橋梁維修加固后有效性檢測評估

朱元軍 董凌峰 尚 進(jìn)

1.江蘇現(xiàn)代路橋有限責(zé)任公司；2.江蘇華通工程檢測有限公司

1 引言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，公路橋梁數(shù)量也在加倍增長，橋梁“老齡化”現(xiàn)象不斷加劇，越來越多的橋梁面臨維修加固。羅永鋒[1]一文中指出公路橋梁進(jìn)行施工管理、養(yǎng)護(hù)和加固維修一直都是橋梁工程施工中的重要性環(huán)節(jié)。周永強[2]結(jié)合橋梁設(shè)計、施工以及管理中發(fā)現(xiàn)的問題從材料和結(jié)構(gòu)方面研究了鋼筋混凝土橋梁的病害,并提出了維修加固方法。張巧[3]一文根據(jù)橋梁的類型，闡述了相應(yīng)橋梁易產(chǎn)生的病害，并提出相關(guān)加固技術(shù)。趙澤宇[4]一文中采用了體外預(yù)應(yīng)力加固組合箱梁橋,并對箱梁加固前后的檢測和結(jié)構(gòu)抗力對比,證明體外預(yù)應(yīng)力加固組合箱梁效果良好?？梢?，橋梁工作者對橋梁維修加固研究的內(nèi)容多數(shù)集中在加固方法本身，而對加固后的有效性研究較少。

由于我國尚未建立整套較為完善的橋梁加固后評估體系，因此目前工程中最常用的方法是荷載試驗和有限元計算軟件相結(jié)合的方法。荷載試驗?zāi)茌^為準(zhǔn)確地得到橋梁實際承載力，但是荷載試驗需要中斷交通、對儀器的精度要求較高，費時費力，而有限元軟件無法完全真實反映橋梁的受力狀態(tài)，特別是存在加固部分二次病害的橋梁。因此，如何快速、準(zhǔn)確、真實的反映加固后橋梁的技術(shù)狀況成為亟待解決的問題?；诖?，本文提出建立加固后評估體系的目標(biāo)。加固后評估體系研究項目實施的最終目的是提高項目實施質(zhì)量，優(yōu)化施工管理方式，提高養(yǎng)護(hù)決策水平，為日常檢查工作的實施提供依據(jù)。

2 維修加固措施有效性標(biāo)準(zhǔn)化檢查流程及評估方法

維修加固措施有效性標(biāo)準(zhǔn)化檢查流程及評估主要工作包括：（1）確定檢測對象。根據(jù)檢測計劃，宜選擇存在多種較早年份維修加固措施的橋梁；（2）現(xiàn)場踏勘?，F(xiàn)場勘查待檢橋梁，對加固信息的符合性進(jìn)行復(fù)核，并問詢相關(guān)人員了解本批維修加固構(gòu)件的歷史情況；（3）確定檢測手段。根據(jù)現(xiàn)場情況，合理規(guī)劃檢測計劃，并確定到達(dá)構(gòu)件的方法：所選橋梁孔跨檢測對象應(yīng)滿足人工到達(dá)的條件，以橋檢車檢查為優(yōu)先檢查方式，對凈空較低、兩側(cè)有樹木或隔音屏、跨路孔的橋梁采用登高車、爬梯和架子相結(jié)合的方式進(jìn)行檢查，對積水的、凈空較低的橋梁采用皮劃艇抵近檢查。

2.1 封縫灌漿

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“封縫灌縫檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)；（2）區(qū)分封縫、灌縫，每個待檢構(gòu)件對應(yīng)記錄表中一列；（3）逐條進(jìn)行膠體外觀檢查；（4）檢查中發(fā)現(xiàn)的各種病害均應(yīng)在現(xiàn)場用記號筆等將其范圍及日期標(biāo)記清楚，以便后期檢查觀測有無發(fā)展（從前期檢查來看，失效病害主要有：局部起皮、局部脫落、局部起皮脫落、完全脫落、已重新封縫等），典型病害應(yīng)拍照記錄在案；（5）對于部分內(nèi)業(yè)資料顯示施工年限較長（超過6年）但現(xiàn)場檢測封縫灌縫有效率高的構(gòu)件，需進(jìn)一步問詢相關(guān)人員明確其近期有無重新施工；（6）檢查時也要記錄所檢構(gòu)件環(huán)境（有無水跡、直射光等），若修補裂縫處存在水跡，應(yīng)著重關(guān)注外側(cè)梁體有無滴水檐，泄水管下端露出長度是否合理等關(guān)聯(lián)性問題，并在記錄表中體現(xiàn)；（7）記錄每處構(gòu)件檢查裂縫總條數(shù)，“失效”條數(shù)，現(xiàn)場計算有效率；（8）相關(guān)無損檢測，根據(jù)無損檢測結(jié)果復(fù)核外觀檢查結(jié)果。

2.2 缺陷修復(fù)

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“缺陷修復(fù)檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)；（2）注意每個待檢構(gòu)件對應(yīng)記錄表中一列，現(xiàn)場應(yīng)明確判斷檢測對象為混凝土修補、水泥砂漿修補、聚合物水泥砂漿修補或改性環(huán)氧砂漿修補；（3）檢查中發(fā)現(xiàn)的各種病害均應(yīng)在現(xiàn)場用記號筆等將其范圍及日期標(biāo)記清楚并詳細(xì)記錄（根據(jù)前期檢查經(jīng)驗，失效病害類型主要為局部空響和表面龜裂），典型病害應(yīng)拍照記錄在案；（4）檢查時也要記錄所檢構(gòu)件環(huán)境（有無水跡、直射光等）；（5）由于上部結(jié)構(gòu)跨中位置承受較大動荷載，較易失效，檢查過程中應(yīng)重點關(guān)注跨徑大小及對應(yīng)車道等關(guān)聯(lián)性指標(biāo)，以便進(jìn)一步總結(jié)失效原因；（6）記錄每處構(gòu)件檢查數(shù)量，“失效”數(shù)量，現(xiàn)場計算有效率。

2.3 粘貼鋼板

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“粘貼鋼板檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)（施工單位、施工時間、膠黏劑廠家、鋼板廠家、鋼板材質(zhì)、鋼板厚度等）；（2）逐塊鋼板進(jìn)行外觀檢查，明確有效性后進(jìn)行敲擊檢測，確定空鼓面積；（3）每處空鼓均應(yīng)在現(xiàn)場用記號筆等將其分布情況（含具體位置、長度、寬度、分布范圍等）及日期標(biāo)記清楚并在續(xù)表中詳細(xì)記錄，并拍攝典型病害照片；（4）用鋼卷尺沿鋼板邊緣量測幾何尺寸，記錄鋼板長度、寬度，并記錄鋼板粘貼方向；（5）同時檢查鋼板及螺栓外觀，并在續(xù)表中詳細(xì)記錄銹蝕等狀況；（6）現(xiàn)場應(yīng)量測螺栓間距并記錄，并通過計算確定所檢鋼板每平方米螺栓數(shù)量，以每塊鋼板為單位進(jìn)行計算；（7）記錄所檢鋼板環(huán)境（有無水跡、直射光等）；（8）記錄每處構(gòu)件檢查鋼板總塊數(shù)，“失效”數(shù)量，現(xiàn)場計算有效率。

2.4 粘貼碳纖維布

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“粘貼碳纖維布檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)（施工單位、施工時間、碳布及浸漬膠廠家）；（2）逐處進(jìn)行碳布外觀檢查及敲擊檢測，確定空鼓面積，現(xiàn)場用記號筆等將空鼓分布情況及日期標(biāo)記清楚并在續(xù)表中詳細(xì)記錄，并拍攝典型病害照片；（3）跨路孔粘貼碳布應(yīng)檢查有無超高車輛等外力刮擦導(dǎo)致的剝離失效，應(yīng)注意與老化剝離區(qū)分記錄；（4）用鋼卷尺沿碳布邊緣量測幾何尺寸，得到每個構(gòu)件粘貼碳布面積繼而計算空鼓率；（5）若碳布表面防護(hù)涂裝存在剝落，應(yīng)用記號筆將其范圍及日期標(biāo)記清楚并在續(xù)表中詳細(xì)記錄，現(xiàn)場計算剝落總面積及剝落面積占比；（6）根據(jù)檢測要求，對達(dá)到適用條件碳纖維布進(jìn)行正拉黏結(jié)強度檢測，檢測結(jié)果復(fù)核外觀檢查結(jié)果。

2.5 增大截面

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“增大截面檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)；（2）檢查中發(fā)現(xiàn)的各種病害均應(yīng)在現(xiàn)場用記號筆等將其范圍、位置及日期標(biāo)記清楚并在續(xù)表中詳細(xì)記錄（根據(jù)前期檢查經(jīng)驗，失效病害類型主要為局部空響和網(wǎng)狀裂縫），典型病害應(yīng)拍照記錄在案；（4）檢查時也要記錄所檢構(gòu)件環(huán)境（有無水跡、直射光等）；（3）記錄每處構(gòu)件檢查數(shù)量，“失效”數(shù)量，現(xiàn)場計算有效率；（5）根據(jù)檢測要求，對滿足適用條件的進(jìn)行鉆芯取樣檢測，檢測結(jié)果復(fù)核外觀檢查及敲擊檢查結(jié)果。

2.6 預(yù)應(yīng)力碳纖維

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“預(yù)應(yīng)力碳纖維板檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)；（2）逐處進(jìn)行外觀檢查，每條碳板外觀、張拉端和錨固端均應(yīng)拍照記錄在案，若張拉端或錨固端限位塊存在滑移，現(xiàn)場應(yīng)用記號筆將滑移情況及日期標(biāo)記清楚并在續(xù)表中詳細(xì)記錄，方便后期追溯；（3）記錄所檢碳板環(huán)境（有無水跡、直射光等）。

2.7 體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線

（1）根據(jù)搜集的內(nèi)業(yè)資料現(xiàn)場校核維修加固信息，當(dāng)場填寫“體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線檢查記錄表”，記錄橋梁信息及相關(guān)追溯指標(biāo)；（2）逐處進(jìn)行外觀檢查，每根鋼絞線外觀、錨頭均應(yīng)拍照記錄在案，若錨栓存在松動變形，現(xiàn)場應(yīng)用記號筆將變形情況及日期標(biāo)記清楚并詳細(xì)記錄，方便后期追溯；（3）逐處進(jìn)行錨固塊、轉(zhuǎn)向塊及PE護(hù)套等外觀檢查，并在記錄表中體現(xiàn)；（4）記錄所檢鋼絞線環(huán)境（有無水跡、直射光等）及對應(yīng)車道；（5）記錄每處構(gòu)件檢查鋼絞線總根數(shù)，“失效”根數(shù)，現(xiàn)場計算有效率；（6）條件允許時應(yīng)進(jìn)行索力檢測，根據(jù)索力檢測結(jié)果復(fù)核外觀檢查結(jié)果。

3檢測結(jié)果及失效原因分析

考慮到篇幅有限，僅以封縫灌縫和粘貼鋼板為例，分析加固失效原因，并給出相應(yīng)解決方法。

3.1 封縫灌縫

3.1.1 失效原因分析

（1）封縫灌縫有效性與年份長短存在一定關(guān)聯(lián)，當(dāng)封縫年份超過6～8年，結(jié)構(gòu)膠普遍老化，環(huán)氧失效；（2）環(huán)境對封縫灌縫有效性的影響較大，潮濕環(huán)境較干燥環(huán)境易失效；（3）施工原因影響封縫灌縫有效性，主要有：基面處理、施工時間的選擇和原材料控制等。

3.1.2 對策及建議

（1）各路橋單位應(yīng)制定長效合理的維修加固計劃，分年段對歷史封縫灌縫有效性進(jìn)行檢測，適時對失效的封縫灌縫重新施工，施工過程需嚴(yán)格把控，按規(guī)范實施，保證施工質(zhì)量；（2）適時對部分橋梁設(shè)置滴水檐，及時修補并接長泄水管，保證泄水管下端合理露出長度，避免橋梁主體受雨水侵蝕；（3）應(yīng)安排在適宜的季節(jié)施工，并選擇與環(huán)境溫度相適用的結(jié)構(gòu)膠；各路橋單位需督促施工單位切實做好混凝土基面打磨處理，對封縫灌縫長度做標(biāo)識的同時建議注明施工時間，方便后期追溯；（4）對定期檢查中發(fā)現(xiàn)的較集中的裂縫病害，首先應(yīng)梳理病害現(xiàn)狀及其發(fā)展情況，繼而制定有針對性的維修加固方案，切忌盲目進(jìn)行大規(guī)模封縫灌縫。

3.2 粘貼鋼板

黏結(jié)鋼板加固法是將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘接劑黏結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面，使鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達(dá)到增強構(gòu)件承載能力及剛度的目的。通過現(xiàn)場加固措施有效性檢測，可能存在：鋼板局部脫膠、銹蝕、剝落、與構(gòu)件未黏結(jié)牢固；部分空鼓；螺栓局部銹蝕、缺失等問題。

3.2.1 失效原因分析

（1）粘貼鋼板有效性與外在環(huán)境存在一定關(guān)聯(lián)，存在水跡部位鋼板易空鼓失效，與結(jié)構(gòu)膠老化，環(huán)氧失效有關(guān)；（2）鋼板面積越大，厚度越厚，其有效率相對較低；（3）每平方鋼板螺栓數(shù)量增多，其有效率相對變高。

3.2.2 對策及建議

（1）適時對部分橋梁設(shè)置滴水檐，及時修補并接長泄水管，保證泄水管下端合理露出長度，避免橋梁主體受雨水侵蝕；（2）各路橋單位應(yīng)嚴(yán)格把控施工過程，加強現(xiàn)場質(zhì)量控制，切實按規(guī)范實施，高度重視墩柱包鋼及大面積（每塊鋼板面積＞1㎡或長度＞3m）、厚（厚度≥5mm）鋼板施工，應(yīng)采用灌注法粘鋼，施工中注膠速度不宜過快，注膠先后順序應(yīng)合理，以防形成氣囊；施工后應(yīng)注意檢查是否有流膠、漏膠現(xiàn)象，強化質(zhì)量抽檢、控制鋼板空鼓率滿足規(guī)范要求；（3）現(xiàn)場監(jiān)理應(yīng)督促施工單位按照設(shè)計圖紙布置螺栓，確保螺栓數(shù)量間距等滿足設(shè)計文件要求；（4）通過現(xiàn)場將敲擊檢測法與超聲波法、紅外線法等對比，鋼板空鼓檢測建議采用敲擊檢測法；（5）建議各路橋單位對部分銹蝕嚴(yán)重的鋼板進(jìn)行敲擊檢查，待明確有效性后進(jìn)行重新打磨涂裝。

4 結(jié)束語

本文基于歷史數(shù)據(jù)和正在進(jìn)行的項目檢測結(jié)果，提出了7種典型維修加固措施有效性檢查以及具體評估手段，建立了加固后評估體系，為日后養(yǎng)護(hù)工作奠定基礎(chǔ)，也為類似工程的標(biāo)準(zhǔn)化檢查提供依據(jù)。