橋梁伸縮縫病害原因分析及施工工藝質(zhì)量控制

趙書海,孫哈南

(1.黑龍江省鶴大高速公路工程建設(shè)指揮部;2.哈大公路管理處)

1 引 言

伸縮縫是公路橋梁中的主要部件,承擔(dān)著橋梁上部梁板之間的溫差伸縮作用,同時要承擔(dān)車輛荷載的作用,在橋梁的使用過程中,伸縮縫一旦損壞對行車的舒適和安全及橋梁的使用壽命都會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

從橋梁使用上看,往往橋梁的破壞總是從伸縮縫破壞開始,逐漸擴(kuò)展,而伸縮縫的維修又很不易操作,因此,嚴(yán)格控制伸縮縫施工質(zhì)量盡可能延長使用壽命,顯得十分必要。

2 目前公路橋梁伸縮縫的現(xiàn)狀

目前國內(nèi)廣泛使用的橋梁伸縮縫大都是模數(shù)式伸縮縫,這種伸縮縫有著許多優(yōu)點(diǎn),行車舒適,養(yǎng)護(hù)方便。從近些年來伸縮縫的使用來看,這種伸縮縫破壞現(xiàn)象也很普遍,破壞的形式多種多樣。一是伸縮縫中的橡膠條過早損壞,造成雜物及橋面排水直接排到下面的梁端及支座,造成支座過早損壞;二是伸縮縫混凝土局部過早破壞導(dǎo)致異型板變形引起破壞,三是伸縮縫兩異型板過早變形扭曲逐漸造成破壞。

伸縮縫損壞后,對行車的舒適性和安全性帶來很大隱患。在初期損壞時維修也比較困難,特別是一、二級公路,維修時不能中斷交通,行車的影響對施工質(zhì)量也存在影響。

3 橋梁伸縮縫的損壞原因分析

(1)目前公路交通發(fā)展迅猛,重型車輛不斷增多,隨之車輛的沖擊作用也明顯變大,因此設(shè)計(jì)、施工上即使稍有缺陷也就成了破壞的原因。

(2)設(shè)計(jì)方面的原因。

有些橋梁結(jié)構(gòu),橋面板的剛度不足,當(dāng)橋面板受到汽車荷載作用時,因翼板較薄,橫向聯(lián)系較弱,導(dǎo)致橋面板變形過大。

很多設(shè)計(jì)是將伸縮裝置的錨固件置于橋面鋪裝層中的,與主梁連接的部分很少,這些錨固方法在荷載作用下容易造成開焊、脫落,而力的分布不容易傳遞,微小的變形可能演變成大的位移,最終導(dǎo)致混凝土粘結(jié)力的失效。

伸縮量計(jì)算不準(zhǔn)確,沒有考慮伸縮裝置安裝時的實(shí)際溫度對伸縮裝置的影響,在伸縮裝置本身不具備或很難具備調(diào)整初始位移量,以適應(yīng)按安裝溫度對位移的要求時,選型不當(dāng)是造成伸縮縫破壞的主要原因。

設(shè)計(jì)上沒有對伸縮裝置兩側(cè)的混凝土和鋪裝層材料選擇、配合比、密實(shí)度和強(qiáng)度提出嚴(yán)格要求的規(guī)定。

對于大跨徑橋梁、斜橋、彎橋等設(shè)計(jì)時沒有形成與一般的梁結(jié)構(gòu)相符合的構(gòu)造形式和錨固方法。

使用粘結(jié)材料、橡膠材料等新型伸縮裝置,錯誤地選定構(gòu)造和材料且防水、排水設(shè)施不完善,由于漏水、溢水,錨固件受腐蝕,梁端和支座侵蝕嚴(yán)重,多成為破壞的原因。

(3)施工方面的原因。

由于橋梁伸縮縫大都在施工后期進(jìn)行,各施工管理和監(jiān)理控制環(huán)節(jié)對橋梁伸縮縫施工工藝要求重視程度不夠,沒有能嚴(yán)格掌握施工工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安裝工序進(jìn)行施工。

錨固件焊接質(zhì)量不能保證,只注意表面,忽視內(nèi)部質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

后澆混凝土澆筑不密實(shí),有時為了使表面光滑美觀,常使用浮漿過大,從而在后期使用容易出現(xiàn)裂縫,一旦裂縫出現(xiàn)就會有水進(jìn)入,隨著水的侵入經(jīng)過反復(fù)凍融和行車荷載的作用使混凝土剝皮、出現(xiàn)坑槽,直至混凝土破壞。

伸縮縫兩側(cè)混凝土和瀝青混凝土鋪筑層結(jié)合不好,碾壓不密實(shí),形成兩張皮,容易產(chǎn)生開裂、脫落,最終引起伸縮縫的破壞。

就目前伸縮縫破壞的現(xiàn)象來看,由于趕工期,草率從事,放松了對伸縮縫的施工質(zhì)量,甚至不按設(shè)計(jì)要求和圖紙施工不能不說是伸縮縫破壞的主要原因之一。

(4)保養(yǎng)和維護(hù)方面的原因。

由于伸縮縫在使用過程中,不注意伸縮縫橡膠內(nèi)的雜物的及時清理,夏季縫內(nèi)雜物過多會使伸縮縫變狹窄,擠壓造成伸縮縫破壞,造成橋面排水不暢,長期侵蝕伸縮縫,造成伸縮縫材料過早氧化銹蝕。冬季縫內(nèi)雜物過多,凍融的雪水侵入造成凍脹,使伸縮縫過早破壞。

總之,對伸縮縫的日常養(yǎng)護(hù)工作也是很重要的,及時清理雜物、良好的養(yǎng)護(hù),可使伸縮縫的使用壽命延長,否則將會過早損壞。

4 伸縮縫施工工藝和方法

(1)安裝伸縮縫前的準(zhǔn)備工作。

①施工的工作人員要熟悉橋梁的圖紙和公路橋梁伸縮縫的安裝操作規(guī)程、檢查、驗(yàn)收伸縮縫異型邊梁的平整度、順直度和縫體間隙。

②驗(yàn)查機(jī)械設(shè)備、小型機(jī)具配備是否齊全。尤其是提供施工車輛過往的過橋必須質(zhì)量堅(jiān)固、數(shù)量充足,以保證施工順利進(jìn)行。

③配齊備足防止污染路面的帆布、塑料布、膠帶等材料。

④配齊備足養(yǎng)護(hù)用的塑料薄膜、草苫子、運(yùn)水工具等。

(2)橋梁的開槽準(zhǔn)備。

①橋面瀝青混凝土鋪裝層完成(覆蓋伸縮縫連續(xù)鋪筑)并驗(yàn)收合格后,根據(jù)施工圖的要求確定開槽寬度,準(zhǔn)確放樣,打上線后用切割機(jī)鋸縫、順直,鋸縫線以外的瀝青混凝土路面,必須仔細(xì)用塑料布覆蓋并用膠帶紙封好,以防鋸縫時產(chǎn)生的石粉污染路面。鋸縫應(yīng)整齊、順直,并注意把瀝青混凝土切透,以免開槽時縫外混凝土松動。

②用風(fēng)鎬開槽。開槽深度不得小于 12cm,應(yīng)將槽內(nèi)的瀝青混凝土、松動的水泥混凝土鑿除干凈,應(yīng)鑿毛至堅(jiān)硬層,并用強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)或高壓水槍清除浮塵和雜物。開槽后應(yīng)禁止車輛通行,嚴(yán)禁施工人員踩踏槽兩側(cè)邊緣,以免槽兩側(cè)瀝青混凝土受損。

③梁端間隙內(nèi)的雜物,尤其是混凝土塊必須清理干凈,然后用泡沫塑料填塞密實(shí)。如有梁板頂至背墻情形,須將梁端部分鑿除。

④理順、調(diào)整槽內(nèi)預(yù)埋筋,對漏埋或折斷的預(yù)埋筋應(yīng)進(jìn)行修復(fù),統(tǒng)一采用植筋膠或環(huán)氧樹脂進(jìn)行鋼筋補(bǔ)植,補(bǔ)植深度不小于 15m,補(bǔ)植后的鋼筋須請業(yè)主代表、監(jiān)理人員共同驗(yàn)看。

⑤開槽后產(chǎn)生的所有棄料必須及時清理干凈,確保施工現(xiàn)場整潔。

(3)橋梁伸縮縫安裝與施工注意事項(xiàng)。

①GQF-C型、GQF-Z型、GQF-L型、GQF-F型伸縮縫安裝之前,安裝時的實(shí)際氣溫與出廠時的溫度有較大出入時,須調(diào)整組裝定位空隙值,伸縮縫定位寬度誤差為±2mm,要求誤差為同一符號,不允許一條縫不同位置上同時出現(xiàn)正負(fù)誤差。

②安裝時伸縮縫的中心線與梁端中心線相重合。如果伸縮縫較長,需將伸縮裝縫分段運(yùn)輸,到現(xiàn)場后再對接,對接時,應(yīng)將兩段伸縮縫上平面置于同一水平面上,使兩段伸縮縫接口處緊密靠攏,并校直調(diào)正。用高質(zhì)量的焊條,逐條焊接,焊接時宜先焊接頂面,再焊側(cè)面,最后焊底面,要分層焊接,確保質(zhì)量,并及時清除焊渣。焊接結(jié)束后用手提砂輪機(jī)磨平頂面。

③伸縮縫的標(biāo)高控制與固定采用龍門吊架和 10×10角鋼作定位角鋼,使伸縮縫上頂面比兩側(cè)瀝青混凝土面層的標(biāo)高低約 2～3mm,控制伸縮縫的標(biāo)高,然后對伸縮縫的縱向直線度也進(jìn)行調(diào)整。伸縮縫的標(biāo)高與直線度調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求后,可進(jìn)行臨時固定,固定時應(yīng)沿橋?qū)挼囊欢讼蛄硪欢艘来螌⑸炜s縫邊梁上的錨固裝置與預(yù)留槽內(nèi)的預(yù)埋鋼筋每隔 2～3個錨固筋焊一個焊點(diǎn),兩側(cè)對稱施焊,以保證抄平后的伸縮縫不再發(fā)生變位,嚴(yán)禁從一端平移施焊,造成伸縮縫翹曲。綁軋鋼筋用鋼筋頭墊好。

④伸縮縫的焊接：固定后應(yīng)對伸縮縫的標(biāo)高應(yīng)再復(fù)測一遍,確認(rèn)在臨時固定過程中未出現(xiàn)任何變形、偏差后,把異型鋼梁上的錨固鋼筋與預(yù)埋鋼筋在兩側(cè)同時焊牢,最好一次全部焊牢。如有困難,可先將一側(cè)焊牢,待達(dá)到預(yù)定的安裝氣溫時,再將另一側(cè)全部焊牢。注意焊點(diǎn)與型鋼距離不小于5cm,以免型鋼變形。在焊接的同時,應(yīng)隨時用 3m直尺、塞尺檢測異型鋼的平整度,平整度應(yīng)控制在 0～2mm范圍,否則很容易出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。在固定焊接時,對經(jīng)常出現(xiàn)的預(yù)留槽內(nèi)預(yù)埋筋與異型鋼梁錨固筋不相符現(xiàn)象,要采用 U型、L型、S型鋼筋進(jìn)行加固連接,以確?？p體與梁體的牢固連接。連接處焊縫長度應(yīng)不小于 10cm,應(yīng)按照規(guī)范要求,采用淺接觸,保證焊接長度。嚴(yán)禁出現(xiàn)點(diǎn)焊、跳焊、漏焊等現(xiàn)象。伸縮縫焊接牢固后,應(yīng)盡快將預(yù)先設(shè)定的臨時固定卡具、定位角鋼用氣割槍割去,使其自由伸縮,此時應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)現(xiàn)場,防止車輛誤壓。

⑤模板安裝。模板多采用泡沫板、纖維板、薄鐵皮等,模板應(yīng)做的牢固、嚴(yán)密,能在混凝土振搗時而不出現(xiàn)移動,并能防止沙漿流入伸縮縫內(nèi),以免影響伸縮。為防止混凝土從上部縫口進(jìn)入型鋼內(nèi)側(cè)溝漕內(nèi),型鋼的上面必須要用膠布封好。

⑥應(yīng)在兩側(cè)設(shè)置鋼筋網(wǎng),帶肋鋼筋網(wǎng)頂部應(yīng)低于路面標(biāo)高 3cm,設(shè)置 Φ5帶肋鋼筋網(wǎng)(10×10)防裂鋼筋網(wǎng)。

(4)混凝土澆筑。

①澆筑前應(yīng)在縫兩側(cè)鋪上塑料布,保證混凝土不污染路面。

②混凝土振搗時應(yīng)兩側(cè)同時進(jìn)行,為保證混凝土密實(shí),特別是型鋼下混凝土的密實(shí),用振搗棒振至不再有氣泡為止。

③混凝土振搗密實(shí)后,用抹板搓出水泥漿,分 4～5次按常規(guī)抹壓平整為止。這道工序應(yīng)特別注意平整度,混凝土面比瀝青路面的頂面略低 1～2mm為宜,過高或過低都會造成跳車現(xiàn)象。

(5)伸縮縫安裝完成后橋梁的養(yǎng)護(hù)。

①水泥混凝土澆筑完成后,然后覆蓋麻袋或草苫子,嚴(yán)格灑水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)期不少于7d。養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁車輛通行。

②經(jīng)過養(yǎng)護(hù),水泥混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 50%以上后,可安裝橡膠密封條,安裝前必須把縫內(nèi)充當(dāng)模板的泡沫板、纖維板、漏漿的混凝土硬塊全部掏干凈后,嵌入橡膠條。

5 橋梁伸縮縫的施工質(zhì)量控制

(1)在伸縮縫施工之前,各施工、監(jiān)理人員,要對操作人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底,對工人進(jìn)行現(xiàn)場操作培訓(xùn)。

(2)是對每一道伸縮裝置在澆筑混凝土前一定要經(jīng)監(jiān)理進(jìn)行檢查驗(yàn)收,檢查重點(diǎn)一是要看預(yù)埋筋與主梁鋼筋連接的牢固性,二是要看異型板間距是否滿足當(dāng)時溫度時的設(shè)計(jì)寬度和與兩側(cè)路面標(biāo)高平順,三是檢查模板做的是否牢固、嚴(yán)密,四是檢查澆筑前梁端及原混凝土界面是否潔凈。以上所有工序檢查合格后,為防止混凝土從上部縫口進(jìn)入型鋼內(nèi)側(cè)溝漕內(nèi),在異型鋼的上面用膠布封好。方可進(jìn)行混凝土施工,在伸縮縫施工混凝土澆筑全過程中都要有旁站監(jiān)理。

(3)注意伸縮縫混凝土澆筑后的養(yǎng)生,一定要采用保水分的土工布覆蓋養(yǎng)生,養(yǎng)生期間嚴(yán)格控制車輛的闖入。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時方可通車。