新疆岳普湖中橋貫穿裂縫和鋼筋銹蝕的修復(fù)及加固方法

李山麗

（新疆立弓交通勘察設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 項(xiàng)目背景及現(xiàn)狀

新疆岳普湖中橋由水利部門等于1995年修建，全長20m，孔徑為15m，橋?qū)?m，橋面寬4.5m，上部結(jié)構(gòu)主要為肋板橋，下部主要構(gòu)造是樁柱式橋臺(tái)。岳普湖縣屬于溫帶大陸性干旱氣候，四季溫度和晝夜溫差變化較大，極端低溫可達(dá)-23.4℃。

該橋建成之后對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，但是隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)了多處貫穿裂縫、漏筋及鋼筋銹蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其通行能力和行車安全。因而，迫切需要修復(fù)和加固。

2 橋梁裂縫和鋼筋銹蝕的影響

隨著時(shí)代和科技的發(fā)展，運(yùn)輸業(yè)越來越受重視，這就使得車輛的載重量迅速增大，超載情況比較普遍。隨著時(shí)間的推移，橋梁在不斷惡化的自然環(huán)境和不斷增大的荷載作用下，極容易產(chǎn)生裂縫和鋼筋銹蝕等問題。伴隨裂縫的不斷發(fā)展，橋梁的其他病害也隨之而來，這對(duì)橋梁的耐久性、承載力和安全性造成進(jìn)一步威脅。很多橋梁病害的源頭都是裂縫的產(chǎn)生，所以對(duì)裂縫的修復(fù)是橋梁改建的重中之重。

3 岳普湖中橋修復(fù)方案

3.1 裂縫的修復(fù)

3.1.1 裂縫修補(bǔ)的基本方法

不同的裂縫寬度對(duì)應(yīng)著不同的修補(bǔ)方法：當(dāng)裂縫寬度小于0.1mm時(shí)，用日本SHO—BOND公司生產(chǎn)的SHO—BOND101號(hào)高分子樹脂材料（可使用時(shí)間見表1）對(duì)裂縫進(jìn)行處理，也可以采用環(huán)氧樹脂對(duì)其進(jìn)行封閉；當(dāng)裂縫寬度在0.1～0.5mm之間時(shí)，用BL—GROUT高分子樹脂材料對(duì)裂縫進(jìn)行灌注封閉；當(dāng)裂縫寬度在0.5～1mm之間時(shí)，采取改性環(huán)氧樹脂類灌漿或者甲基丙烯酸酯類灌漿等材料封閉裂縫；當(dāng)裂縫在1～10mm之間時(shí)，裂縫修補(bǔ)宜采取的材料為環(huán)氧樹脂灌漿黏結(jié)材料；當(dāng)裂縫寬度大于10mm時(shí)，采用無機(jī)灌漿黏結(jié)材料比較合適。

表1 SHO—BOND101號(hào)高分子樹脂材料可用時(shí)間

3.1.2 壁可法修補(bǔ)貫穿裂縫

壁可法是由日本SHO—BOND公司研發(fā)的一項(xiàng)高科技裂縫修補(bǔ)技術(shù)。它與我國常用的人工控制注漿基本方法的最大不同在于所用特制橡膠管通過自身的收縮壓力能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制注漿，效果極佳。

壁可法修補(bǔ)裂縫的施工工藝如下。

（1）清潔裂縫表面。用鋼絲刷和抹布等清潔工具將裂縫周圍5mm范圍內(nèi)的水泥翻漿、污垢以及灰塵清理徹底，使混凝土表面清潔、完整地顯露出來。

（2）根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算膠的用量，并按照配合比來混合膠液體。

（3）將黏膠注入裂縫，使其封閉。用101號(hào)密封膠對(duì)貫穿裂縫進(jìn)行封閉，按照每30cm縫段黏結(jié)。

（4）灌注裂縫。灌注膠被攪拌均勻之后，利用黃油槍注入到橡膠管中，待其膨脹后安裝在注入座中，此時(shí)注入器內(nèi)的黏結(jié)液就會(huì)緩慢均勻地注入到貫穿裂縫中去。如果某些裂縫很深，可以對(duì)其進(jìn)行重復(fù)灌注，直到橡膠注入器停止注膠為止，這也可以作為裂縫完全被膠注滿的標(biāo)志。

（5）修補(bǔ)結(jié)束。等到橡膠管里剩余的膠全部硬化之后，便可將注入器拆除，然后對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨。

3.2 鋼筋銹蝕修復(fù)方法

3.2.1 鋼筋銹蝕的檢測

橋梁的鋼筋銹蝕檢測一般采取半電池法。此法是由美國試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)規(guī)范所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測試鋼筋銹蝕趨勢(shì)的一種非常有效的方法，如圖1所示。該法主要原理是將半電池的接線端與橋梁待測構(gòu)件的鋼筋用導(dǎo)線連接起來，然后用探測端去探測混凝土表面的不同地方，并讀取各處不同的電壓計(jì)讀數(shù)，通過此讀數(shù)來判斷鋼筋銹蝕的總趨勢(shì)。經(jīng)過試驗(yàn)，當(dāng)電壓讀數(shù)大于-0.2V時(shí)，90%的鋼筋不會(huì)發(fā)生鋼筋銹蝕情況；當(dāng)電壓處于-0.35～-0.2V之間時(shí)，很難判斷鋼筋是否銹蝕；當(dāng)電壓小于-0.35V時(shí)，90%的鋼筋會(huì)發(fā)生銹蝕。

圖1 半電池法檢測示意圖

3.2.2 修復(fù)措施

橋梁的病害發(fā)展過程一般是非線性的，初始階段發(fā)展比較平緩，當(dāng)達(dá)到某個(gè)臨界值后，病害的發(fā)展速度會(huì)加快，直至喪失使用功能，如圖2所示。同樣，對(duì)于橋梁病害的修復(fù)所需費(fèi)用也適用這種規(guī)律，因此選擇一個(gè)合理的時(shí)機(jī)對(duì)橋梁病害進(jìn)行修復(fù)會(huì)事半功倍。

圖2 橋梁病害發(fā)展過程

橋梁的任何一個(gè)部位都有可能發(fā)生鋼筋銹蝕現(xiàn)象，尤其是在有水浸入和鋼筋露出的地方，比如在伸縮縫周圍、經(jīng)常接觸雨水的梁腹、橋面和混凝土的開裂處等。對(duì)其進(jìn)行修復(fù)時(shí)，第一步要對(duì)銹蝕區(qū)域周圍的混凝土進(jìn)行清理，然后再處理鋼筋的銹蝕問題。除銹的方法有多種，常用的有噴砂法和超高壓水槍噴射法。如果銹蝕情況比較嚴(yán)重，導(dǎo)致鋼筋的截面面積減小而對(duì)橋梁的承載力產(chǎn)生一定的影響時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的驗(yàn)算結(jié)論來確定需要修復(fù)的部位，如有必要可以增加鋼筋的數(shù)量來保證結(jié)構(gòu)的含筋量以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。以上所有工作結(jié)束之后，在施工的打開處澆筑強(qiáng)度比較高的水泥混凝土。若混凝土層厚度較薄而無法采取立模施工時(shí)，可以采取噴射混凝土的方式進(jìn)行澆筑。

以上是處理鋼筋銹蝕的基本方法，在實(shí)際工程中，必須要做好鋼筋銹蝕的防護(hù)措施，這樣才能保證橋梁的壽命。比較常見的防治措施有物理方法、電化學(xué)防護(hù)和合理的設(shè)計(jì)等。為了防止橋梁的鋼筋銹蝕問題，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，比如適當(dāng)增加鋼筋保護(hù)層的厚度，降低鋼筋發(fā)生銹蝕的幾率。

4 岳普湖中橋加固方法

4.1 常見的橋梁加固方法

4.1.1 加大截面加固法

此法的原理是在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再次澆筑厚度適當(dāng)?shù)匿摻罨炷敛牧?，這種改造技術(shù)經(jīng)常運(yùn)用在鋼筋混凝土橋的加固上。加大截面加固法一般采用的方式有兩種：一種是加大主梁梁肋的寬度及高度；另外一種是加厚橋面板。該法的主要特點(diǎn)是施工工藝簡單、可操作性強(qiáng)，并且設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)較為成熟，非常適用于跨徑比較小的橋梁加固。采用此法加固橋梁后，其剛度和承載能力得到明顯的提高，但其現(xiàn)場施工耗費(fèi)時(shí)間較長，對(duì)橋梁的正常使用以及生產(chǎn)有一定的影響。

4.1.2 黏貼鋼板加固法

此法的原理是將鋼板與混凝土之間的結(jié)構(gòu)用樹脂黏結(jié)加固，其施工速度快、現(xiàn)場保持無濕作業(yè)或者僅有抹灰等比較少量的濕作業(yè)，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)和生活產(chǎn)生較大影響，并且加固完成后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀和凈空都沒有很大的影響。但是此法的最終加固效果在很大程度上取決于施工人員的操作技能和膠黏工藝水平，比較適合在承受靜力作用和濕度環(huán)境正常的受彎或受拉構(gòu)件的加固中使用。

4.1.3 噴混凝土加固法

該法原理比較簡單，即將一定量的高品質(zhì)混凝土噴涂在原有的結(jié)構(gòu)上，從而恢復(fù)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋的保護(hù)作用，提高已經(jīng)變質(zhì)或者脫離的混凝土強(qiáng)度。該法完成后能增加原有結(jié)構(gòu)的表面美觀度，是目前常用的橋梁加固維修方法。

4.1.4 置換混凝土加固法

該法的優(yōu)點(diǎn)與前面的加大截面法比較相近，加固后對(duì)建筑物的凈空影響不大，但缺點(diǎn)同樣是施工的濕作業(yè)時(shí)間比較長，造成生產(chǎn)和生活的不便，適用于那些受壓區(qū)整體強(qiáng)度偏低或者缺陷比較嚴(yán)重的柱、梁等混凝土承載構(gòu)件的加固。

4.2 加固方法的選用原則

橋梁的加固方法遠(yuǎn)不止前文所講的4種，實(shí)際工程加固方法的選用應(yīng)該按照以下原則進(jìn)行。

（1）在選取加固方案之前，需考慮其他方面的要求，比如耗費(fèi)量、功效快慢、是否阻斷交通、技術(shù)是否可行、耐久性等方面的因素。

（2）一般橋梁加固是通過在原有基礎(chǔ)之上加大或者修復(fù)構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)整座橋梁承載能力的提高的，所以總的原則不適宜更改原有的結(jié)構(gòu)形式，除非出現(xiàn)特殊情況。若修復(fù)加固之后的橋梁仍然不能滿足需求，則必須要考慮對(duì)此橋的部分或者全部進(jìn)行重建。

（3）在選擇橋梁的具體加固方法時(shí)，要考慮舊橋的基本現(xiàn)狀以及承載能力下降的程度，并對(duì)其日后的交通量有所預(yù)測，最好借鑒該地區(qū)已經(jīng)成功完成橋梁加固工作的施工經(jīng)驗(yàn)。

（4）在選擇擴(kuò)大或者增加原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面的加固方法前，應(yīng)檢查增加部分與原有構(gòu)件之間的結(jié)合效果是否滿足要求。

根據(jù)此原則，針對(duì)岳普湖中橋，選用加大截面加固法和噴混凝土加固法相結(jié)合的方法，具體施工要點(diǎn)還需查找規(guī)范，根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)制訂橋梁加固方案。

5 結(jié)語

岳普湖中橋地處新疆寒冷地區(qū)，比較容易發(fā)生病害，需要加固。該工程需重點(diǎn)注意新舊路段銜接處的施工，在加固時(shí)要將此因素納入到考慮范圍中來。本文基于此橋的貫穿裂縫、鋼筋銹蝕及其相關(guān)修復(fù)方法，對(duì)橋梁的加固技術(shù)進(jìn)行了探討，闡述了加固方法的選取原則，希望能給相關(guān)人員以啟發(fā)，共同完善橋梁的加固工作。

[1] 陳建濤，呂東風(fēng).橋梁施工中混凝土裂縫的成因及預(yù)防措施[C]//全國城市公路學(xué)會(huì)第十八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.武漢：全國城市公路學(xué)會(huì)第十八屆學(xué)術(shù)年會(huì)，2009.

[2] 孫文智，李承昌.環(huán)氧樹脂膠液在混凝土裂縫中的流動(dòng)研究[C]//浙江省公路學(xué)會(huì)2005年年會(huì)論文集.杭州：浙江省公路學(xué)會(huì)2005年年會(huì)，2006.

[3] 王國華.橋梁加固基本概念[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2005（9）：60-61.

[4] 張開鵬，蔣玉龍，曾雪芳.橋梁加固的發(fā)展與展望[J].公路，2005（8）：308-310.

[5] 李鳳求，楊莉.橋梁加固技術(shù)探討[J].湖南交通科技，2005（2）： 89-91.