混凝土板橋病害分析及加固措施研究

吳月紅

（佛山市建盈發(fā)展有限公司，廣東佛山528000）

0 引言

在廣東地區(qū)的公路橋梁建設(shè)中，橋梁圬工結(jié)構(gòu)出現(xiàn)基礎(chǔ)沖刷是常見的現(xiàn)象，繼而造成橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降及局部掏空，引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。除此之外，數(shù)量較多的超限車輛也會對橋梁產(chǎn)生極大的負(fù)荷荷載，這也會導(dǎo)致混凝土橋梁內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中、變形現(xiàn)象，一旦超過了橋梁所允許的極限狀況，就會影響橋梁的安全穩(wěn)定性使用。如何科學(xué)合理地分析橋梁裂縫形成原因及進(jìn)行針對性加固，是確保橋梁能夠長周期穩(wěn)定運營的關(guān)鍵。

1 工程概況

廣東省陽茂高速某一主橋，該橋在2004年完成建設(shè)并投入使用，其上部表現(xiàn)為鋼筋混凝土板橋結(jié)構(gòu)，單跨，跨徑距離5～10m，橋面寬度為28m，橋臺施工材料則主要采取重力式漿砌片，橋臺表現(xiàn)為U 型，基礎(chǔ)施工則采取明挖擴大形式，地層結(jié)構(gòu)分為卵石層、礫類土。臺帽及橋面板混凝土強度均為C30，橋梁設(shè)計荷載為汽超-20、掛-100，行車道路面形式則為混凝土路面。在經(jīng)過長達(dá)10年的運營后，該橋梁的板梁、臺帽兩側(cè)出現(xiàn)了較為明顯的豎向裂縫，板體裂縫的產(chǎn)生則主要是在腹板部位靠近下緣位置處，不僅存在數(shù)量較多的豎向裂縫，而且底板處還存在較為明顯的斜向裂縫和橫向裂縫。此外，在0 號橋臺中存在著兩條約3m 長的裂縫，寬度分別達(dá)到了2mm，4mm；1號橋臺靠近前墻位置則出現(xiàn)了一條長3.5m，寬3mm左右的斜向裂縫，1 號臺另一側(cè)則出現(xiàn)了1 條1.5m長，3mm 寬的裂縫，上述裂縫在當(dāng)前的使用環(huán)境下仍舊有擴增的趨勢。并且八字墻基礎(chǔ)、橋臺被嚴(yán)重沖刷。橋面鋪裝也受到了嚴(yán)重?fù)p害（保護(hù)層脫落明顯），且存在較為明顯的縱向裂縫。為此，進(jìn)行橋梁裂縫的科學(xué)防治，就需要技術(shù)人員對整個橋梁項目的施工設(shè)計、所處周圍環(huán)境等因素進(jìn)行綜合分析，這樣才能夠進(jìn)行針對性的措施加固。

2 混凝土板橋危害因素分析

2.1 板體病害

混凝土板體產(chǎn)生病害主要與下述因素有關(guān)：支座受力不均勻、混凝土強度剛度偏低、不同板梁之間的橫向連接強度不足、單板受力現(xiàn)象的存在等。相對于T 梁、箱梁等剛性結(jié)構(gòu)相比，混凝土實心板梁往往在剛度和強度兩個方面具備較為明顯的弱勢，且整個板梁的整體穩(wěn)定性主要依賴不同板梁之間的鉸縫來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)上的劣勢當(dāng)面臨著長期超荷載運行的車輛時，則呈現(xiàn)單板受力現(xiàn)象，繼而會出現(xiàn)荷載橫向分配的困難，運行車輛的集中荷載主要由單個混凝土板梁來承受，最終產(chǎn)生板梁的強度疲勞，出現(xiàn)明顯的腹板、底板裂縫，板梁斜向裂縫的產(chǎn)生在很大程度上歸因于板梁支座的標(biāo)高不一致，出現(xiàn)局部支座的位置脫空，受力不均勻現(xiàn)象[1]。

2.2 橋臺病害

通過對項目橋梁檢測的橋臺病害進(jìn)行特征觀察分析，橋臺病害裂縫產(chǎn)生的主要原因是在橋臺施工階段，臺背土體材料的碾壓回填存在密實度欠缺的現(xiàn)象；且車輛荷載過大超重等也會造成橋臺牽引的破壞，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；再者，對于一些富水地區(qū)，橋臺極容易受到水流的沖刷，橋臺地基位置部分的土體則會被掏空，以至于橋臺出現(xiàn)不均勻沉降的裂縫；另外，橋臺地基承載力的缺陷也會導(dǎo)致地基出現(xiàn)水平或者豎向的偏移，附加應(yīng)力則會導(dǎo)致橋臺的輕微沉降及開裂。

2.3 橋面病害

坑槽、裂縫是橋面鋪裝病害的主要表現(xiàn)形式，病害主要發(fā)生在橋面混凝土鉸縫附近，當(dāng)板梁上部結(jié)構(gòu)的橫向聯(lián)系較差，混凝土強度較低，鉸縫尺寸小，施工采取的橫向連接鋼筋間距大、直徑小時，橋面坑槽就會出現(xiàn)。在超負(fù)載車輛沖擊下，橋面混凝土出現(xiàn)疲勞損傷而導(dǎo)致的縱向貫通裂縫，貫通裂縫主要出現(xiàn)在橋面鉸縫位置附近，且分布呈現(xiàn)規(guī)律性，當(dāng)貫通裂縫數(shù)量較多時，則表現(xiàn)為破碎帶形式，在雨雪情況下，橋面開裂會形成雨水的滲漏，繼而加速擴大裂縫的開展。在本項目監(jiān)測分析中，技術(shù)人員對原橋面的配筋數(shù)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)滿足要求，但是橋面鋪裝層厚度較小（4cm），且構(gòu)造鋼筋的欠缺造成橋面板保護(hù)作用不足，使得車輛集中荷載直接作用于橋面板，應(yīng)力集中現(xiàn)象也隨著越發(fā)加劇，最終導(dǎo)致橋面保護(hù)層的脫落及縱向貫通裂縫的產(chǎn)生[2]。

3 混凝土板橋梁加固措施

3.1 板體加固

作為混凝土板橋梁常見結(jié)構(gòu)病害形式，裂縫的防治需要考慮多因素環(huán)境，并且結(jié)合具體的受損部位進(jìn)行針對性的開裂分析和治理。對于一些結(jié)構(gòu)承受拉力而導(dǎo)致的裂縫（梁體下緣受拉區(qū)域、扭轉(zhuǎn)區(qū)域、抗剪區(qū)域等），技術(shù)人員就需要考慮先進(jìn)行梁體的加固以便完善梁體的既有結(jié)構(gòu)，繼而才開展裂縫的分析治理；對于一些非受力產(chǎn)生的裂縫，技術(shù)人員則可以直接進(jìn)行裂縫的修補，當(dāng)前主要裂縫處理手段是采取裂縫修補膠液進(jìn)行壓力灌注封閉或者封閉涂層處理。

板體混凝土出現(xiàn)麻面、蜂窩、空洞等問題時，需要對破損部位進(jìn)行鑿除，處理完表面的松散層和浮漿后再用環(huán)氧水泥砂漿進(jìn)行修補。板體出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層損失、鋼筋外露等病害時，需要開展銹蝕區(qū)的鑿除工作，鋼筋的除銹則主要按照以下流程開展：首先露出板體混凝土內(nèi)部的銹蝕鋼筋，并且清理油脂、油污、灰塵等雜質(zhì)；其次在銹蝕鋼筋處進(jìn)行多功能阻銹劑的噴涂；最后在鋼筋表面上需要均勻涂上一層膠粘劑，進(jìn)行新混凝土的澆筑工作或者直接進(jìn)行環(huán)氧樹脂砂漿的混凝土修補工作，為了防止混凝土產(chǎn)生碳化反應(yīng)，可以在新澆筑混凝土表面涂上一層防水劑。施工階段，技術(shù)人員需要確保通風(fēng)防火等安全防護(hù)措施，考慮到化學(xué)試劑的應(yīng)用極容易造成身體威脅，一旦出現(xiàn)異常情況，就需要用清水反復(fù)清洗受傷部位[3]。

3.2 橋臺加固

橋臺加固則主要通過裂縫部位的加固和地基加固兩個方面進(jìn)行操作，地基加固處理主要是為了提升地基承載力，一般采取注漿加固的形式，即在橋臺側(cè)面進(jìn)行45o傾斜壓漿孔的設(shè)置，壓漿孔需要延伸到基礎(chǔ)以下位置，混合外加劑的水泥漿則需要被壓漿機打入孔內(nèi)。通過情況下，常規(guī)的水泥漿配比：水泥∶粉煤灰∶水∶JK-24 早強劑∶鋁粉=1∶1∶0.5∶0.16∶0.001。壓漿工作需要不斷持續(xù)進(jìn)行，其中沖程式壓漿機的壓力需要控制在1.5MPa 以上，壓漿工作持續(xù)到純水泥漿不斷溢出孔外為止，繼而開始封孔處理。橋臺裂縫修補則首先采取水泥漿配合比為1∶2 進(jìn)行裂縫封堵，其中壓漿孔位則需要每隔20cm 設(shè)置，等封堵砂漿硬化之后，再采取1∶0.8 配比的灰漿進(jìn)行0.5MPa 壓力下的注漿工作；裂縫后續(xù)加固則需要用Φ25 騎馬釘進(jìn)行每50cm 的箍住設(shè)置，且騎馬釘可以錯開設(shè)置，孔位整體應(yīng)該在橋臺中心位置。

橋臺的加固可以采取外包鋼筋混凝土薄墻的形式，這有助于新舊混凝土共同受力，為確保新舊結(jié)構(gòu)之間的有效穩(wěn)定結(jié)合，則需要將原橋臺混凝土表面進(jìn)行鑿毛清除處理工作，并且采取壓力水泵進(jìn)行表面濕潤處理，橋臺需要設(shè)置等距1m×1m 的錨桿孔位，錨桿錨固深度、直徑需要小于孔深、孔徑，孔位布置成梅花狀，并且植入直徑20mm 的螺紋鋼筋，錨桿在植入孔位后還需要和鋼筋網(wǎng)進(jìn)行一體化焊接固定，鋼筋網(wǎng)為HRB335，直徑15mm，布置間距為15mm，再采取膨脹水泥砂漿進(jìn)行牢固埋置，其中砂漿配比：水泥∶砂∶SH外摻劑=1∶1.835∶0.2，薄壁混凝土為C30，參入的外加劑為速凝劑，其中碎石骨料粒徑在20～25mm。

3.3 橋面加固

針對本項目橋面鋪裝層情況，則需要對原有舊鋪裝層進(jìn)行挖除重鋪，主要采取10cm 厚C35 鋼筋混凝土鋪裝層，其中鋪裝層鋼筋為直徑12mm 的HRB335，縱橫向布置間距為12cm，鋪裝層的頂部需要鑿毛露出4mm 左右的骨料，并且用壓力水泵進(jìn)行必要的處理，為確保鋪裝層的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，則需要控制施工階段的混凝土坍落度、配合比，現(xiàn)場混凝土主要采取低收縮混凝土，這有助于減少干縮裂縫。公路路段橋頭舊路面需要挖除，新建鋪設(shè)有構(gòu)造鋼筋的混凝土路面需要和舊路面銜接處理，此時一般設(shè)置長5m 過渡段，路面的過渡則主要采取階梯疊合設(shè)置。對于橋面保護(hù)層脫落的問題則可以采取表面修補法進(jìn)行處理，在橋面混凝土涂抹環(huán)氧樹脂保護(hù)膜。施工前期需要進(jìn)行橋面混凝土雜質(zhì)的清除，在經(jīng)過清水濕潤干燥后用油狀樹脂進(jìn)行混凝土表面凹陷部位的填充處理，再進(jìn)行涂抹工作[4]。

4 結(jié)語

當(dāng)前我國橋梁建設(shè)中仍舊存在較為明顯的問題，橋梁病害檢測防治工作的開展就顯得極其重要，尤其對于出現(xiàn)裂縫的橋梁結(jié)構(gòu)，則需要從設(shè)計、施工、應(yīng)用環(huán)境等多個方面進(jìn)行裂縫誘發(fā)原因的針對性措施的分析，現(xiàn)場技術(shù)人員需要加強橋梁結(jié)構(gòu)安全意識的重要性，對一些明顯病害則要及時采取科學(xué)有效的加固防治措施，避免橋梁結(jié)構(gòu)病害的后續(xù)擴大。另外，新型橋梁檢測加固技術(shù)也需要充分發(fā)展，對于國外先進(jìn)經(jīng)驗、新技術(shù)、新工藝、新經(jīng)驗、新材料等充分引進(jìn)，最終提升我國橋梁使用的可靠性、耐久性。