浅谈县道危桥现状与维修加固工艺
发布日期:2015-11-06浏览次数:字号:[ ]

摘要:县道公路是服务农村建设的重要配套基础设施,是服务县域经济发展的主要道路。县道公路的建设是农村经济发展重要保证。而县道公路上的桥梁出现不同程度的破损给周边人民群众带来安全隐患,本文结合2015年余杭区县道危桥维修加固工程实例,对余杭区县道危桥现状进行分析,并介绍几种常见的危桥维修加固施工工艺。

关键词:县道 危桥现状? 维修工艺

前言

近几年来,随着国家经济和交通运输事业的不断快速发展,县道公路的交通运输量日益增加,给县道公路上的桥梁带来了很大的压力,就余杭区而言,存在于县道公路上的桥梁大多建于上世纪七、八十年代,建成通车年代久远,桥梁设计等级低,经过多年的营运,加上超载、超重车辆增多,桥梁均出现了不同程度的破损,对这些危桥的维修加固工作迫在眉睫。

??? 2015年余杭区县道危桥中(X243东西大道) 杜甫桥、 (X001祥彭线)瓶窑立交桥、 (X244小白线) 白岭山桥是几座需要维修加固桥梁中病害较突出的桥梁。随着县道公路等级的不断改善和提高,这些桥梁的维修加固工作至关重要。

1? 2015年余杭区县道危桥的现状及评定等级

2015年余杭区县道危桥共有11座,根据余杭区公路管理处提供的桥梁定期检查报告,其中2座桥梁技术状况被评定为4类,9座桥梁被评定为3类,主要的病害有:墩台基础冲空,梁板、墩台帽、桥面铺装裂缝,以及支座脱空等,根据这些病害的特点,对基础冲空等病害较严重的5座桥梁进行改建,对其余6座病害相对较轻的桥梁进行维修加固。结合现场调查,对以下桥梁进行病害分析。

1.1 根据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011), (X001祥彭线)瓶窑立交桥上部结构评定为3类,下部结构评定为2类,桥面系评定为1类,全桥整体技术状况评定为3类桥梁。具体的状况如下:

1.1.1?现浇板有14条纵向裂缝,L总=40m,Dmax=4mm,其中7条裂缝已经超限(0.25mm);

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1.1.2?台帽竖向裂缝共12条,L总=3m,Dmax=5mm,其中8条裂缝超限(0.3mm),墩台盖梁雨水侵蚀;

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1.2? (X244小白线) 白岭山桥上部结构评定为3类,下部结构评定为2类,桥面系评定为3类,全桥整体技术状况评定为3类。具体状况如下:

1.2.1?桥面铺装4条横向裂缝,1条纵向裂缝,L总=58m,2处车辙S总=11.2m2。

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1.2.2?左幅桥梁19块梁板有横向裂缝,裂缝均已盐析泛白,共计430条,L=215m;右幅桥梁2处锈胀露筋S总=10m2,1处砼破损开裂L=0.5m;勾缝均未施工,L总=720m。

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1.2.3?桥墩盖梁锈胀露筋2处,S总=2.1m2,1条竖向裂缝,L=0.6m,D=0.2mm,立柱1处锈胀露筋,L=0.3m;桥台10处锈胀露筋,S总=0.75m2;墩台盖梁均存在雨水侵蚀。

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1.3 (X243 东西大道)杜甫桥上部结构评定为3类,下部结构评定为2类,桥面系评定为3类,全桥整体技术状况评定为3类桥梁。具体状况如下:

1.3.1?桥面有横向裂缝3条,宽度均小于3mm;5处桥面磨损,S总=2×20㎡,另有网状裂缝、坑槽各1处。

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1.3.2?部分梁板存在单板受力现象,行车振动,梁板底部2处破损露筋S总=0.5㎡;2处锈胀S总=0.04㎡;铰缝勾缝完全脱落L总=140m,铰缝有渗水痕迹,行车时梁板有振动,可推断部分铰缝横向联结失效。

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1.3.3?1#盖梁有1条纵向裂缝L=0.7m,D=0.08mm;墩台盖梁水侵害。

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1.3.4?68个支座被泥土覆盖,4个支座脱空,其中1个脱空>?;

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2?现状成因分析

通过对2015年余杭区几座县道危桥的现状分析,这几座危桥的病害主要表现在桥面铺装层裂缝、梁板裂缝、盖梁裂缝、支座脱空等。造成这些病害的原因大致分为以下几种情况:

2.1 超载

各条县道超载车辆较多,部分超载车辆远远超过设计荷载值。

2.2 铰缝问题

2.2.1 设计上,由于当时采用的是小铰缝,小绞缝形式不够合理,其抗剪效率不够理想。

2.2.2 施工上,施工单位对铰缝的作用没有引起足够的重视,故在浇筑时有很大的随意性,里面甚至填充麻织袋,造成铰缝的质量较差,造成铰缝的破坏。

2.3 梁板裂缝问题

施工中,由于桥梁连接不到位,铰缝刚度不足,轮压荷载在局部作用于梁板顶面后不能进行有效的扩散,造成局部作用的梁板横向承担的分布系数大于设计采用的横向分布系数,导致梁板实际弯矩值大于承载能力设计值;在外部车辆超载的情况下,梁板出现裂缝。

2.4 桥面铺装问题

桥面铺装起着分布车轮的集中荷载,保护桥梁免受雨水侵蚀等作用。当桥面铺装施工时,铺装层度厚度不均、钢筋网布设不规范、混凝土在收缩变形及冲击力下易在薄弱处产生裂缝、破损;梁板顶面打毛不充分,桥面铺装砼与梁板砼不能有效结合,横向分布刚度亦相对减弱。

2.5 支座问题

空心板桥梁多采用板式橡胶支座,在实际施工中支座往往是桥梁中容易忽视的部分,支座安装不规范,随意性较大,容易造成结构受力变化,使局部承压增强,造成支座损坏;施工时一块梁板4个支座本身就未在一个平面上;二是随着时间的推移,橡胶支座老化、变形,造成支座脱空。

3? 维修加固施工工艺

为延长桥梁的使用寿命,确保用最少的资金,使桥梁能重新满足交通的需要,选择科学合理的维修加固施工工艺非常关键,应本着合理、有效、节约的原则,才能更有效的解决桥梁病害问题。

3.1 混凝土表面缺陷处理

混凝土表面修补按照病害情况分混凝土表层缺陷修补和混凝土深层缺陷修补两种情况进行处理,修补时严格按《港口工程混凝土粘接修补技术规程》(JTJ/T 271-99)执行。

3.1.1 表层修补:混凝土表面出现蜂窝、麻面等未露筋部位

①混凝土表面缺陷处应凿毛,并露出密实部分;

②配制修补材料,应称量准确,搅拌均匀;

③应仔细涂布压抹修补材料;

④应进行表面修整,必要时表面应涂布涂料。

3.1.2 深层修补:混凝土表层破损深度已露钢筋

①混凝土表面应凿毛,并露出混凝土坚硬部分,表面的松散层、附着物、油污、污垢、灰尘等应清楚干净;

②配制修补材料时,应称量准确,搅拌均匀;

③裸露钢筋应除锈,并涂一薄层环氧浆液,在尚未固化前再压抹修补材料;

④修补材料应具有一定的可使用时间,满足被粘混凝土构件的定位、调整等操作时间;

⑤修补材料根据破损深度可一次或分次嵌入缺陷,并抹平修整。

聚合物砂浆基本性能指标

砂浆等级?劈裂抗拉强度(Mpa)?正拉粘结强度(Mpa)?抗折强度(Mpa)?抗压强度(Mpa)?钢套筒粘结抗剪强度标准值(Mpa)

Ⅰ级?≥7.0?≥2.5,且为砼内聚破坏?≥12?≥55?≥12

Ⅱ级?≥5.5??≥10?≥45?≥9

试验方法?规范附录G?规范附录F?规范附录H?JGJ 70?规范附录J

注:表中规范为《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367—2006),修补的目的是恢复或部分恢复结构强度,恢复整体性,本次加固采用Ⅰ级聚合物砂浆。

3.2 裂缝封闭处理

3.2.1 定位:确定需进行作业裂缝位置

3.2.2 表面处理:对混凝土构件的裂缝,可用砂轮机、钢丝刷等工具,清除表面灰尘、白灰、浮渣及松散的污物,露出混凝土新面,然后再用毛刷蘸甲苯、丙酮、酒精等有机溶液,把缝两侧30~50mm处擦拭干净并保持干燥。

3.2.3 封缝:裂缝一般封闭主要采用环氧树脂材料,其材料性能应符合《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)第4章的相关规定,按照产品说明书要求配兑环氧树脂封缝胶,用毛刷或胶辊粘胶涂料刷于要求裂缝封闭的混凝土表面,封缝胶应分两次纵横向涂刷,后次纵向(或横向)涂刷应在前次横向(或纵向)涂刷胶液成膜并指触干燥时进行,每次涂刷应细密重叠和均匀,保证涂刷胶液不流淌或流淌后应即时补刷,胶液固化后胶膜均匀、密实封闭裂缝。

3.3 裂缝灌浆处理

3.3.1 清缝处理

①用角磨机打磨所有要处理的裂缝表面;

②剔除缝口表面的松散杂物,用气压0.2Mpa以上的压缩空气清除裂缝打磨范围内的灰尘;

③沿缝长范围内用丙酮进行刷洗,擦净表面。

3.3.2 标志灌胶底座的位置

①根据裂缝的宽度,确定灌胶底座的间距和位置,在裂缝端部、裂缝交叉处和裂缝较宽处设置灌胶嘴,并做好标志;

②灌胶底座的粘贴间距为:底座间距为20~40cm。

3.3.3 埋设灌浆嘴

①调和灌胶底座粘结胶,该胶应呈腻子状,按比例进行调和,直至调和均匀为止;

②将调和后的粘结胶涂抹在灌胶底座下底面周围;

③将灌胶底座按标注位置顺缝粘贴在裂缝表面,并适当用力下压底座使底部粘结胶部分溢出,并包住注胶底座边缘。

3.3.4 封缝

对压浆区域的裂缝,无论缝宽大小,原则上都应同时封闭,以防裂缝相互贯通而跑气跑胶。沿缝长先涂一层基液,等胶泥除凝后,再抹上一层胶泥,并除气泡抹平,等胶泥初凝后,表面用基液涂刷二度。

3.3.5 密封检查(气检)

等封缝材料固化后,沿缝涂刷一层肥皂水,并从灌浆嘴中通入气压为0.2Mpa的压缩空气,检查缝的密封效果。对漏气的部位进行补缝处理。

3.3.6 配浆,按比例进行调和,直至调和均匀为止。

3.3.7 灌浆

①往专用低压灌注容器中注入事先计算好的灌浆量;

②逐一将低压灌注容器安装至灌浆嘴,用橡皮筋施加压力;

③观察胶水注入量,加压后前2小时每20分钟观察一次并作记录,若注射器中的胶水注完立即补充胶水并判断是否与预先计算灌浆量是否有出入;

④加压24小时后拆除注射器,记录最终注胶量;

⑤取芯检查,判断注胶量是否到位。

3.3.8养护

灌缝完毕后,养护一昼夜,等待树脂固化。若温度过低,则应延长养护时间。最后涂刷一层与砼颜色相近的环氧树脂类涂料。

裂缝修补胶(注射剂)安全性能指标???????????????

性能项目?性能要求?试验方法标准

钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa)?≥10?GB/T 7124

胶体性能?抗拉强度(MPa)?≥20?GB/T 2568

?受拉弹性模量(MPa)?≥1500?GB/T 2568

?抗压强度(MPa)?≥50?GB/T 2569

?抗弯强度(MPa)?≥30,且不得呈脆性破坏?GB/T 2570

不挥发物含量(固体含量)?≥99%?GB/T 2793

可灌注性?在产品说明书规定的压力下,能注入宽度为0.1mm

3.4 植筋加强

铰缝及梁底植筋采用 12mm,孔径16mm,伸缩缝植筋采用 16mm,孔径20mm。植筋钢筋用改性环氧A级胶固定,应注意植入深度不小于10d,植筋孔距构件边缘距离不得小于5cm。

钢筋植筋工艺顺序:钻孔→清孔→注胶→插入钢筋→固化,如图1。

3.4.1 按设计位置进行钻孔,放样植筋位置线,钻孔采用电锤冲击钻钻孔,并确保孔的表面有足够的粗糙度,钻孔深度达到设计要求。

3.4.2用毛刷清理孔壁上的浮皮,然后用空压机吹净孔内的灰尘及混凝土碎屑,同时保证孔内干燥。

3.4.3采用改性环氧A级胶,从孔的底部开始注射,直至填满孔的2/3。

3.4.4将钢筋缓缓旋入孔中,使部分胶浆从孔中溢出,以保证植入钢筋完全粘上胶。

3.4.5在固化(2~3h)前不可对钢筋施加任何荷载,也不可进行钢筋及浇筑混凝土的施工。

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植筋示意图

3.4.6 当锚固筋与梁板中的钢筋发生冲突时,可根据实际情况适当调整锚固筋位置。

3.4.7 施工材料进场后,及时向监理工程师提供材料证明书及产品合格证,对钢筋强度进行现场抽样检验;在施工现场进行植筋抗拉拔试验,检测钢筋抗拉拔强度;灌浆料在现场取样后,到实验室检测材料的力学性能指标。

3.5 铰缝灌注高强灌浆料

先在铰缝底部挂一木板条,保证其不漏浆,再往里面浇注C40小石子混凝土。

3.6 粘贴型钢施工工艺

工艺流程:粘钢区域混凝土表面处理→螺栓钻孔→待粘贴型钢打孔与表面处理→配胶→粘贴型钢→固定和加压→型钢表面防腐处理。

施工工序:

3.6.1 表面处理

根据设计图纸的要求并结合现场测量定位,在需粘贴型钢加固混凝土表面放出型钢位置大样,凿除需粘钢混凝土表面的表层砂浆2~5mm,使粗骨料外露,表面不平的地方应用尖凿轻凿整平,再用钢丝刷清除表面浮浆,剔除表层疏松物,最后用无油压缩空气吹除表面粉尘,待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦试表面。

3.6.2 螺栓钻孔

依照设计图纸的要求,放出需钻孔的位置,然后钻孔,如遇梁板钢筋应适当移动钻孔位置。用压缩空气清理孔内浮尘,再用丙酮清孔。

3.6.3 型钢打孔与表面处理

依据现场混凝土上的实际放样进行粘贴型钢下料,并依据现场植埋的螺栓孔,先对待粘贴的型钢进行配套打孔,然后对型钢的粘贴面用钢丝刷磨机或磨光砂轮机进行除锈和粗糙处理,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应与型钢受力方向垂直。用丙酮清洗混凝土表面和型钢粘贴面。

3.6.4 配胶

加固用胶粘剂环氧类胶粘剂。环氧类胶粘剂为甲、乙两组分,使用前应进行现场质量检验,合格后方能使用。使用时将甲、乙两组分按说明书规定混合在一起,用转速100~300r/min的轴式搅拌器搅拌,至色泽均匀为止。容器内不得有油污,搅拌时应避免水进入容器,并按同一方向进行搅拌,以免带入空气形成气泡,降低粘结性能。

3.6.5 粘贴型钢

胶粘贴剂配置好后,用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表面和型钢上,厚度1~3mm,中间厚边缘薄。然后将型钢贴于预定位置,若是立面粘贴,为防止流淌,可加一层脱蜡玻璃丝布。粘好型钢后,用手锤沿粘贴面轻轻敲击型钢,如无空洞声,表示已粘贴密实,否则应剥下型钢补胶,重新粘贴。

3.6.6 固定和加压

型钢粘贴好后立即用木杠支撑,压力保持在0.05~0.1MPa之间,以使胶液刚从型钢缝中挤出为度,再用膨胀螺栓固定。

3.6.7 型钢内灌注自密实砂浆。

4 结束语

本文通过对2015年余杭区县道危桥的现状分析、病害成因分析、维修加固施工工艺介绍,简单的概况了县道3类桥梁普遍存在的问题,选择正确有效的处理桥面铺装层、梁板、盖梁、支座等重要构件病害是一个永远值得大家探究的问题。因此,为改善危桥的使用性能,我们只有不断寻找新工艺、新方法,才能延长桥梁的使用年限。

参考文献:

1 JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范.

2 JTJ 041-2000 公路桥涵施工技术规范.

3 曹卫东 武智晓 《科技创新与应用》2014年第10期

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