滬蘆高速公路橋梁鉸縫維修的質(zhì)量控制

鄭海建

（上海浦江橋隧運(yùn)營管理有限公司，上海 200023）

0 引言

目前，橋梁鉸縫的損壞在橋梁使用壽命期內(nèi)普遍存在。橋梁鉸縫可以說是橋梁上部受力構(gòu)件中的一個薄弱構(gòu)件，又是一個重要構(gòu)件。如果鉸縫損壞得不到及時合理的維修，那么在輪跡帶下的板梁就會形成單梁受力，重度下?lián)?，任其發(fā)展就會相繼出現(xiàn)梁底裂縫、受拉鋼筋銹蝕，最終梁板斷裂，造成安全事故。所以，橋梁鉸縫損壞一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就要及時、合理地進(jìn)行維修，以恢復(fù)其構(gòu)件結(jié)構(gòu)受力功用。因此維修施工中的質(zhì)量控制就非常重要，因?yàn)榫S修質(zhì)量得不到合理控制，不僅會導(dǎo)致人、材、機(jī)和經(jīng)費(fèi)的浪費(fèi)，還會掩蓋隱患的存在，拖延病害的解決，最終會釀成更為嚴(yán)重的安全事故。本文就鉸縫維修質(zhì)量控制點(diǎn)結(jié)合實(shí)例展開敘述與探討。

1 背景概況

上海市屬滬蘆高速公路，K27+500～K69+809，代號 S2，是上海市主城區(qū)、浦東新區(qū)北片連接中國（上海）自由貿(mào)易區(qū)臨港新片區(qū)及洋山深水港的一條陸上主要高速通道，北接外環(huán)與迎賓高速，南接?xùn)|海大橋。道路北段 2+1 車道，南段 3+1 車道，主線橋梁 53 座，其中三特橋梁（特大大橋、特長大橋、特殊結(jié)構(gòu)橋梁）2 座，小橋 8 座，中橋 35 座，大橋 8 座。自 2004 年建成開通以來，經(jīng)管養(yǎng)單位長期觀察總結(jié)，橋梁鉸縫損壞情況多發(fā)生在中小橋，且以非預(yù)應(yīng)力橋梁最為嚴(yán)重，例如北一灶港橋、蔣家南界溝橋、西橫河橋和海潮機(jī)口橋均發(fā)生過多次多條鉸縫嚴(yán)重?fù)p壞的情況。而對橋梁鉸縫損壞情況進(jìn)行上行（右幅）與下行（左幅）對比，可以看出以主線上行（上海市區(qū)往東海大橋）比下行（東海大橋往市區(qū)方向）更為頻繁和嚴(yán)重。通過運(yùn)營數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以得出，上行方向滿載、重載車輛多，且超載車輛比例非常高，重載運(yùn)輸對橋梁鉸縫使用壽命形成嚴(yán)重的威脅。

為了避免鉸縫損壞后，導(dǎo)致板梁單梁受力，且相應(yīng)梁體重度下?lián)虾蟀宓组_裂，在路面雨水下滲的影響下發(fā)生梁底受拉鋼筋銹蝕，嚴(yán)重威脅板梁的使用壽命和橋梁上部結(jié)構(gòu)安全，故鉸縫損壞一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就必須及時進(jìn)行維修，恢復(fù)鉸縫的防水功能、結(jié)構(gòu)受力功能，而鉸縫維修除及時性外，維修的質(zhì)量就成了重中之重。下面就橋梁鉸縫維修施工過程中的質(zhì)量控制過程結(jié)合滬蘆高速海潮機(jī)口引水河橋的鉸縫維修實(shí)例進(jìn)行表述與探討。

2 維修施工過程的質(zhì)量控制

海潮機(jī)口引水河橋橋梁位于 S2 滬蘆高速公路 2+1 車道段，公路里程樁號 K55+238～K55+268，為3 跨鋼筋混凝土簡支梁橋，跨徑組合為 10.0 m+10.0 m +10.0 m=30.0 m。橋梁分為上下行兩幅，橋面全寬24.0 m。上下行兩幅橋梁上部結(jié)構(gòu)均由 12 片鋼筋混凝土空心板梁組成，下部結(jié)構(gòu)為扶壁式橋臺、柱式橋墩。主梁下設(shè)置板式橡膠支座。橋面鋪裝為瀝青混凝土鋪裝，1#墩頂設(shè)置型鋼伸縮縫，其它墩（臺）頂位置為橋面連續(xù)。該橋設(shè)計(jì)荷載等級：汽車-超 20 級，掛車 -120。下面結(jié)合該橋梁第 1 跨第 6#、7# 鉸縫的維修對各工序質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 維修施工前的準(zhǔn)備工作

2.1.1 鉸縫維修方案的編制

海潮機(jī)口引水河橋鉸縫的損壞情況，經(jīng)現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)上行橋面 2 號車道第一跨左輪跡帶存在縱向開裂（見圖 1），鉸縫滲水嚴(yán)重，水漬面積覆蓋梁 底（見圖2），6# 板梁下?lián)戏容^大（3～5 cm），判定橋梁 1 跨 6#、7# 鉸縫損壞嚴(yán)重。管養(yǎng)單位決定立即編制專項(xiàng)維修方案，采用鑿除損壞的鉸縫混凝土，植入加固鉸縫鋼筋的施工方案。

圖1 橋面縱向開裂

圖2 鉸縫滲水

鉸縫維修施工是橋梁日常養(yǎng)護(hù)工作中一項(xiàng)常規(guī)的維修工作，也是一項(xiàng)關(guān)系橋梁結(jié)構(gòu)安全的重要維修施工作業(yè)。為了確保維修質(zhì)量達(dá)到維修目的、符合 JTGH 11－2004《公路橋涵養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》等規(guī)范的要求，維修施工方案是重要的事前規(guī)劃與事中控制依據(jù)，因此必須認(rèn)真、仔細(xì)、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)鼐幹沏q縫維修施工方案。方案編制完成后須按照流程進(jìn)行審核和審批，通過審批后才能落實(shí)于施工過程中，施工時必須嚴(yán)格按照施工方案的工藝、方法和流程進(jìn)行施工。

編制鉸縫維修方案前，須根據(jù)現(xiàn)場觀察情況，判斷鉸縫的損壞程度，從而制定合理的維修施工工藝與方法。板梁底鉸縫滲水是判定鉸縫損壞的主要依據(jù)，再結(jié)合橋面的面層縱向裂縫、龜裂、坑塘和重車經(jīng)過板梁的下?lián)戏鹊炔『?，基本可以判定鉸縫的損壞嚴(yán)重程度。判定損壞程度后，根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)、規(guī)范等文件再編制合理的施工方案，選擇合理的、經(jīng)濟(jì)可行的施工工藝與方法。

2.1.2 施工隊(duì)伍的選擇

編制完成維修施工方案后，就應(yīng)考察、選擇和安排合適的專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行維修施工。

一個經(jīng)驗(yàn)豐富、專業(yè)的施工隊(duì)伍是保質(zhì)保量完成維修任務(wù)的重要保證。合格的施工隊(duì)伍不僅能夠更好地把握現(xiàn)場施工狀況，還可以根據(jù)現(xiàn)場病害情況結(jié)合自身的施工經(jīng)驗(yàn)提出更為合理的維修施工工法和工藝。另外，還要向施工班組做好維修施工的技術(shù)交底和安全技術(shù)交底工作，這些都是能夠確保維修質(zhì)量達(dá)標(biāo)的重要保證。

2.2 鉸縫維修材料的質(zhì)量控制

選擇好施工工藝、施工方法，施工方案經(jīng)審批和確定施工隊(duì)伍后，維修使用的材料就是質(zhì)量控制的一個關(guān)鍵點(diǎn)。本次橋梁鉸縫維修材料主要涉及鉸縫植筋用的鋼筋、鉸縫修補(bǔ)用的高強(qiáng)混凝土、鋪裝層混凝土和鋼筋網(wǎng)片、防水材料、瀝青面層等。

2.2.1 植筋鋼筋和植筋膠

本次鉸縫維修新增植筋采用鉸縫鋼筋HRB 400 φ10@150 mm，使用 A 級植筋膠，以滿足強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求。

根據(jù)面層打開情況判斷，若原板梁鉸縫鋼筋有銹蝕、斷裂等情況的，須植入新的鋼筋，以加強(qiáng)鉸縫鋼筋與鋪裝混凝土的粘結(jié)力。新植入的鋼筋要求主要包括選用的鋼筋規(guī)格符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求、經(jīng)過有資質(zhì)的檢測單位檢測合格且有合格報(bào)告、有齊全的出廠證明文件且在有效期內(nèi)、鋼筋經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)理或管理人員目視檢查合格、植筋下料長度符合要求。

植筋膠須符合規(guī)范要求、在質(zhì)保有效期內(nèi)、相關(guān)證明文件齊全有效、有足夠的粘度和固化后的強(qiáng)度、有操作說明和環(huán)保處理說明。

2.2.2 鉸縫及鋪裝層混凝土

本次鉸縫與鋪裝層混凝土為減少施工難度和保證施工質(zhì)量，均采用早強(qiáng)快速 C50 鋼纖維混凝土，混凝土內(nèi)摻 50 kg/m3銑削式鋼纖維和早強(qiáng)劑，骨料粒徑應(yīng)≤20mm，抗?jié)B等級 P8 級。

鋪裝層混凝土一般采用商品混凝土，但是在高速公路養(yǎng)護(hù)維修中要考慮到時效性，多使用快硬早強(qiáng)混凝土澆筑以達(dá)到盡早開放交通的要求。快硬早強(qiáng)水泥除了一般混凝土的要求外，還要求早強(qiáng)劑等添加材料符合要求，并采用細(xì)骨料，以免粒徑過大減弱鋪裝 層（厚 8 cm）的強(qiáng)度。

鉸縫混凝土一般使用高強(qiáng)商品混凝土（C 50），要求使用的混凝土拌和材料符合強(qiáng)度、配合比、最大最小粒徑和級配等要求。對于鉸縫維修使用的少量混凝土也可以采用自拌的方式，自拌過程要注意配合比、水灰比、粒料與級配的控制。

2.2.3 鋼筋網(wǎng)片

海潮機(jī)口引水河橋，經(jīng)打開結(jié)構(gòu)層后發(fā)現(xiàn)，鉸縫鋼筋已經(jīng)嚴(yán)重銹蝕，部分鉸縫鋼筋已經(jīng)斷裂。需要新植加強(qiáng)筋，選用鉸縫鋼筋 HRB 400φ10@100 mm，每根下料55cm 長。鋼筋網(wǎng)片使用 HRB400Φ16@100 mm×100 mm 鋼筋網(wǎng)的縱向鋼筋。鋼筋進(jìn)場前均驗(yàn)證了相關(guān)證明資料，并提前隨機(jī)送樣檢測合格。

鋼筋網(wǎng)片使用的鋼筋符合規(guī)范要求，并經(jīng)有資質(zhì)檢測單位檢測合格，出廠證明文件齊全有效，使用時經(jīng)現(xiàn)場檢視合格。有銹跡的鋼筋需除銹合格，且除銹后的鋼筋橫截面不小于規(guī)范要求。對植筋用的鋼筋，下料長度是重要的質(zhì)量控制點(diǎn)，過短的下料長度會影響植筋深度以及鋼筋與混凝土粘結(jié)力。

2.2.4 防水材料

此次使用的防水材料為道橋用纖維增強(qiáng)型聚合物改性瀝青防水涂料，符合 JC/T 975－2005《道橋用防水涂料》和 CJJ 139－2010《城市橋梁橋面防水工程技術(shù)規(guī)程》，并同時滿足下列技術(shù)指標(biāo)（見表 1）。

防水材料可以采用膜材料或者卷材，材料同樣須符合規(guī)范要求，并且有相應(yīng)的齊全有效的證明文件。防水層材料需有較好的防水、粘結(jié)、密貼能力和足夠的有效壽命期，且應(yīng)與橋面瀝青面層相匹配，能滿足承受橋梁動荷載時的抗壓、抗拉、抗裂等要求。在環(huán)境條件 -15 ～ 80 ℃ 范圍內(nèi)，仍能滿足以上要求。同時，在經(jīng)受瀝青混凝土層攤鋪高溫后，不影響其長期耐久使用性能。

表1 纖維增加型聚合物改性瀝青防水涂料技術(shù)指標(biāo)

2.2.5 面層瀝青材料和粘層油

此次橋面瀝青面層為一層式 6 cm 改性 SMA-13 混合料，該混合料技術(shù)指標(biāo)要求如表 2 所示。

表2 改性 SMA-13 混合料技術(shù)指標(biāo)

粘層油采用 PCR 改性乳化瀝青，用量為0.3～0.6 L/m2，其技術(shù)指標(biāo)要求如表 3 所示。

面層瀝青材料與原路面瀝青材料相同或相近、有合理的級配和配合比、進(jìn)場時材料溫度符合攤鋪要求、送貨材料齊全有效、經(jīng)現(xiàn)場目檢合格方可使用。瀝青混合料可以采用廠拌瀝青，在拌和、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓溫度時需嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制。拌制好的瀝青混合料應(yīng)色澤一致，無成塊油團(tuán)。對明顯花白、粗細(xì)粒料分離、結(jié)塊成團(tuán)、枯焦干散，以及出廠溫度超過范圍或送到工地時溫度低于規(guī)定的混合料，均不得使用。

2.3 鉸縫維修現(xiàn)場施工質(zhì)量控制

現(xiàn)場施工過程中，各施工工序、施工方法須得當(dāng)，且符合規(guī)范文件要求，才能保證維修的質(zhì)量和使用的耐久性。下面就各施工工序分項(xiàng)表述各質(zhì)量控制過程。

2.3.1 面層和鋪裝層開挖、鑿除和清理

此次維修的鉸縫為相鄰鉸縫，兩條鉸縫間和外側(cè)50 cm 的面層與鋪裝層及鉸縫混凝土全部鑿除，瀝青面層外緣比鋪裝層外擴(kuò) 15 cm。

原有橋面鋪裝損壞的地方需要切割面層、破碎、鑿除和清理，為了減少鑿除橋面鋪裝層混凝土對板梁的損傷，建議盡量采用人工鑿除的方法施工，配合以空壓機(jī)進(jìn)行清除，以保證原有橋面鋪裝混凝土清除干凈。

面層切割要求形成矩形，切割整齊、直線、直角，切割深度一般為 4 cm。切割面層時，注意每邊比下層外擴(kuò) 15 cm，以便后續(xù)鋪裝時形成臺階狀搭接區(qū)域。

破碎、鑿除混凝土過程中，注意保護(hù)原有的鋼筋，切割、鑿除板梁及兩側(cè)鉸縫上方的混凝土鋪裝層，將鉸縫內(nèi)損壞的混凝土鑿除，并將空心板梁頂及鉸縫部位的雜物清除，用高壓水槍清洗。混凝土鋪裝層的切割范圍為鉸縫兩側(cè)各 50 cm，切割深度為 1.5 cm，保證不傷及原鋪裝鋼筋，須將鋼筋上粘結(jié)的混凝土清除干凈。然后將坑槽內(nèi)的垃圾清掃干凈，合適的條件下可以用空壓機(jī)吹除干凈。

鑿除邊梁鉸縫混凝土前應(yīng)做好相應(yīng)的邊梁防傾覆措施。

表3 改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

2.3.2 空心板側(cè)面鉸縫處及頂面鑿毛處理

此次維修須將鉸縫處混凝土鑿除干凈，澆筑時可以用吊底板的方式解決混凝土下漏的問題。

鉸縫處新老混凝土結(jié)合面處理對保證新老混凝土整體受力、共同工作具有重要作用。老混凝土結(jié)合面鑿毛，形成 2～5 mm 自然凹凸粗糙面或用機(jī)械刻槽形成粗糙面，并徹底清除干凈。施工時不能損壞板梁結(jié)構(gòu)，不應(yīng)有局部光滑面。

2.3.3 設(shè)置橋面鋪裝鋼筋及植入筋

此次鋪裝層的單層鋼筋網(wǎng)片使用的鋼筋應(yīng)事先切割下料，再運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行焊接接長，并一次性鋪設(shè)到位，間距 10 cm 的網(wǎng)格，每個交叉點(diǎn)用鐵絲綁扎牢固，相鄰綁扎點(diǎn)形成“八”字。

本次能夠利用的原鉸縫鋼筋須保留使用，銹蝕嚴(yán)重或斷裂的需割斷清除干凈。保留的鋼筋長度≥30 cm長搭接連接或≥15 cm 長單面焊接連接。鉆孔深度＞15 cm，鉆孔直徑大于植筋 3～5 mm。將孔內(nèi)殘?jiān)祪艉螅嗳胫步钅z，灌滿灌實(shí)，然后插入植筋（見圖 3），待膠水凝固后再做下一道工序。

圖3 鉸縫植筋維修示意圖（單位：mm）

原則保留原有鉸縫鋼筋的同時，需在板梁鉸縫處重新植入鋼筋，以提高鉸縫處的受力性能。植筋鋼筋規(guī)格須符合規(guī)定，植筋深度滿足方案要求，使得橋面鋪裝混凝土與鉸縫內(nèi)的混凝土能夠共同受力，以提高鉸縫抗剪能力，保證板梁的橫向受力體系能夠正常發(fā)揮作用。新老鉸縫鋼筋必須彎折在上層橋面鋪裝鋼筋上面，有條件的應(yīng)與橋面鋪裝橫向鋼筋焊接。若植入鉸縫鋼筋時遇到原有板梁鋼筋無法植入，適當(dāng)調(diào)整植入鋼筋的位置。植入鋼筋的植入位置應(yīng)在腹板中，不得打穿頂板至空心部位?？變?nèi)注膠前應(yīng)清孔，確保孔干燥無塵。植入鋼筋后植筋膠應(yīng)適當(dāng)溢出表面，以保證鋼筋牢固不松動，植筋 24 h 后且達(dá)到植筋膠固化后方可進(jìn)行下道工序。

2.3.4 澆筑鉸縫及橋面鋪裝混凝土

鋼筋網(wǎng)片和植筋完成后，澆筑混凝土。本次鉸縫與鋪裝層均使用早強(qiáng)快硬混凝土澆筑，待混凝土澆筑完成3 h后，檢測混凝土硬化強(qiáng)度，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值 80 % 后進(jìn)入下一道工序。

澆筑混凝土的順序?yàn)橄葷仓q縫混凝土，振搗密實(shí)后，再澆筑鋪裝層的混凝土。澆筑橋面及鉸縫混凝土?xí)r，須做到在無車輛通行的條件下進(jìn)行澆筑，以確?；炷恋臐仓|(zhì)量。鉸縫混凝土一般混凝土鋪裝層厚度與原鋪裝層厚度相同，去除混凝土表面浮漿，使混凝土表面粗糙度為 0.5～1.0 mm。混凝土強(qiáng)度不小于 80 %后，清干凈其表面，可以進(jìn)行防水層作業(yè)。

2.3.5 防水層施工

此次防水層使用纖維增強(qiáng)型聚合物改性瀝青防水涂料，涂布時均勻、滿涂無空白，涂刷 3 遍以上，厚度≥ 2 mm。

對混凝土表面先進(jìn)行鑿毛，或?qū)π陆ɑ炷潦虑氨砻胬幚恚瑥氐浊宄炷帘砻娓{、暴露細(xì)微龜裂紋并均勻增加基面粗糙度，顯著提升鋪裝層上下層間粘結(jié)及抗剪強(qiáng)度。先清干凈混凝土表面，找到表面縮裂、麻布、不平等缺陷，根據(jù)缺陷的實(shí)際情況可選用專用的混凝土修復(fù)材料，采用灌注、壓注、找平等方法進(jìn)行修復(fù)處理，消除隱患。有局部裂縫的，用防水砂漿灌縫。后續(xù)施工應(yīng)在混凝土表面處理后盡快進(jìn)行，以免處理后的表面被再次污染。采用專業(yè)防水涂料噴涂車輛噴灑纖維增強(qiáng)防水涂料，確保霧化程度高，噴涂面須均勻。防水層應(yīng)噴涂 3 遍以上，厚度達(dá)到防水要求，噴涂時要避免被污染，防撞墻與橋面連接處向上噴涂 5 cm 以上，形成“凵”型的防水區(qū)域。噴涂過程中注意及時補(bǔ)涂不均勻處或被破壞處，沒有鼓包或夾層現(xiàn)象。

2.3.6 瀝青面層攤鋪

本次面層施工為 6 cm 一層式改性 SMA-13 瀝青，人工攤鋪，滾筒式碾壓機(jī)碾壓成型，面層碾壓完成后，待溫度冷卻至 50℃ 以下，開放交通前，使用寬式路面貼縫帶將面層接縫貼嚴(yán)、貼滿、貼實(shí)。

SMA 瀝青攤鋪時，各工序溫度控制需滿足：不得在氣溫低于 10 ℃，以及雨天、路面潮濕的情況下施工；拌和瀝青混合料時溫度控制在 190～220 ℃、運(yùn)輸時溫度在 170～185 ℃，超過 190 ℃ 的要廢棄；攤鋪、碾壓及終壓時瀝青溫度分別不少于 165、150、90 ℃，開放交通時的路表溫度不高于 50 ℃。因鉸縫維修時瀝青攤鋪面積較小，要選擇合理的壓路機(jī)組合方式及初壓、復(fù)壓、終壓的碾壓步驟，若采用人工手推式碾壓機(jī)械，要增加壓實(shí)遍數(shù)，以達(dá)到最佳壓實(shí)效果。壓路機(jī)碾壓須慢而均勻，行車路線及碾壓方向不突變、不推移瀝青料。未碾壓成型的路段不允許壓路機(jī)進(jìn)行停留、調(diào)頭、轉(zhuǎn)向或加水等操作。施工質(zhì)量控制指標(biāo)主要有：平整度指數(shù) IRI≤2.0 m/km（合格率 100 %），SMA-13 馬氏密度壓實(shí)度≥ 98 %，瀝青路面滲水系數(shù) SMA-13 要求≤50 ml/min（合格率 90 %），橫向力系數(shù) SFC≥50，構(gòu)造深度 TD≥0.8。

3 結(jié)語

隨著近年交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，重載車輛越來越多，橋梁使用安全與使用壽命隨之承受越來越多的壓力。橋梁鉸縫損壞是橋梁中的常見病害、多發(fā)病害，如果處理不及時或者處理不規(guī)范，不但不能達(dá)到維修修復(fù)的目的，還會對橋梁結(jié)構(gòu)埋下較大的安全隱患，所以在橋梁日常養(yǎng)護(hù)工作中必須重視鉸縫的檢查與維修質(zhì)量的控制，以確保橋梁的結(jié)構(gòu)安全與交通運(yùn)輸安全。海潮機(jī)口引水河橋鉸縫經(jīng)維修后，滲水情況得到很好的解決，梁體橫向聯(lián)結(jié)重構(gòu)完成，單梁受力下?lián)系玫骄徑猓旱琢芽p在鉸縫修復(fù)后進(jìn)行了封閉，達(dá)到了本次鉸縫維修的目的。