連續(xù)剛構(gòu)箱梁預(yù)應(yīng)力齒塊崩壞修復(fù)應(yīng)用淺析

魏岑翀

（寧德市交通運(yùn)輸綜合執(zhí)法支隊(duì)， 福建 寧德 352100）

0 引言

改革開放以來(lái)，特別是2000 年以后，依靠不斷增強(qiáng)的綜合國(guó)力和自主創(chuàng)新能力，我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)水平不斷提升，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮重要作用。連續(xù)剛構(gòu)梁橋的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)非常成熟。隨著橋梁建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建設(shè)速度不斷提高，在新建橋梁施工過(guò)程中，一些主客觀因素的偏差往往會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量把控不到位甚至造成質(zhì)量隱患、質(zhì)量缺陷及質(zhì)量問(wèn)題。如常見的混凝土裂縫、掉塊空洞、漏漿露筋、張拉預(yù)應(yīng)力損失等。

本文結(jié)合某連續(xù)鋼構(gòu)箱梁預(yù)應(yīng)力束齒塊崩壞病害開展實(shí)踐，對(duì)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)澆合攏段W1 號(hào)預(yù)應(yīng)力束齒塊崩壞問(wèn)題，對(duì)病害缺陷深入分析，謹(jǐn)慎選擇修復(fù)方法，對(duì)解決橋梁預(yù)應(yīng)力齒塊崩壞的特殊病害問(wèn)題進(jìn)行了探索。

1 工程概況及病害情況

1.1 工程概況

國(guó)省干線（聯(lián)七線）公路某大橋總長(zhǎng)213.5m。上部結(jié)構(gòu)采用55+95+55變截面連續(xù)鋼構(gòu)箱梁，橋?qū)?1.0m。下部構(gòu)造采用箱墩，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁、擴(kuò)大基礎(chǔ)。

大橋上部結(jié)構(gòu)為單箱單室變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁，控制斷面梁高：中心點(diǎn)處5.2 米,邊跨直線段及主跨跨中處2.4m,其高跨比分別為1/18.3 和1/39.6。梁高變化曲線采用二次拋物線。箱梁橫段面為單箱單室直腹板，頂板寬11.0m,底板寬6m，箱梁梁體兩翼板長(zhǎng)度為2.5m。箱梁底板水平，橫坡由腹板高度調(diào)整，箱梁頂面設(shè)置2%的雙向橫坡。

1.2 病害情況

項(xiàng)目部于中跨合攏澆筑前對(duì)1#～2#中跨合攏段大里程左側(cè)W1 預(yù)張拉10%。合攏段澆筑后，1#～2#中跨合攏段預(yù)應(yīng)力束左側(cè)W1 張拉至90%時(shí)，齒塊尾端部與頂板轉(zhuǎn)變位置的混凝土崩裂，停止張拉，觀察數(shù)日無(wú)變化。重新補(bǔ)張時(shí)，崩裂部位的混凝土破損脫落，預(yù)應(yīng)力束及剛筋發(fā)生向下的變位，齒塊預(yù)應(yīng)力束錨固端開裂，如圖1、2。

圖1 左側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

圖2 右側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

小里程側(cè)，左右側(cè)W1 預(yù)應(yīng)力束均產(chǎn)生沿波紋管的縱向裂縫。如圖3、4。

圖3 左側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

圖4 右側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，左側(cè)W1 預(yù)應(yīng)力束縱向裂縫長(zhǎng)度為0.6m，寬度為1.5mm，右側(cè)W1 預(yù)應(yīng)力束縱向裂縫長(zhǎng)度為0.75m，寬度為1.8mm。

2 病害原因、修復(fù)重難點(diǎn)及處理方案

2.1 病害原因

經(jīng)勘查，病害原因?yàn)槭┕挝晃磭?yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置防崩剛筋、橫向剛筋間距普遍大于設(shè)計(jì)值，部分縱向剛筋在箱梁分塊處不連續(xù)，以及混凝土在箱梁分塊處膠結(jié)不牢固、齒塊剛筋保護(hù)層厚度不足等。

2.2 修復(fù)重難點(diǎn)分析

2.2.1 對(duì)既有梁體預(yù)應(yīng)力設(shè)施的保護(hù)

箱梁破損區(qū)域位于箱梁頂板，距離梁體預(yù)應(yīng)力管道非常近，且部分破損區(qū)域已經(jīng)裸露出部分預(yù)應(yīng)力體系的波紋管，在施工中，極易在操作不當(dāng)、過(guò)度施工的情況下對(duì)預(yù)應(yīng)力體系造成損傷，導(dǎo)致箱梁結(jié)構(gòu)二次損害，影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。因此，必須在施工過(guò)程中對(duì)預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行有效的保護(hù)[1]。

2.2.2 新舊混凝土結(jié)合面質(zhì)量保證

箱梁修復(fù)加固需對(duì)破損區(qū)域缺陷混凝土進(jìn)行鑿除并重新澆筑，同時(shí)在箱室內(nèi)增設(shè)一道剛筋混凝土內(nèi)拱來(lái)提高梁體破損區(qū)域的承載能力，因此，橋梁結(jié)構(gòu)原混凝土與新澆筑混凝土材料間的粘結(jié)力非常關(guān)鍵，而提高粘結(jié)力最有效的手段就是對(duì)新舊混凝土結(jié)合面的處理質(zhì)量。

2.2.3 新澆筑材料的選型

箱梁破損區(qū)域位于箱梁頂板底面，與新增剛筋混凝土內(nèi)拱相同，均位于箱室內(nèi)，在完成模板安裝支護(hù)后，澆筑條件非常有限，無(wú)法保證普通商品混凝土的澆筑密實(shí)度，即有可能在澆筑區(qū)域頂部、側(cè)面殘留大量的空洞、氣泡等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響修復(fù)的施工質(zhì)量，且澆筑區(qū)域?qū)挾却蟆⒑穸缺?，普通商品混凝土的流?dòng)性無(wú)法達(dá)到本次箱梁修復(fù)加固施工的要求，因此，選擇一款既能滿足設(shè)計(jì)要求，又能滿足現(xiàn)場(chǎng)澆筑條件的材料是修復(fù)的關(guān)鍵。

2.3 修復(fù)實(shí)踐及應(yīng)用

根據(jù)箱梁的施工設(shè)計(jì)圖及相關(guān)施工資料，以三維建模的形式，展現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力管道在箱梁結(jié)構(gòu)中的位置，與崩壞區(qū)域及加固施工區(qū)域的位置關(guān)系，作為現(xiàn)場(chǎng)施工的指導(dǎo)性資料，對(duì)崩壞區(qū)域混凝土進(jìn)行鑿除、齒塊下部采用自密實(shí)混凝土灌漿料設(shè)置支撐梁等措施，控制修補(bǔ)、加固施工的精確度，防止因本次修復(fù)施工損傷預(yù)應(yīng)力體系，造成箱梁結(jié)構(gòu)的二次損傷。

具體修復(fù)方案為先將已張拉剛束W1 退張，在齒塊下部澆筑支撐梁，支撐梁頂部、側(cè)面厚度均為40cm，縱向長(zhǎng)2m，支撐梁豎向需設(shè)置植筋與頂板及齒塊相連接，頂部植筋間距為30×30cm，側(cè)面植筋間距為30×30cm，均采用梅花狀布置，植筋深度為15d，植筋過(guò)程中注意避開頂部鋼束，側(cè)面腹板植筋按照?qǐng)D紙鋼筋間距配合鋼筋探測(cè)儀避開豎向預(yù)應(yīng)力筋。采用HRB400 鋼筋，直徑為25cm 和16cm[2]。

圖5 支撐梁截面圖

圖6 支撐梁側(cè)面圖

圖7 支撐梁平面圖

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362-2018），進(jìn)行三角尺塊錨固區(qū)內(nèi)五個(gè)受拉部位的拉力計(jì)算：

一是錨下劈裂力計(jì)算；二是齒塊端部面根部的拉力計(jì)算；三是錨后牽拉力計(jì)算；四是邊緣局部彎曲引起的拉力計(jì)算；五是徑向力作用引起的拉力計(jì)算[3]（圖8）。

圖8 后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件齒塊錨固區(qū)的受拉效應(yīng)

經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出結(jié)論如表1，表明上述方案滿足加固要求。

表1 三角齒塊錨固區(qū)內(nèi)五個(gè)受拉部位拉力值

修復(fù)時(shí)，對(duì)原混凝土面進(jìn)行鑿毛處理，根據(jù)待選用的自密實(shí)澆筑材料，選用該類材料專用的界面劑，提高新舊混凝土結(jié)合過(guò)程中的粘結(jié)力。

新澆筑結(jié)構(gòu)混凝土材料擬采用補(bǔ)償收縮自密實(shí)高強(qiáng)灌漿料，該類材料有粗骨料小、強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、流動(dòng)性好、密實(shí)度高、耐久性好、免振搗、施工便利等特點(diǎn)，既能滿足設(shè)計(jì)要求，亦可解決澆筑難題[4]。

所有自密實(shí)灌漿料、界面劑、植筋膠、鋼筋等材料進(jìn)場(chǎng)前，均需具備產(chǎn)品合格證、送檢報(bào)告等，對(duì)材料性能指標(biāo)、實(shí)際配比用量等進(jìn)行充分試驗(yàn)且強(qiáng)度滿足要求后方可用于實(shí)際齒塊修復(fù)部位。拌制灌漿料時(shí)嚴(yán)格按灌漿料產(chǎn)品要求的水灰比進(jìn)行。澆筑完成后對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)及模板拆除。

加固修復(fù)過(guò)程中，對(duì)施工部位進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握混凝土的溫度變化。在修復(fù)工程完成后，持續(xù)對(duì)加固部位進(jìn)行定期檢測(cè)，確保使用安全[5]。

3 完工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)充分養(yǎng)護(hù)，混凝土達(dá)到齡期后，對(duì)修復(fù)部位進(jìn)行外觀及強(qiáng)度檢測(cè)分析。外觀光滑平整，混凝土灰色；表面無(wú)收縮裂紋，質(zhì)地堅(jiān)硬；無(wú)鋼筋外露，錘擊無(wú)空響。采用回彈法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用上述方法加固修復(fù)后，箱梁混凝土外觀質(zhì)量和強(qiáng)度要求得到了很明顯的改善，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。該加固修復(fù)方案沒有大規(guī)模破壞梁體、預(yù)應(yīng)力體系、混凝土受力構(gòu)件，可有效降低施工成本，完工質(zhì)量滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙要求，是一個(gè)成功的修復(fù)案例，為今后預(yù)應(yīng)力齒塊混凝土修復(fù)工程及在用橋梁養(yǎng)護(hù)加固提供一定的借鑒作用。

同時(shí)，隨著我國(guó)公路橋梁建設(shè)的繼續(xù)跨越式發(fā)展及工匠精神的推廣普及，需要持續(xù)對(duì)技術(shù)工人開展專業(yè)化培訓(xùn)，提高質(zhì)量意識(shí)及責(zé)任感，對(duì)常見質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行規(guī)避，不斷推動(dòng)我國(guó)橋梁工程事業(yè)發(fā)展。