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加固施工

橋梁加固技術及特殊病害處治

作者: 發布時間:2021-12-13 22:54:41點擊:19452

信息摘要:

  一條已運營約10年的高速公路。隨著當地經濟的發展,交通運輸任務日趨繁重,重載、超載車輛的增加,造成高速公路上部分橋梁的技術狀況和服務水平均有所下降,橋梁構件出現了不同程度的病害和缺損。本次對存在病害和缺損的橋梁結構維修加固使結構能夠滿足原設計荷載標準下的安全使用要求。

      一.工程概況  


     一條已運營約10年的高速公路。隨著當地經濟的發展,交通運輸任務日趨繁重,重載、超載車輛的增加,造成高速公路上部分橋梁的技術狀況和服務水平均有所下降,橋梁構件出現了不同程度的病害和缺損。本次對存在病害和缺損的橋梁結構維修加固使結構能夠滿足原設計荷載標準下的安全使用要求。

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      全線橋梁總體技術狀況等級如下表:

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       從上表可以清晰地看出全線108座橋梁其中有:


      1類橋梁81座,該類橋梁為全新狀態,無需大的維修加固。


      2類橋梁25座,該類橋梁:橋面系橋面鋪裝破損、伸縮縫堵塞;橋梁上部承重構件多塊空心板存在縱向裂縫,裂縫長度和寬度超限;鋼絞線外露。下部結構立柱存在破損、露筋、銹蝕等現象。


       3類橋梁2座,該類橋梁:橋面系橋面鋪裝破損嚴重、伸縮縫堵塞。橋梁上部承重構件多塊空心板存在縱向裂縫,裂縫長度和寬度超限;濕接縫砼小板多塊開裂。支座脫空現象普遍。


        全線需維修加固的橋梁大部分處于2類技術評定,根據定期檢查報告、特殊檢查報告及現場調查,大部分橋梁病害類型、特點及發生原因等十分近似,屬于橋梁常見病害,處理方案具有一定的通用性;對于常見共性病害,提出針對性、標準化的處理方案。病害較為嚴重的少量橋梁,需要特殊加固,對此類橋梁進行特殊加固處理。全線橋梁共性病害主要有以下幾項:


       (1) 梁底出現縱向、橫向裂縫,局部有滲水泛;


      (2) 混凝土表面存在缺損、露筋、銹脹、剝落等病害;


      (3) 橋面鋪裝擁包、破損,微伸縮量切縫破損;


      (4) 支座脫空;


     (5) 錐坡局部塌陷;


     (6) 防落網嚴重銹蝕、破損。


      除此之外還有部分橋梁病害較為嚴重,需進行特殊維修加固。


       二.施工方案  


       1.對于以上常見的橋梁病害和破損處治方案如下:


       1)梁底出現縱向、橫向裂縫,局部有滲水泛白


       該共性病害比較普遍,分布范圍較廣,形態寬度各異,不同的裂縫寬度和裂縫形態采用的處理方案不同:


       A:當裂縫寬度小于0.2mm時,采用表面封閉法進行處理;


       采用表面封閉材料環氧膠泥、聚合物砂漿等對結構表面裂縫進行修補的方法,表面涂抹環氧膠泥時,先將裂縫附近10cm寬度范圍內的灰塵、浮渣清理干凈并清洗,烘烤干燥、預熱,保證環氧膠泥與混凝土粘結良好。也可以利用砼表層微細獨立裂縫或網狀裂縫的毛細作用吸收低粘度滲透強的修補膠液。以此防止裂縫進一步擴大、鋼筋銹蝕等問題的出現。


     B:當裂縫寬度在0.2mm~1.5mm之間時,采用靜壓注射法


       以02~0.4mpa的壓力, 將低黏度、高強度的裂縫修補膠注入裂縫腔內。


        a. 對擬處理的裂縫沿縫鑿成深2~4mm、寬4~6mm的“V”形槽;


       b. 清理縫口雜物,清除槽內浮塵,并用丙酮擦拭;


        c.騎縫用環氧膠泥封縫并埋設、粘貼注射器底座,以30cm間距為宜,每條裂縫必須有一個進漿口和排氣孔;


      d.用修補膠密封底座周圍,并沿縫按5㎝寬進行密封;


        e.密封材料固化后進行密封檢查,對漏氣部位進行補封處理;


       f.安裝注射器,注入專用裂縫修補膠液,待相鄰注射嘴冒漿時,停止注射并用木塞塞緊,然后進行下一個注射嘴注膠,直至最后一個;


        g. 注射膠液初凝后,除去木塞,采用環氧膠泥封堵注,注射過程中一定要保證縫隙內部膠泥漿飽滿,無空隙。


       C.對于寬度大于0.5mm的活動性裂縫采用填充密封法。


       首先要在構件表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和寬分別不小于20mm和15mm的“U”型溝槽,槽兩側砼修理平整并用丙酮擦拭,槽口干燥后,然后用改性環氧樹脂充填,并粘貼不小于3倍縫寬的E玻璃纖維布封閉其表面。


       若裂縫伴有滲水泛白現象,應對板底進行鉆孔排水,以保證梁體空腔內干燥。


       砼裂縫修補膠的安全性能指標應符合下表規定

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      膠粘劑必須通過毒性檢驗;嚴禁參加揮發性有害溶劑和非反應性稀釋劑;完全固化的膠粘劑要符合實際無毒衛生等級要求。


      2)混凝土表面存在缺損、露筋、銹脹、剝落等病害;


        對于劣質疏松層較淺、病害范圍較小的區域采用丙乳砂漿修補,對孔洞及深度超過6cm的深層劣質疏松層采用高強度細石混凝土修補。伸縮縫錨固區混凝土和護欄混凝土的修補也是如此。


        丙乳砂漿施工:


        a.丙乳需儲存在0℃以上的環境中,施工環境要在10~35℃,否則應采取有效措施進行施工;


        b.用≥52.5級的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥,砂子需過2.5mm篩,且要滿足有關規范規定;


       c .在水泥基層上施工時,先要清理基層并加以噴砂或人工鑿毛,然后用水清洗干凈使施工面處于飽和狀態,薄層修補區邊緣應鑿一道5cm的深齒槽加強新舊混凝土的粘結;


        d.在鋼基層上施工時基層表面應先除銹,焊接和搭接部位應先進行找平;


       e.灰砂比及丙乳摻量,宜選灰砂比1:1.5~2砂漿,丙乳量為水泥的25%~30%。施工前根據砂子和水泥及施工和易性確定水灰比;


        f.丙乳砂漿拌制時,先把水泥和砂子拌均勻,再確定水量和丙乳。充分拌和均勻,材料稱量正確每次攪拌的砂漿,要求在30~45分鐘內使用完成;


        g刮涂.砂漿時,修補面上需先用丙乳凈漿打底,凈漿為丙乳和水泥比例1:2,隨后進行刮涂丙乳砂漿。仰面或立面施工超過7mm時,二次抹壓;


        h.施工完成后,加強早期養護,7d后可自然干燥;


       i.施工面為斜面或曲面時,應從較低部位開始,施工到較高部位;面積較大時應分段分塊間隔施工。


        丙乳砂漿的質量要求如下表

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       高強度細石混凝土施工:


      a.首先將疏松區劣質混凝土鑿除,鑿成規則的多邊形,開鑿以見新鮮、鑿實混凝土為止,開鑿區以及孔洞四周邊宜做成臺階狀,臺階高差以不小于3cm為宜;


       b.剔除開鑿表面的浮石,并清洗開鑿表面,飽水24小時;


      c.保持結合面濕潤但無自由水的情況下,涂刷界面劑,立模澆筑,終凝后拆模,覆蓋濕麻袋保持潮濕7天;


       d.養護7天后,在修補區外表無塵埃、無自由水且濕潤的條件下,用界面劑在縱橫向分批涂抹。


       高強細石混凝土要求三天抗壓強度不小于30Mpa,7天抗壓強度不小于50Mpa,28天抗壓強度不小于60Mpa。


     3) 橋面鋪裝擁包、破損,微伸縮量切縫破損;


       部分橋梁的行車道存在比較嚴重的擁抱、車轍、開裂等病害。對此類橋面應先將橋梁瀝青混凝土銑刨至現澆層,重新鋪筑SBS改性瀝青混合料AC-13C。實際鋪裝厚度與現狀相同,以實際發生量為準。更換鋪裝層后最終標高應與原橋一致。對于部分小橋和通道微伸縮量切縫存在不同程度的損壞,對破損的微量伸縮縫進行鑿除重做。微量縫灌封膠應滿足:采購時要有“三證”,并取樣復檢,報監理工程師審批后方可使用。灌縫膠應具有較好的彈性、復原性、伸展性和粘結性;且其技術參數應滿足規范或標準要求。


      4)支座脫空


       在長期組合荷載的作用下,梁板不均勻受力,導致板底支座脫空、損壞,不能正常工作,應及時調平、更換。支座問題比較嚴重的橋,應進行支座調平、更換宜采用整聯頂升,同步操作。


       頂升的工藝包括:搭設支架→安裝千斤頂→安裝百分表→試頂→頂升→更換調平支座→回油卸頂→拆除支架。


        具體施工如下:


       a.施工前做好各項準備工作,對橋梁基礎、墩臺、主梁、橋面系的技術狀況檢查;先行處治基礎、墩臺及上部承重結構的缺陷。


       b.搭設支架及工作平臺,支架工作面距梁底高度要確保操作人員施工方便。


      c.檢查支座:頂升前,詳細檢查各支座情況,選擇適當厚度和形狀的鋼板,保證更換后,梁體與支座密貼。


       d.安裝千斤頂、百分表:千斤頂底座附近處理平整,并在上下墊上鋼墊板,且放置位置不能影響支座的更換。


       e.試頂:頂升前,檢查各千斤頂的同步性、穩定性和梁板的完好性。頂升總行程以讓所有支座松動來控制,每次頂升2mm,穩定10分鐘,用百分表測梁體位移,各位移差不得超過1mm,再進行下一級頂升。否則,停止頂升,對千斤頂進行各項檢查,重新試頂。


      f.同步頂升:頂升時同一橋墩上的全部千斤頂并聯起來,通過一臺油泵進行加壓,保證每臺千斤頂出力一致;嚴格控制油壓和千斤頂行程,確保整體頂升;控制起梁速度在1mm/1min左右。達到設計高度后,持荷、穩壓、更換支座。更高頂升高度不得超過15mm


      g.支座更換、糾偏復位:將舊支座拆除,不銹鋼板除銹,重新與支座上的鋼板黏貼。脫空支座,在墊石上墊鋼板,找平相應高度,確保落梁時支座均勻受力。


      h.回油、卸頂:更換好支座,千斤頂同步慢慢回落梁板至更換好的支座上,確保壓緊密貼、位置正確后,拆除頂升系統。


      5)錐坡局部塌陷


       為防止臺后土壓力繼續增大,危機橋臺安全,對塌陷的錐坡,首先采用透水性材料進行填筑,然后重新砌筑M10漿砌片石,砌縫采用凹縫。


       6)防落網嚴重銹蝕、破損


       對于橋梁的防護網缺失破損比較嚴重,對銹蝕比較嚴重及缺損的防護網進行更換處理。采用型鋼邊框+鋼板網的形式。


        三.特殊病害處治方案  


       1.空心板板底縱橫向裂縫、裂網,板底空洞、鋼絞線外漏


       沿線橋梁空心板板底縱向裂縫較多,部分裂縫寬度超限,個別裂縫寬度達到0.5mm,并伴隨滲水泛白現象。橫向裂縫相對較少,普通鋼筋砼板更大裂縫寬度不超過0.2mm。預應力板有個別出現橫向裂縫,且裂縫寬度較小。部分空心板底存在網裂、孔洞和鋼絞線外露現象。


      對于縱向裂縫超限;板底網裂、孔洞;出現橫向裂縫的預應力空心板用碳纖維網格+聚合物砂漿防護方案。


        (1)碳纖維網格的技術參數如下表

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     (2) 碳纖維網格防護施工步驟


     a.表面處理:采用人工鑿毛3-4mm把污垢、油脂、油污、水泥漿和養護化合物從混凝土、砂漿和石頭上除去,并露出粗糙的混凝土或砌體結構表面;


     b.砂漿拌制:按照合適的水灰比拌制砂漿,混合均勻;


     c.噴射層砂漿:噴射厚度為1.5cm并保證噴射后砂漿平整度;


     d.碳纖維網格的裁剪和鋪設:按尺寸進行裁剪,鋪設時碳纖維網格的碳纖維絲方向與裂縫方向垂直,搭接時橫向為10cm,縱向為20cm,還要保證其平整度;


     e.表面刷拭:3小時以后用輥筒對碳纖維網格表面進行刷拭和按壓,保證層間的粘結強度;


    f.噴射第二次砂漿:噴射厚度為1.5cm,確保噴射完畢后,無網格纖維外露及混凝土表面的平整度。


     g.砂漿養護和表面處理:噴射完畢后,養護7天,再進行表面的外裝修或涂裝處理。


     2.現澆層破損修補


     部分橋梁瀝青層病害嚴重,鑿除該部分整體化現澆層和破損鉸縫,梁板頂植入剪力鋼筋,鋪設鋼筋網,重新澆筑C50聚丙烯纖維整體化混凝土,聚丙烯摻入量為0.9kg/m3。在現澆層頂面灑鋪熱瀝青+預拌碎石防水涂層,重鋪瀝青層?!肮ぁ毙瘟簶蛎?,鑿除破損部分橋面板,鋪設雙層鋼筋網,重新澆筑橋面板。


    植筋的一般要求:


    (1) 采用植筋技術時,原構件的混凝土強度等級不得低于C20;


    (2) 植筋錨固時,錨固部位的原構件混凝土不得有局部缺陷,若有缺陷,應先進行補強加固處理后再植筋;


     (3) 植筋的基本錨固深度和按構造的最小錨固深度應符合《混凝土結構加固設計規范》的要求,承重構件的錨固深度通過計算確定;


    (4) 植筋直徑與對應的鉆孔直徑設計值參考下表:


    植筋直徑與對應的鉆孔直徑設計值



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