淺談既有舊線(xiàn)跨度混凝土梁橫向加固施工工藝的實(shí)施

李斌

【摘要】既有中小跨度混凝土梁橫向加固方案、施工工藝和技術(shù)要求。

【關(guān)鍵詞】既有跨度混凝土梁；橫向加固；施工工藝；

對(duì)既有鐵路中小跨度混凝土橋梁橫隔板斷裂病害，提出的梁體橫向加固技術(shù)，經(jīng)2011年、2012年兩年來(lái)的探索實(shí)踐，取得了良好的效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

一、概述

蘭新線(xiàn)烏西-阿拉山口間線(xiàn)路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)烏阿線(xiàn)）為1985年建設(shè)，1991年全線(xiàn)開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。全線(xiàn)有橋梁131座，其中95%以上是中小跨度混凝土T形梁，該種梁型目前已停止使用，按原有的設(shè)計(jì)，每孔兩片混凝土T梁之間的橫隔板連接較弱，對(duì)低高度混凝土梁而言?xún)善琓梁之間無(wú)連接。1996年檢查發(fā)現(xiàn)，橋梁出現(xiàn)橫隔板斷裂、梁體產(chǎn)生裂縫等病害，經(jīng)檢定已不能滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)營(yíng)需要。為確保鐵路運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)裂縫嚴(yán)重病害橋的梁體逐年實(shí)施了大修更換。1996年-2005年，對(duì)15座橋的梁體進(jìn)行了更換。由于更換梁體工程費(fèi)用耗資巨大，自2005年-2007年開(kāi)始嘗試對(duì)橋梁梁體進(jìn)行加固，先后采用梁體表面粘貼鋼板加固、梁體橫向予應(yīng)力加固等方法對(duì)6座橋病害梁體進(jìn)行了加固。目前烏阿線(xiàn)全線(xiàn)仍有35座跨度在10m及24m之間的橋梁未進(jìn)行處理，為確保列車(chē)安全運(yùn)行，經(jīng)申報(bào)烏魯木齊鐵路局批準(zhǔn)，自2011年開(kāi)始，逐步對(duì)烏阿線(xiàn)35座橋既有中小跨度混凝土T形梁進(jìn)行橫向加固。

二、方案設(shè)計(jì)

1、以2011年加固K2041+103橋四孔普通鋼筋混凝土T形梁為例。加固方案設(shè)計(jì)是在已有常用跨度混凝土梁加固方法研究成果基礎(chǔ)上，在梁兩端和跨中腹板中間各增設(shè)一塊橫向聯(lián)結(jié)板。

2、施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）鉆孔嚴(yán)禁損傷既有預(yù)應(yīng)力鋼筋，如果孔位無(wú)法避開(kāi)鋼筋，可適當(dāng)調(diào)整鉆孔位置，移動(dòng)距離不應(yīng)大于50mm；

（2）模板應(yīng)與原梁可靠聯(lián)結(jié)并有足夠的剛度；

（3）預(yù)應(yīng)力筋初張拉應(yīng)力為0.15fpu；

（4）混凝土須進(jìn)行配合比試驗(yàn)，要求三天內(nèi)強(qiáng)度、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%，如砂石料發(fā)生變化，應(yīng)重做配合比試驗(yàn)，累計(jì)20孔梁須做一組彈性模量試驗(yàn)；

（5）在混凝土強(qiáng)度、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%后，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋終張拉，張拉控制應(yīng)力為0.73fpu。

（6）預(yù)應(yīng)力筋終張拉采用YQD230-100型千斤頂，先張拉至設(shè)計(jì)噸位，頂壓錨固后，拉動(dòng)換向閥重復(fù)張拉至設(shè)計(jì)噸位，擰緊承壓螺母，以保證預(yù)應(yīng)力筋回縮量小于1mm。

（7）應(yīng)采用環(huán)氧砂漿將錨墊板粘于梁體；

（8）更換千斤頂、油表、油泵的配件后必須重新標(biāo)定，配套標(biāo)定使用期為一個(gè)月或不超過(guò)200次張拉作業(yè)；

三、施工步驟及流程

1、搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)

根據(jù)橋下周?chē)h(huán)境情況，采用臨時(shí)吊籃或搭設(shè)腳手架作為作業(yè)平臺(tái)。

2、測(cè)量鉆孔位置

根據(jù)橋梁加固設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求，先在腹板上測(cè)量出鉆孔的位置，然后使用電子探測(cè)儀器探測(cè)鉆孔處鋼筋的情況，如果鉆孔的位置有鋼筋，則適當(dāng)調(diào)整鉆孔的位置，但移孔距離不宜大于50mm。

3、鉆孔

當(dāng)孔位確定后，采用鉆機(jī)成孔，鉆機(jī)用支架固定，鉆孔中避免損傷預(yù)應(yīng)力筋或主筋，并保證鉆孔的水平度和垂直度，同時(shí)注意使兩片梁的鉆孔中心在同一直線(xiàn)上。鉆孔完成后，孔內(nèi)用水清洗干凈。

4、鋼筋綁扎、安裝預(yù)應(yīng)力鋼筋及波紋管

在鉆孔以及新舊混凝土結(jié)合部位表面鑿毛完成后，在兩片梁腹板之間撐上方木，安裝好模板底板。將保留的橫隔板鋼筋與梁體普通鋼筋用電焊焊接，然后按照加固設(shè)計(jì)鋼筋布置圖綁扎鋼筋，同時(shí)安放置波紋管，然后將預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)安裝在波紋管內(nèi)，使鋼絞線(xiàn)垂直于梁片，最后將其用螺母固定。

5、安裝模板

按橫隔板的設(shè)計(jì)尺寸制作定型組合模板。模板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，能模板表面應(yīng)平整、接合嚴(yán)密并便于拆卸，立模時(shí)預(yù)留天窗，便于混凝土入模。

6、澆注混凝土

灌注混凝土前，在新舊混凝土的結(jié)合部位噴灑專(zhuān)用界面粘接劑并在模板上涂脫模劑?；炷敛捎脵C(jī)械攪拌并加入早強(qiáng)型減水劑，人工灌注，小型振搗棒振搗。當(dāng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到一定強(qiáng)度后，方可拆除模板。

7、張拉

張拉分兩步進(jìn)行：初張拉和終張拉。初張拉在灌注隔板砼前進(jìn)行，初張拉前用木支撐塊將兩片梁在梁端、梁中上、下緣處支撐緊，撐木做成楔形，使其在列車(chē)通過(guò)時(shí)不易脫落；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%時(shí)，且在砼凝固養(yǎng)護(hù)5天后方可進(jìn)行終張拉。張拉前首先在設(shè)計(jì)的專(zhuān)用臺(tái)座上對(duì)精軋螺紋預(yù)應(yīng)力粗鋼筋進(jìn)行冷拉及時(shí)效處理。張拉工藝采用一端張拉，另一端錨具在墊板外旋緊螺母。張拉時(shí)，先張拉跨中段，然后再?gòu)埨憾硕危慷蝺筛A(yù)應(yīng)力筋同時(shí)張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉前，先將張拉缸頂出50mm，張拉過(guò)程中，油泵進(jìn)油要緩慢平穩(wěn)，當(dāng)張拉力達(dá)到預(yù)定的噸位后，鎖緊螺母，即可頂壓回油。

8、封錨

錨頭采用細(xì)石混凝土封錨，頂面做成流水坡，錨頭與既有混凝土梁結(jié)合部位涂刷2～3道防水涂料。

四、質(zhì)量控制

1、混凝土表面鑿毛時(shí)，應(yīng)將風(fēng)化、脫落、裂損部分徹底鑿除。

2、混凝土的澆筑應(yīng)確保其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，外表要光滑、平整、無(wú)蜂窩，內(nèi)部要密實(shí)、均勻。

3、在既有橋梁上施鉆預(yù)應(yīng)力孔道時(shí)，應(yīng)確保兩片T梁同一位置的孔道在同一軸線(xiàn)上。

4、應(yīng)嚴(yán)格控制張拉力，確保達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噸位。

5、按規(guī)定制作混凝土、水泥漿試塊及鋼筋試件。

五、改造加固效果

2011年安排加固3座、2012年加固16座，經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)營(yíng)，橋梁使用狀態(tài)良好。2013年7月，路局橋檢隊(duì)對(duì)部分加固橋梁進(jìn)行了抽查檢定，梁體橫向剛度顯著增強(qiáng)。

六、結(jié)論及建議

按照目前工程預(yù)算費(fèi)用計(jì)算，包括成品梁購(gòu)置、運(yùn)輸及架梁安裝，更換一孔梁需要40-45萬(wàn)。若采用橫向加固方案，加固一孔梁費(fèi)用只需要10-15萬(wàn)元，與更換梁方案相比可節(jié)約費(fèi)用約30萬(wàn)元。經(jīng)兩年的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐和觀察，按上述設(shè)計(jì)方案加固的梁體橫向連接牢固、橫向剛度明顯增強(qiáng)，而且施工速度快，不需要申請(qǐng)施工“天窗”或進(jìn)行限速，不干擾行車(chē)，不僅確保了行車(chē)安全，又節(jié)約了大量資金。綜上所述，采用橋梁橫向預(yù)應(yīng)力聯(lián)結(jié)加固技術(shù)對(duì)中小跨度混凝土梁進(jìn)行加固，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，值得推廣和運(yùn)用。