高強環(huán)氧材料結合鋼板加固梁底技術在橋梁施工中的應用

蘇賢芬

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

高強環(huán)氧灌漿料加鋼板加固技術是一種實用性較高的修復加固技術，該技術不受橋梁上部荷載的影響，可在不妨礙正常交通通行的條件下完成對橋梁的修復和加固，并達到理想的加固效果。對高速公路以及交通量較大的重要交通要道的橋梁加固極為有利，可有效避免阻斷交通帶來的不良影響，保證車輛的正常通行。

1 工程概況

某橋梁工程，引橋邊跨和次邊跨位置底板混凝土出現(xiàn)剝離質量問題，同時底板位置因保護層破壞，部分縱向受力鋼筋及箍筋直接暴露在潮濕環(huán)境中，且已開始銹蝕，嚴重威脅交通安全。為有效確保結構安全性、穩(wěn)定性，通過環(huán)氧灌漿料加鋼板的加固方式對箱梁底板實施補強處理。

2 工藝原理

高強環(huán)氧灌漿料加鋼板加固技術是應用較為廣泛的橋梁加固技術，通過M14 高強化學錨栓將鋼板及工字鋼固定在病害梁底，然后在梁底和鋼板中間設置鋼筋，并用環(huán)氧封邊膠對周圍實施密封處理，再通過注漿機進行自流環(huán)氧砂漿灌注，待環(huán)氧砂漿徹底凝固后便能與梁體形成整體結構，在增大梁體截面積的基礎上，有效增大了結構剛度和強度，從而全面提升橋梁整體的安全性和可靠性。

3 施工技術要點

3.1 材料及設備要求

（1）高強環(huán)氧灌漿料加鋼板加固技術的主要施工材料見表1。

表1 主要施工材料

（2）材料質量檢查要點見表2。根據施工規(guī)范要求，分別對鋼板、環(huán)氧砂漿、化學錨栓等原材料進行隨機取樣檢查，確定材料各項性能滿足施工要求。該項目著重針對壓注型PG-MX 環(huán)氧砂漿進行檢測。具體檢測指標及標準要求如表2所示。

表2 壓注型環(huán)氧砂漿技術指標

（3）梁底加固采用的主要施工機具見表3。

表3 主要施工機械設備

3.2 梁底加固分區(qū)

（1）實施梁底鋼腹板加固主要劃分為七個區(qū)段，如圖1所示；區(qū)段1：沿橋長方向，1號橋墩前后各5m、總計10m；區(qū)段2~7：沿1、2號跨橋長方向，于底板和腹板交接部位。

圖1 梁底加固區(qū)段

（2）實際分區(qū)加固方案如表4所示。

表4 梁底加固方案

3.3 原梁底鑿毛

（1）采用人工鑿毛對梁底進行處理，對平整度不符合要求的位置采用尖鑿輕微整平，必要時可用打磨機進行打磨。

（2）用空壓泵氣管清除表面浮塵，并用清水沖洗干凈。

（3）采用人工除銹的方式對病害位置處露出的鋼筋進行除銹。

3.4 植入錨栓

（1）錨孔定位及鉆孔。在需要灌注加固混凝土的部位標明錨孔具體位置（鋼板縱向間隔25cm一道），采用梅花形布置。鉆孔要盡可能躲開內部鋼筋。

（2）錨孔清孔。嚴格按照下列要求對錨孔實施清孔：①次數不低于3次；②錨孔內壁不得有污漬；③錨固部位要平整。

（3）安裝錨栓。錨栓安裝必須牢固、穩(wěn)定，保證注漿過程中鋼板牢靠、不松動。避免在固化過程中擾動錨栓，降低黏結效果。

3.5 鉆孔植筋

（1）鋼筋定位、鉆孔：鉆孔前，通過鋼筋探測儀確定出橋梁植筋區(qū)域的內部鋼筋位置，也可通過剔除保護層的方式找出鋼筋位置；鉆孔過程中如遇到鋼筋或預埋構件要停止鉆進，適當調整鉆孔位置。

（2）清理孔壁、鋼筋：采用錨栓清孔的方式對鉆孔及鋼筋實施清理。

（3）植筋：在待加固的梁底位置沿縱向每間隔500mm植入3根直徑為10mm的L形鋼筋，采用梅花形布置。植入深度不低于10cm。植筋及鋼筋安裝過程如圖2所示。

圖2 植筋和鋼筋安裝

（5）采用專用膠槍進行植筋膠灌注施工，嚴格控制注膠量，以孔深的2/3 為宜，同時確保插入鋼筋后有少量膠液溢出。

（6）植筋膠灌注后立即順時針旋轉并插入鋼筋，直至插入鉆孔底部，滿足設計深度要求；同時確保鋼筋位于鉆孔中央位置，并進行適當調整，確保垂直度滿足要求。植筋膠徹底凝固前，禁止擾動鋼筋，以保證其黏結效果。

3.6 安裝橫向鋼筋和縱向鋼筋

（1）1#橋墩后5m 范圍加固。在兩根工字鋼中間區(qū)域設置4 根直徑為16mm 的螺紋鋼筋，間隔500mm 設置一道直徑8mm 的分布筋，與前期植入的L 形鋼筋進行綁扎，使其形成一個整體。

（2）各腹板下寬度0.9m 加固位置。鋼腹板內縱向設置8 根直徑為16mm 的螺紋鋼筋。間隔500mm 設置一道直徑8mm 的分布筋，與前期植入的L 形鋼筋進行綁扎，使其形成一個整體。

3.7 安裝工字鋼和U形鋼板

（1）1#墩前后5m 范圍加固。在指定位置設置工字鋼，并和前期植入的化學錨栓有效連接，工字鋼底面和混凝土粘貼面涂刷環(huán)氧膠實施密閉處理，然后牢固焊接鋼板和工字鋼。

（2）各腹板下寬度0.9m 加固位置。在設計部位進行U 形鋼腹板的分段安裝，各連接部位采用焊接方式，并采用環(huán)氧膠對其周邊位置實施密封。U 形鋼板施工效果圖如圖3所示。

圖3 U型鋼板施工效果圖

（3）鋼腹板端頭位置實施焊接處理，并保證其密封性能，同時將U 形鋼板和1#墩前后5m 范圍加固的工字鋼牢固焊接在一起。并在鋼板表面預留注漿孔和注漿嘴。

（4）鋼板焊接質量。施工中確保鋼板焊縫飽滿。焊接完成后采用環(huán)氧封邊膠對其實施密閉處理，保證其密閉性能，確保注漿時漿液不會外漏。①所選用的焊接材料必須與母材匹配；②焊接厚鋼板時，因溶池溫度過高，焊道填充金屬較多，易產生內應力變形；③焊縫接頭嚴禁在外加的作用下進行焊接，防止產生內應力而引起延遲裂紋；④焊縫的寬度應溶滿坡口邊緣1～2mm，焊縫高度應滿足設計要求，如無要求時，焊縫高度不超過3mm。角焊縫的焊腳高度應與較薄一側鋼材厚度一致；⑤焊接好后的焊縫表面不得有氣孔、裂紋、夾渣、焊瘤、咬邊等現(xiàn)象。對于飛濺的金屬顆粒應清除干凈。

3.8 灌注環(huán)氧砂漿

（1）注漿試驗

正式進行注漿前要進行注漿試驗，由試驗效果來確定有關施工參數，以有效檢驗漿液和原結構混凝土接觸面的結合效果。

試驗具體分為兩部分：試驗一（見圖4）：應用同種施工方式在梁底及最外部腹板位置制作三個規(guī)格為150mm×150mm的水泥砂漿試塊，并實施拉拔試驗，以通過試驗數據來分析灌注質量；試驗二（見圖5）：采用同種施工方式在梁底位置設置1m×1m的試驗段實施對比試驗。

圖4 試驗一

圖5 試驗二

（2）安裝注漿嘴

分別在鋼腹板兩端及中間位置設置4個注漿嘴。注漿嘴采用管徑為40mm 的鋼管加工而成，將其與鋼板上預留的注漿孔完全對接并焊牢，鋼管上部安裝D40通徑球閥，充當控制開關使用。

（3）拌制環(huán)氧砂漿

結合PG-MX 灌注用環(huán)氧砂漿的相關參數進行環(huán)氧砂漿拌制；實際拌制比例為PG-SIV 粉料∶河沙∶PGMX 膠料=100∶100∶（25～30），拌制應充分攪拌，以保證拌制質量。

（4）開始注漿

①注漿前對全部控制開關進行全面檢查，確保處于開放狀態(tài)。

②注漿時對中部注漿嘴及機身運轉狀況進行實時檢查，若注漿機出現(xiàn)負荷增大、轉速變慢、機身晃動等現(xiàn)象，要及時變換注漿孔，將注漿管移至中部注漿孔完成注漿作業(yè)。

（5）保壓注漿

待孔內氣體全部排出后，將最底端注漿閥門關閉，在注漿機正常運轉的情況下持續(xù)注漿1min，然后將注漿機及閥門關閉，確保構件內部壓力穩(wěn)定。

（6）注漿完成

注漿完成后及時對構件周圍密封位置進行檢查，如未出現(xiàn)漏漿則注漿完成；如出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象需進行二次密封，并保壓注漿，保證注漿密實。

3.9 鋼板表面防腐處理

通過檢測確定注漿固化密實度滿足要求后，拆除全部注漿嘴及導氣管。并對鋼板實施徹底清理，對裸露在空氣中的鋼板實施防銹、防腐處理。

5 結語

該橋梁加固工程歷時60d，經建設單位、設計單位及檢測單位現(xiàn)場檢測驗收，各項指標均滿足規(guī)范及設計要求，取得了顯著效果：（1）經試驗確定，灌注的環(huán)氧漿料能有效實現(xiàn)與舊梁底的有效結合，大幅增加了梁體的截面積，并在極大程度上提升了梁體的承載能力和耐久度；（2）鋼板安裝施工不需要阻斷交通，不影響正常交通通行，灌漿過程可在通行量較小的時段進行；（3）該加固方式主要應用于橋梁底部，受天氣影響較小，陰雨天氣可正常作業(yè)，能保證工期，從而降低施工成本。