市政工程施工過程中立交橋箱梁混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)探析

劉麗萍 （華宇（福建）置業(yè)集團(tuán)有限公司，福建 三明 365000）

0 前言

近些年，我國在市政工程中投入大量的資金、人力以及其他資源，這促使我國市政工程飛速發(fā)展。立交橋在市政工程施工中占比較大，重要程度較高，在施工過程中往往會(huì)遇到一些問題，這些問題的改進(jìn)在極大程度上提升了橋梁的施工技術(shù)。本文以長安路2號(hào)立交橋?qū)嶋H施工過程中產(chǎn)生的箱梁混凝土裂縫入手，分析立交橋箱梁混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)，為今后遇見類似的技術(shù)通病提供一些技術(shù)參考。

1 工程概況

長安路2號(hào)立交橋?yàn)殚L安路主路，為上跨站南路而設(shè)，在既有的鷹廈鐵路改線后施工該橋梁，修建起點(diǎn)樁號(hào)為BK0+543.000，終點(diǎn)樁號(hào)為BK0+749.000，橋梁全長206m；橋跨布置：主橋（40+60+40）m＋引橋2×30m。主橋結(jié)構(gòu)采用整體式截面，為三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；引橋采用30m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，共5跨。橋梁總寬17.5m，橋梁面積約3605m。

2019年8月22日檢測(cè)公司對(duì)長安路2號(hào)立交橋進(jìn)行橋梁動(dòng)靜載試驗(yàn)，于2020年1月11日收到簡報(bào)，其橋梁荷載試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定：長安路2號(hào)立交橋第1聯(lián)橋上部結(jié)構(gòu)性能滿足設(shè)計(jì)荷載（城-A級(jí)）的安全使用要求。建議“對(duì)上部結(jié)構(gòu)主梁混凝土構(gòu)件裂縫進(jìn)行封閉”。2020年4月12日收到正式報(bào)告，靜載試驗(yàn)結(jié)果顯示：主梁箱內(nèi)外存在較多縱橋向、橫橋向裂縫，在試驗(yàn)工況荷載作用下，現(xiàn)狀底板橫向裂縫呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力裂縫特征，所檢底板橫向裂縫寬度值最大增量為0.09mm，表明結(jié)構(gòu)抗裂性能不滿足設(shè)計(jì)要求。因此，組織相關(guān)參建單位對(duì)長安路2號(hào)立交橋箱梁混凝土裂縫修復(fù)進(jìn)行專題討論。

2 產(chǎn)生裂縫原因分析

會(huì)議初步討論裂縫產(chǎn)生的可能因素：

①該橋箱梁混凝土等級(jí)為C60，因混凝土標(biāo)號(hào)高前期養(yǎng)護(hù)不到位，產(chǎn)生裂縫；

②在混凝土澆筑階段，初凝時(shí)因鷹廈路仍通行，火車振動(dòng)效應(yīng)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)；

③由于不可抗力的洪水導(dǎo)致支架基礎(chǔ)浸水下沉，出現(xiàn)裂縫。

3 修復(fù)方案

經(jīng)各參建單位共同研討，并最終形成一致意見，聘請(qǐng)有專業(yè)資質(zhì)的設(shè)計(jì)公司進(jìn)行加固修復(fù)設(shè)計(jì)，修復(fù)的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。

3.1 主橋箱梁的修復(fù)

對(duì)主橋箱梁1-2跨梁底存在的缺陷和裂縫，采用表面涂刷封閉修補(bǔ)以及灌漿封閉處理；梁體表面缺陷修補(bǔ)及裂縫封閉后，對(duì)主橋1-2跨箱梁底面進(jìn)行粘貼碳纖維布處置，并采用高強(qiáng)度膩?zhàn)油克ⅰ?/p>

3.1.1 主要材料的嚴(yán)格把控

裂縫修補(bǔ)用材料、混凝土表層缺陷修復(fù)及防護(hù)材料性能指標(biāo)必須滿足規(guī)范要求。本方案主要采用以下材料：

①裂縫修補(bǔ)用膠（注射劑）、修平膠（找平膠），膠粘劑中嚴(yán)禁使用乙二胺作改性環(huán)氧樹脂固化劑，嚴(yán)禁摻加揮發(fā)性有毒溶劑和非反應(yīng)稀釋劑；

②碳纖維布的設(shè)計(jì)厚度、抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、受拉彈性模量、伸長率、彎曲強(qiáng)度、層間剪切強(qiáng)度、仰貼條件下纖維復(fù)合材料與混凝土正拉粘結(jié)強(qiáng)度、單位面積質(zhì)量均需符合規(guī)范；

③高強(qiáng)環(huán)氧膩?zhàn)油庥^、膜顏色及外觀、稠度、干燥時(shí)間、刮涂性、柔韌性、耐沖擊性、打磨性、耐硝基漆性均需符合規(guī)范。

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)的一般修復(fù)

裂縫處理：本項(xiàng)目箱梁混凝土裂縫按寬度分為兩類：裂縫寬小于0.15mm，這類裂縫采用表面涂刷封閉即可，先沿縫長磨出6cm深3mm的凹槽，清理干凈，然后涂抹高強(qiáng)封閉裂縫膠除去氣泡抹平；裂縫寬度大于等于0.15mm，一般采用壓力灌漿法進(jìn)行施工，前期也要先沿縫長磨出凹槽，清理干凈，然后灌漿，在灌漿時(shí)必須將修補(bǔ)材料充分注入裂縫末端，保證修補(bǔ)質(zhì)量。

3.3 混凝土結(jié)構(gòu)粘貼碳纖維布修復(fù)

①在梁體表面缺陷修補(bǔ)及裂縫封閉后，清除表面所有雜質(zhì)，除去表面1mm～2mm厚的砂漿層，磨去面上突出超過2mm的“毛刺”，表面層打磨后，應(yīng)將表面灰塵徹底清除。

②根據(jù)裂縫情況，對(duì)粘貼纖維布的規(guī)格、范圍等進(jìn)行核查、下料；檢查所用粘結(jié)劑是否與提供的材料產(chǎn)品說明書相符，材料是否在保質(zhì)期內(nèi)；粘結(jié)劑的攪拌應(yīng)嚴(yán)格按產(chǎn)品說明書來操作。

③涂底膠，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫決定用量，并嚴(yán)格控制使用時(shí)間；均勻涂抹于混凝土構(gòu)件的表面，厚度不超過0.4mm，不得漏刷、流淌、氣泡，等膠固化后再進(jìn)行下一道工序。

④混凝土表面凹陷部位、模板接頭等出現(xiàn)高差的部位，應(yīng)用整平膠料填補(bǔ)，盡量減少高差。轉(zhuǎn)角的處理應(yīng)用整平膠將其修補(bǔ)為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。

⑤按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布，粘貼碳纖維布。

3.4 抗裂性不足修復(fù)

針對(duì)橋梁動(dòng)靜載試驗(yàn)報(bào)告中提出主橋1-2跨箱梁存在抗裂性不滿足的裂縫問題，應(yīng)采取主橋1-2跨施加預(yù)應(yīng)力體外索。

3.4.1 主要材料的嚴(yán)格把控

施工時(shí)所用的材料必須進(jìn)行檢驗(yàn)，（包括特殊修補(bǔ)材料的毒性檢驗(yàn)），合格后方可使用。對(duì)于常用材料，如混凝土、鋼筋等，按相關(guān)材料規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)一些特殊材料必須滿足下列規(guī)范指標(biāo)：

①體外預(yù)應(yīng)力索，本項(xiàng)目體外索采用成品索，其質(zhì)量要求應(yīng)符合《體外預(yù)應(yīng)力索技術(shù)條件》和《無粘結(jié)鋼絞線體外預(yù)應(yīng)力束》的規(guī)定；

②錨具，本項(xiàng)目錨具采用成品索廠家配套產(chǎn)品，性能及指標(biāo)均應(yīng)滿足國際后張預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)FIP《后張預(yù)應(yīng)力體系的驗(yàn)收和應(yīng)用建議》及《體外預(yù)應(yīng)力材料體系》和國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》的規(guī)定；

③本項(xiàng)目減振限位裝置采用體外索廠生產(chǎn)的配套產(chǎn)品、黏鋼膠及灌漿料性能指標(biāo)必須符合規(guī)定。

3.4.2 混凝土結(jié)構(gòu)粘貼鋼板維修

①工藝流程：鋼板加工→外側(cè)噴砂除銹→混凝土表面磨平消除碳化層→混凝土表面裂縫封閉與找平→混凝土結(jié)構(gòu)鉆孔（用于固定螺栓安裝）→鋼板粘結(jié)面現(xiàn)場(chǎng)砂輪機(jī)打磨除銹→安裝鋼板→上鋼板固定螺栓→配制并涂刷結(jié)構(gòu)膠→采用結(jié)構(gòu)膠封閉鋼板四周并沿著周邊每隔30cm～50cm（且每邊至少一處）留設(shè)通氣孔→壓力注膠→待膠體達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行鋼表面防腐處理（涂刷油漆）。

②測(cè)量定位，放出需粘鋼加固混凝土表面鋼板位置大樣，鑿除該區(qū)域混凝土表層3mm左右厚的砂漿層，形成平整的粗糙面，如表面有不平整處應(yīng)整平，再清除表面浮漿，剔除表層疏松物，最后吹除表面粉塵或清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面，配制并涂刷結(jié)構(gòu)膠。本項(xiàng)目部分鋼板尺寸較大，所以特別應(yīng)保證鋼板的加工及施工質(zhì)量。切割過程中在鋼板兩側(cè)施工采用外力加壓，防止鋼板扭曲變形，等鋼板應(yīng)力消除后再卸載外力，鋼板制作完成后采用噴鋅處理。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土上的實(shí)際放樣進(jìn)行粘貼鋼板下料，并依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確保灌注膠層有足夠的厚度以粘住鋼板。當(dāng)鋼板放置到位后應(yīng)壓緊鋼板，以保證粘結(jié)牢固的同時(shí)鎖緊固定裝置。鋼表面防腐處理、涂刷油漆必須符合要求。

③張拉體外索前需對(duì)墩頂橫隔板進(jìn)行加固，加固應(yīng)保證膠體到達(dá)100強(qiáng)度后方可張拉體外索。本工程體外預(yù)應(yīng)力束體規(guī)格為15.2～22，體外預(yù)應(yīng)力索一共8股，鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860N/mm；鋼束采用兩端張拉，張拉控制應(yīng)力為0.55xfpk=1023N/mm；15.2～22鋼絞線束公稱破斷索力為5729kN，單根控制張拉力為3152kN。工程施工過程中嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行控制，各種控制指標(biāo)均符合要求。

施工單位按設(shè)計(jì)圖紙對(duì)裂縫封閉修復(fù)完成后，由原檢測(cè)單位針對(duì)修復(fù)后主橋1-2跨再次進(jìn)行橋梁動(dòng)靜載試驗(yàn)檢測(cè)，按照檢測(cè)結(jié)果于2020年11月18日進(jìn)行了長安路2號(hào)立交橋缺陷修復(fù)驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)論：與會(huì)議單位一致同意，經(jīng)修復(fù)后，橋梁承載能力滿足設(shè)計(jì)荷載要求。橋梁質(zhì)量等級(jí)評(píng)定為合格。

4 后期養(yǎng)護(hù)建議

①嚴(yán)格限制超載車輛通行，加強(qiáng)橋梁經(jīng)常性檢查，特別應(yīng)加強(qiáng)對(duì)裂縫修復(fù)部位和體外預(yù)應(yīng)力索錨固部位的定期觀測(cè)，確保橋梁的完好和安全運(yùn)行。

②根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ99-2017)第 4.3.1 條，常規(guī)定期檢測(cè)應(yīng)每年1次；可根據(jù)城市橋梁運(yùn)行狀況和結(jié)構(gòu)類型、周邊環(huán)境等適當(dāng)增加次數(shù)；結(jié)合橋梁實(shí)際情況，建議該橋梁正式投入運(yùn)行后首次常規(guī)定期檢測(cè)不應(yīng)大于半年。

5 結(jié)語

市政工程與人們的日常生活有著極為緊密的聯(lián)系，立交橋在市政工程施工中占比較大，對(duì)橋梁的施工技術(shù)要求比較高。而從現(xiàn)階段實(shí)際實(shí)施情況來看，橋梁的施工技術(shù)依然要不斷地學(xué)習(xí)、改進(jìn)，從發(fā)現(xiàn)的問題中吸取經(jīng)驗(yàn)，做到事前控制，避免一些施工問題的發(fā)生。