粘鋼加固法在港區(qū)橋梁修復(fù)中的應(yīng)用

韓 勤 練登科

(寧波市交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，浙江 寧波 315042)

1 相關(guān)背景

1.1 橋梁簡介

該立交橋上部結(jié)構(gòu)有預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁15聯(lián)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁5聯(lián)，箱梁為等高，梁高分別為：1.8 m,2.2 m；橫斷面為單箱單室和單箱多室結(jié)構(gòu)，邊肋采用直腹板，懸臂寬度為2.0 m。下部結(jié)構(gòu)主線標(biāo)準(zhǔn)斷面采用矩形抹角雙柱墩，在與匝道連接位置設(shè)置三柱形式，墩底截面尺寸為1.6 m×1.4 m,1.6 m×1.6 m,2.0 m×1.6 m三種；C線、E線、F線部分墩柱和D線全部墩柱設(shè)有墩帽，墩帽高度分別為1.8,1.9,2.1三種，匝道標(biāo)準(zhǔn)斷面均采用矩形抹角獨(dú)柱墩。橋梁基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁上接承臺(tái)形式，橋臺(tái)分為肋式和U型兩種，灌注樁樁徑為1.2 m,1.5 m兩種。

1.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及主要技術(shù)指標(biāo)

1)設(shè)計(jì)荷載：公路—Ⅰ級。

2)橫斷布置：C線橋梁總寬度9.0 m，其橫向布置為：0.5 m(防撞護(hù)欄)+8.0 m(行車道)+0.5 m(防撞護(hù)欄)；D線橋梁總寬度8.0 m，其橫向布置為：0.5 m(防撞護(hù)欄)+7.0 m(行車道)+0.5 m(防撞護(hù)欄)。

3)橋面鋪裝：4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土(AC-13Ⅰ)+5 cm中粒式瀝青混凝土(AC-16Ⅰ)+防水層+8 cm C30防水泥混凝土。

4)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁：C50；鋼筋混凝土墩帽：C40；鋼筋混凝土連續(xù)箱梁、墩柱、地袱、灌注樁、承臺(tái)、臺(tái)身、搭板：C30。

1.3 橋梁構(gòu)件編號原則

為敘述方便，采用以下編號原則：匝道橋橋跨編號均按行車前進(jìn)方向依次為第1孔、第2孔、…、第N孔；墩臺(tái)(蓋梁)編號依次為0號臺(tái)、1號墩柱、2號墩柱、…、N號臺(tái)；雙柱墩編號按行車前進(jìn)方向從右至左依次為1號、2號柱，例如1-2號墩柱表示1號墩2號柱。

1.4 病害情況

2015年6月檢測[1]發(fā)現(xiàn)，D線橋共有3個(gè)墩柱(聯(lián)結(jié)墩)頂部存在混凝土開裂、破損的病害，具體為：5-1號墩墩頂混凝土開裂，長0.6 m；9-2號墩墩頂混凝土開裂，長0.4 m；13-2號墩墩頂混凝土破損，面積(0.4×0.4) m2；各橋墩支座情況基本完好。病害見圖1，墩柱病害分布見圖2。

2 粘鋼加固法的實(shí)際應(yīng)用

2.1 維修部位

2013年對D線橋的9-1號、13-1號墩墩頂混凝土維修后，在2015年6月檢測發(fā)現(xiàn)9-2號、13-2號墩墩頂混凝土開裂。為提高橋梁耐久性，確保結(jié)構(gòu)安全可靠，本次維修對D線橋5-1號墩、9-2號、13-2號墩進(jìn)行粘鋼加固，同時(shí)對D線橋5-2號墩進(jìn)行預(yù)防性防護(hù)施工。

2.2 主要工藝流程

2.2.1裂縫修補(bǔ)

粘鋼加固法是旨在通過附著特制的建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼鋼板來提高受損的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，對已經(jīng)損壞的構(gòu)件提供加固的作用，是一種新型的、便捷的、有效的提高受損的鋼筋混凝土承載能力的加固方法。該方法具體施工時(shí)包括：裂縫處理、埋設(shè)灌漿咀、封縫、封縫檢查、配置漿液、灌漿、封口處理等步驟。該方法的具體使用方法可以參考有關(guān)加固工程的相應(yīng)國家規(guī)范。

2.2.2防腐手段

與混凝土相比鋼板的劣勢在于易于腐蝕，因此防腐處理在該方法中就顯得尤為重要。

在使用防腐涂料前應(yīng)先對混凝土進(jìn)行處理，清洗構(gòu)件表面，清除表面附著物，對表面缺陷優(yōu)先進(jìn)行修復(fù)，選擇晴朗的天氣進(jìn)行涂裝，同時(shí)在涂裝時(shí)注意使用安全，按照使用說明進(jìn)行涂裝。其他具體的要求可以參考《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》。

2.2.3砂漿補(bǔ)漏

注意砂漿補(bǔ)漏時(shí)速度要快捷，并控制分層抹灰時(shí)間間隔；砂漿涂抹平整，薄厚適中且均一。該方法的具體使用方法可以參考有關(guān)加固工程的相應(yīng)國家規(guī)范。

2.2.4粘鋼工藝

粘鋼工藝施工步驟為鋼板在加工廠定尺加工運(yùn)至現(xiàn)場、清理障礙物、放線、驗(yàn)線、電錘打錨栓孔、清理粘鋼混凝土結(jié)構(gòu)面、鋼板拼裝焊接、焊縫打磨、鋼板除銹、涂膠粘鋼、防銹防火，具體操作見下：

1)鋼板加工：首先對粘鋼進(jìn)行加工，裁取形狀面積合適的鋼板，在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行鉆孔。

2)周圍清理：對施工現(xiàn)場周圍進(jìn)行清理，為后續(xù)的施工提供一個(gè)合適的環(huán)境。在上述工作得到妥善處理后需要質(zhì)檢員核查是否合格。

3)放線、驗(yàn)線：工人布設(shè)位置線，完工后經(jīng)工長審核通過后進(jìn)行下一步驟。

4)鉆孔：在規(guī)定位置通過合格的電鉆打出設(shè)計(jì)要求的孔。

5)清洗混凝土表面：打磨粘鋼處混凝土表面，隨后進(jìn)行清洗以去浮塵，完工后找相應(yīng)負(fù)責(zé)人進(jìn)行審核。

6)鋼板處理：將鋼板拼裝好后進(jìn)行打磨，去除鋼筋表面的銹跡。注意在進(jìn)行該步驟操作時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，誤差要求在規(guī)定范圍內(nèi)，鋼材需要拋光和粗糙化,將鋼板的表面打磨至光滑,打磨的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是垂直于鋼的受壓方向,然后用浸過丙酮的棉紗清洗;經(jīng)批準(zhǔn)后，進(jìn)行下一步。

7)涂膠粘鋼:嚴(yán)格按照提供說明書比例的制備膠液,使用前混合均勻,一次使用量不應(yīng)該過度,粘貼時(shí)用小鏟刀在鋼鐵和混凝土表面涂抹膠液,注意此處膠液不宜均勻涂抹，中心區(qū)域和外圍區(qū)域最好有一定的厚度差。在鋼表面粘貼位置使用夾具,通過施加外力將鋼材與混凝土之間的膠水?dāng)D出,同時(shí)不斷的清理溢出的膠水,之后設(shè)置螺栓，收緊鋼錨,同時(shí)不斷清除膠水。

8)防銹防火：在鋼材外表面布設(shè)兩層防銹漆，在防銹漆外側(cè)加設(shè)一層防火材料。

現(xiàn)場施工如圖3所示。

3 結(jié)語

本工程采用粘鋼加固工藝對津沽一線某立交橋破損墩柱進(jìn)行處理，完工后有效加強(qiáng)了橋梁的承載能力，獲得了良好效果，主要體現(xiàn)在：

1)堅(jiān)固耐用：通過該方法修復(fù)后的結(jié)構(gòu)可以恢復(fù)原破損構(gòu)件的極限承載力，提高受損構(gòu)件的耐久性能，延長受損構(gòu)件的使用年限。

2)施工快速：該方法的最大優(yōu)勢就是不停產(chǎn)施工和施工快速。與傳統(tǒng)方法相比，粘鋼法可以縮短施工期，而且基本不影響施工期內(nèi)構(gòu)件的使用。

3)簡潔輕巧：施工全過程可以保持干燥施工，對環(huán)境污染較小，施工起來極為方便，由于為了達(dá)到使用要求的干板比混凝土質(zhì)量要小很多，因此可以減小維修后的結(jié)構(gòu)自重，且不改變施工前后結(jié)構(gòu)間的連接形態(tài)。

4)靈活多樣：通過靈活使用該種方法可以應(yīng)對多種工程上的問題，具有極強(qiáng)的使用性和適用范圍，為施工方提供了很好的思路。

5)經(jīng)濟(jì)合理：大幅降低了成本，體現(xiàn)了該種方法在經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢。第一方面由于施工快速，減少了由于施工而產(chǎn)生的誤工，第二則是該方法成本也相對較低，因此在經(jīng)濟(jì)方面是相當(dāng)合理的。