有：裂縫封閉、裂縫灌漿、粘貼碳纖維布、粘貼鋼板、梁板整體頂升更換支座、鋼管拱灌漿等，其施工工藝如下。3.1裂縫封閉（裂縫寬度0.15mm）先用高速砂輪片沿裂縫走向打磨，開(kāi)V型槽，深約1mm2mm，寬約4mm6mm；再對(duì)打磨區(qū)域除污去塵，用丙酮或酒精清洗整潔；最后用混凝土修補(bǔ)膠將裂縫表面或V型槽封閉、壓實(shí)、刮平，封閉裂縫。3.2裂縫灌漿（0.15mm裂縫寬度5mm）1）工藝流程：裂縫的測(cè)量與記錄

5、縫口清理粘貼灌膠嘴密封膠封閉裂縫密封檢查配置灌縫膠注入膠液養(yǎng)護(hù)表面清理；2）裂縫縫口表面的處理：先用鋼絲輪清除掉縫口6cm范圍的灰塵和污垢，再對(duì)縫口兩旁密封部分除污去塵，并用壓縮空氣吹除縫內(nèi)浮塵；3）埋設(shè)灌漿嘴：裂縫表面處理完后，將灌漿嘴埋設(shè)在裂縫的交錯(cuò)處、較寬處、端部或經(jīng)拓寬處理的縫口部位，埋設(shè)間距為300mm500mm；4）封縫：灌漿嘴埋設(shè)后，沿縫口用混凝土密封膠材料舉行密封，封縫厚度約1mm2mm，寬度約30mm50mm；5）密封檢查：待密封膠達(dá)到強(qiáng)度后，沿縫涂抹一層肥皂水，并隔1000mm2000mm的間距把中間的注漿孔用螺栓（纏生膠帶）堵上，從灌漿嘴中通入壓縮空氣，對(duì)于密封的縫上有冒

6、泡現(xiàn)象的，則對(duì)該部位重新密封；6）配制注縫膠注膠：嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)控制漿液的配制比例，采用空壓機(jī)舉行壓力灌漿灌漿壓力控制在0.2MPa0.5MPa之間，防止壓力過(guò)大使裂縫封堵材料爆裂。灌漿由低端向高端舉行，灌漿時(shí)光隔預(yù)留出氣孔和進(jìn)漿孔，當(dāng)出氣孔出漿后，再把其作為進(jìn)漿孔再舉行灌注，依序舉行，前面的進(jìn)漿孔予以密封，直至灌完；7）封口結(jié)束：待漿液初凝后即拆下灌漿嘴，清除密封層,并將灌漿嘴處用密封膠抹平。3.3粘貼碳纖維布1）工藝流程：混凝土表面處理配制并涂刷底層膠涂刷浸漬膠粘貼碳纖維布表面防護(hù)固化與養(yǎng)護(hù)；2）混凝土表面處理：用鋼絲輪角磨機(jī)打磨混凝土表層的劣化層，并用吹風(fēng)機(jī)吹凈，露出整潔、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)的表面。

7、對(duì)基面尖銳凸起的部位，用角磨機(jī)磨平，對(duì)于轉(zhuǎn)角粘貼部位，用角磨機(jī)舉行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑R25mm。最后用無(wú)油壓縮空氣吹除粉塵，使得表面整潔并保持干燥；3）配置并涂刷底層膠：按配方比例配置底層膠，用滾筒刷或毛刷將底層膠勻稱涂抹于混凝土表面。涂刷時(shí)應(yīng)力求薄而勻稱，厚度不得超過(guò)1mm，鋼筋及凸凹不平等難于涂刷部位須反復(fù)涂刷。待膠體表面指觸干燥后，再舉行下一步施工；4）涂刷浸漬膠：按配方比例配置浸漬膠，勻稱涂抹于需要粘貼的混凝土表面，搭接、拐角等部位要多涂抹一遍；5）粘貼碳纖維布：將碳纖維布用手輕壓貼于粘貼處，用特制的滾筒或塑料批刀沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，并使浸漬膠充分浸透碳纖維布，

8、且不要損傷碳纖維布，這是確保粘貼碳纖維布施工質(zhì)量的關(guān)鍵。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面指觸干燥后舉行下層的粘貼。在最后一層碳纖維布的表面勻稱涂抹表層膠，帶膠體凝結(jié)后用小錘舉行敲擊檢查其粘接狀況，如消失空敲等粘結(jié)不密實(shí)現(xiàn)象，應(yīng)實(shí)行補(bǔ)救措施，保證粘接面粘接率大于95%；6）表面防護(hù)：最外層表面在涂抹浸漬膠后須再用人工或機(jī)械在表面點(diǎn)粘砂粒，增強(qiáng)表面粗糙度，然后用空壓泵噴涂一層水泥膠砂，使處理后梁體表面色彩全都；7）固化與養(yǎng)護(hù)：實(shí)行措施保證碳纖布粘貼后不受污染或雨水侵蝕，24小時(shí)內(nèi)確保不受外力硬性沖擊等干擾，自然養(yǎng)護(hù)時(shí)光為5天左右。3.4粘貼鋼板1）工藝流程：畫(huà)線定位被粘混凝土表面和鋼板表面處理植化

9、學(xué)錨栓安裝鋼板封邊灌注粘鋼膠固化檢查表面防腐；2）劃線定位：按照加固施工圖，精確地在混凝土表面劃出粘貼部位輪廓線及錨栓位置；3）表面處理：對(duì)混凝土表面舉行打磨，除去2mm3mm厚表層，直到露出新鮮混凝土面，并用無(wú)油空壓機(jī)舉行除灰，再用酒精清洗整潔，對(duì)高低不平的位置舉行修補(bǔ)處理。對(duì)鋼板粘結(jié)面用角磨機(jī)打磨除銹，直到露出金屬光澤，并用棉紗沾丙酮擦拭整潔；4）植化學(xué)錨栓：將化學(xué)錨栓按設(shè)計(jì)要求植入混凝土；5）鋼板安裝：采用磁力鉆在鋼板上鉆出錨栓孔，將鋼板通過(guò)化學(xué)錨栓螺桿固定在粘貼位置，鋼板與砼面之間留出不小于3mm間隙以便灌膠，可采用加塞3mm鐵絲舉行控制；6）封邊：將注膠嘴粘結(jié)在鋼板的注入孔上，在鋼板

10、邊緣插入排氣管，在螺桿外露端頭用高強(qiáng)封堵材料包裹密封，然后用鋼板封邊膠封閉螺桿和鋼板邊緣。注膠嘴布置間距為50cm60cm。用批刀將鋼板周邊縫隙、注膠嘴周邊間隙用封邊膠密封，封邊膠與梁底板成近似45角；7）灌注粘鋼膠：根據(jù)由低往高的挨次從較低的一端開(kāi)頭注膠；鄰注膠嘴開(kāi)頭有膠液流出后，在當(dāng)前注膠嘴持續(xù)灌注2min5min，同時(shí)用小錘持續(xù)敲擊檢查當(dāng)前注膠嘴與下一注膠嘴之間的鋼板段的注膠密實(shí)度，在確認(rèn)該段鋼板內(nèi)膠液已密實(shí)后，將當(dāng)前注膠嘴封閉，移至下一注膠嘴連續(xù)注膠。注膠壓力控制在0.3MPa0.5MPa，注膠的同時(shí)用小錘持續(xù)敲擊鋼板，提高膠液流淌性，在通過(guò)檢查最后一個(gè)排氣管口四周已滿膠并決定繼續(xù)出膠

11、無(wú)氣泡后舉行封堵，封堵后維持較低壓力穩(wěn)壓注入3min10min封堵注膠嘴；8）檢測(cè)：小錘敲擊鋼板檢驗(yàn)鋼板的有效粘結(jié)面積，錨固區(qū)有效粘貼面積不小于95%，并對(duì)空鼓位置舉行補(bǔ)灌；9）表面防腐：鋼板表面噴涂水泥膠砂舉行表面防腐。3.5梁板整體頂升更換支座1）工藝流程：安放千斤頂聯(lián)接、調(diào)試千斤頂和油泵站頂升打算梁體同步頂升更換支座回油松降千斤頂；2）安放千斤頂：采用板型聯(lián)動(dòng)式液壓千斤頂，該千斤頂結(jié)構(gòu)緊湊、扁平、體積小，可以直接置于梁底和蓋梁或臺(tái)帽之間，完成頂升作業(yè)。千斤頂要安放安穩(wěn)，頂升支點(diǎn)嚴(yán)格對(duì)正T梁肋板或空心板兩肋以防梁體損傷，上下均墊鋼板以防混凝土局部損傷；3）聯(lián)接、調(diào)試千斤頂和油泵站，確保全套

12、頂升設(shè)備的機(jī)械完好率100%；4）頂升打算：頂升期間封閉交通，設(shè)備操作人員、監(jiān)測(cè)人員明確分工，各就各位，統(tǒng)一指揮。首先緩慢加壓、回油回油2次3次，目的在于排出油管內(nèi)的空氣，并可以調(diào)整每個(gè)千斤頂鋼板和梁體橫隔板梁接觸點(diǎn)的受力情況大至相同；5）梁體同步頂升：油泵站連續(xù)增油，各梁體同步、同幅頂升，頂升量不得超過(guò)計(jì)算值，不得造成橋梁上部橋面鋪裝和橋面繼續(xù)部位的結(jié)構(gòu)層受力破壞。頂升全過(guò)程應(yīng)親密觀看梁體和墩臺(tái)狀況，若有異樣應(yīng)立刻停止頂升；6）更換支座：當(dāng)梁體被頂升6mm7mm，這時(shí)關(guān)緊輸油油閥及各個(gè)千斤頂油管銜接處的油閥，并停止油泵站工作，舉行支座更換。3.6鋼管拱灌漿1）工藝流程：脫粘空洞檢測(cè)機(jī)械開(kāi)孔粘

13、接灌漿嘴配置灌漿液灌漿養(yǎng)護(hù)封閉灌漿口；2）脫粘空洞檢測(cè)：實(shí)行錘擊結(jié)合超聲波的方法舉行全橋具體檢測(cè)，并繪制空洞現(xiàn)狀圖；3）機(jī)械開(kāi)孔：依據(jù)空洞現(xiàn)狀圖，決定灌漿孔開(kāi)孔的位置，在空洞端部、空洞交錯(cuò)處和空洞較寬處應(yīng)設(shè)灌漿孔，貫通性空洞兩端都務(wù)必設(shè)灌漿孔。實(shí)行機(jī)械鉆孔，不得采用高溫切割，同時(shí)實(shí)行降溫措施，以保證主拱肋開(kāi)孔位置處溫度不發(fā)生急劇上升。開(kāi)孔直徑為8mm的圓形孔，間距50cm100cm，不得同時(shí)在同一斷面上開(kāi)孔；4）粘接灌漿嘴：灌漿嘴粘接結(jié)實(shí)、密封，灌漿前壓氣逐一檢查灌漿孔的連通和密封效果；5）配置灌漿液：嚴(yán)格按產(chǎn)品決定的協(xié)作比配置灌漿料，攪拌勻稱，配置好的灌漿料要在初凝時(shí)光內(nèi)使用盡畢。灌漿要求在

14、夜間封閉交通時(shí)施工，灌漿挨次豎縫自下而上，平縫自一端向另一端逐一舉行，灌漿壓力0.3MPa1MPa；6）養(yǎng)護(hù)：在漿液凝結(jié)后且有一定強(qiáng)度（抗壓強(qiáng)度20MPa）后方可開(kāi)放交通。在未完成灌漿且灌漿材料強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80前，須對(duì)交通嚴(yán)格管制；7）封閉灌漿口：待灌漿液固化后，拆除灌漿嘴，再次檢測(cè)拱肋混凝土是否密實(shí)，如不密實(shí)，應(yīng)舉行二次灌漿。確認(rèn)密實(shí)后，用鋼板和粘鋼膠將灌漿孔封閉，表面舉行防腐處理。4結(jié)論以上推薦的加固方法只是眾多加固方法中的一部分，加固技術(shù)作為一門新興技術(shù)，正隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)而日益長(zhǎng)進(jìn)。目前全國(guó)有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的橋梁亟待加固，科學(xué)合理又經(jīng)濟(jì)的加固方法會(huì)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。首先要對(duì)橋梁病害舉行全面細(xì)致的調(diào)查，須要時(shí)舉行荷載實(shí)驗(yàn)，然后正確