公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)

杜凱健

（江蘇平山交通設(shè)施有限公司，江蘇 南京 211500）

橋梁伸縮縫是確保橋梁施工與內(nèi)置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定過渡的一種附屬結(jié)構(gòu)，為增強實際的建設(shè)效果，一般會將其布設(shè)在公路橋梁的外側(cè)梁體與梁臺承壓截面的背墻之間，一定程度上可起到分攤外力、維持建筑物穩(wěn)定的作用[1]。但是由于荷載、氣溫或建設(shè)材料的影響，部分橋梁的伸縮縫在使用過程中會出現(xiàn)裂縫、碎化、甚至斷裂等問題，不僅影響橋梁的建設(shè)，還給施工人員人身安全帶來威脅[2]。為解決此問題，通常會采用定向修復(fù)技術(shù)，對伸縮縫作出修補、維護，此方式雖然可以完成預(yù)期的修復(fù)目標，但是質(zhì)量效果有待測定，無法確保橋梁未來能否正常使用[3]。不僅如此，部分橋梁伸縮縫的修復(fù)僅是表面的，對于深層次的裂縫并未進行實際填補，導(dǎo)致橋體逐漸出現(xiàn)塌陷一類的問題。再加上橋面荷載、外力的作用，致使公路橋梁的使用壽命受到影響[4]。因此，應(yīng)對公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)進行研究。與基礎(chǔ)的修復(fù)技術(shù)相對比，本文研究的混凝土修復(fù)施工技術(shù)更加穩(wěn)定、靈活，具有較強的針對性，且針對復(fù)雜的施工環(huán)境也可以較好地應(yīng)對，降低出現(xiàn)施工故障的概率，不僅可以確保橋梁伸縮縫的實際應(yīng)用效果，也可以進一步保證道路橋梁的行車安全[5]。在混凝土技術(shù)的輔助之下，加快了伸縮縫的修復(fù)進度，微膨脹高強混凝土、鋼纖維混凝土的覆蓋，也可以增強整體的修復(fù)質(zhì)量，有利于工程維

護[6]。

1 工程概況及基礎(chǔ)布設(shè)

本文對公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)的實際應(yīng)用效果進行分析與研究?？紤]到最終測試結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性，選擇南京市某公路橋梁修復(fù)施工工程作為測試的主要對象。該道路橋梁全長320.15 m，為復(fù)合式施工類型，含行車道8 m，人行道2 m×1.55 m[7]。橋梁整體的承壓截面5.57 m，內(nèi)置的厚度0.35 m[8]。經(jīng)過測定探析發(fā)現(xiàn)該橋梁內(nèi)部存在較多不規(guī)則裂紋，約為0.2 mm~1.2 mm，在外力的作用下，一直處于延伸的狀態(tài)，且伸縮縫設(shè)定位置為橫向，由于年久失修，致使漏水問題嚴重，瀝青油氈老化，橫向材料、石塊脫落嚴重。在實際施工過程中，橋梁內(nèi)置的伸縮縫還出現(xiàn)斷裂、下陷等問題，給日常通行、應(yīng)用埋下了較大的安全隱患[9]。

結(jié)合實際的施工需求，進行基礎(chǔ)性的布設(shè)，為后續(xù)的施工建設(shè)奠定基礎(chǔ)環(huán)境。為增強建筑整體的穩(wěn)固性，需要先在伸縮縫的正下方設(shè)定輔助結(jié)構(gòu)，與道路橋梁內(nèi)置結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，形成定向搭接[10]。在橋梁的底部縱橫位置安裝固定閥，與下方的承壓柱形成垂直角度，利用鋼筋對內(nèi)置結(jié)構(gòu)加固，并設(shè)定鋼筋的預(yù)埋深度為6.5 m～32.15 m，承壓柱之間的間距為5.05 m。隨后對伸縮縫的主體進行處理，結(jié)合復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)逐步搭接盾構(gòu)管片，完成對施工基礎(chǔ)環(huán)境的搭建。最后結(jié)合對應(yīng)的施工需求和標準，進行具體的施工處理。

2 施工實驗過程

2.1 單層混凝土伸縮縫澆注槽預(yù)設(shè)

在對公路橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)施工技術(shù)進行應(yīng)用之前，需要對該工程施工環(huán)境預(yù)處理，并預(yù)設(shè)單層混凝土澆注槽。伸縮縫的覆蓋面積一般是有限的，具有一定的過渡性，所以在修建的過程中，兩側(cè)邊緣位置通過會預(yù)留一定的間距位置，采用防水材料進行填充，與內(nèi)置結(jié)構(gòu)形成隔斷，結(jié)合該工程的建設(shè)需求，計算出邊緣預(yù)留間距，具體公式為：

式（1）中：H為邊緣預(yù)留間距，m；m為伸縮縫寬度，m；n為預(yù)留位置寬度，m；β為填充面積，m2；ζ1為伸縮縫的寬度，m；ζ2為預(yù)留槽寬度，m；i為抹平次數(shù)。結(jié)合得出的邊緣預(yù)留間距，調(diào)整邊緣位置和伸縮縫之間的距離。隨后，利用混凝土將預(yù)留槽封堵抹平，需要注意的是，為增強后續(xù)伸縮縫的修復(fù)效果，需要采用不同的材料進行專項封堵抹平，具體見表1。

表1 澆注槽封堵抹平材料分析

結(jié)合施工標準，調(diào)整伸縮縫內(nèi)置的結(jié)構(gòu)體系，同時，采用單層承壓的方式實現(xiàn)單層混凝土澆注槽的預(yù)設(shè)，為后續(xù)道路橋梁的施工奠定基礎(chǔ)環(huán)境。

2.2 鑿除承壓毛勒鋼筋混凝土及清縫

完成預(yù)設(shè)后，根據(jù)實際的施工需求，對承壓毛勒鋼筋混凝土鑿除，并完成清縫處理。先使用空壓機或者碾壓設(shè)備對橋梁原本的毛勒縫進行碾碎處理，粉碎內(nèi)置的鋼筋結(jié)構(gòu)，并結(jié)合承壓要求，計算出鑿除的深度，具體公式為：

式（2）中：G為鑿除的深度，m；O1為預(yù)設(shè)碾壓面積，m2；O2為實際測定的碾壓面積，m2；α為鑿除預(yù)留寬度，m；t為風(fēng)鎬距離，m；θ為背墻高度，m。根據(jù)得出的鑿除深度，劃定實際的毛勒鋼筋分布區(qū)域，并根據(jù)深度的變化，測定橋體的整體實時承壓狀態(tài)，在此基礎(chǔ)之上安裝梁板、背墻，形成道路橋梁的多維搭接，如圖1所示。隨后，對承壓毛勒鋼筋混凝土進行二次碾壓。需注意部分槽口內(nèi)部由于材料的常年填充會出現(xiàn)混凝土碎渣、泡沫板等雜物，為避免出現(xiàn)施工事故，需要結(jié)合清理設(shè)備對烘干槽口及伸縮縫進行處理。

圖1 道路橋梁的多維搭接結(jié)構(gòu)

2.3 填塞襯墊條及修復(fù)鋼板鋪墊

結(jié)合對應(yīng)的施工進度，進行襯墊條及修復(fù)鋼板的填塞鋪墊。在實現(xiàn)局部混凝土和鋼筋的修補之后，為提升結(jié)構(gòu)的整體性和延伸性，通常會在承壓截面的側(cè)向邊緣位置安裝梁板及關(guān)聯(lián)背墻，同時在剩余空間之內(nèi)，填塞襯墊條，并使用鋼板進行雙層鋪墊。在設(shè)定鋼板的過程中，需注意如果預(yù)留縫的寬度過大，可以在填縫之后將伸縮縫表面多余位置切除。在表面加設(shè)TST彈性層，進行基礎(chǔ)的設(shè)定，具體見表2。實現(xiàn)填縫后，在修復(fù)鋼板的內(nèi)側(cè)均勻涂一層溶化粘結(jié)料，側(cè)面也需要涂膜，完成定向的封堵處理。清理好密封槽底之后，利用噴熱槍烘干涂料的水分，處理表面灰塵。采用實心的鋼板與伸縮縫內(nèi)置的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，完成支撐填充（見圖2）。

表2 襯墊條及修復(fù)鋼板TST彈性層基礎(chǔ)指標設(shè)定

圖2 伸縮縫內(nèi)置結(jié)構(gòu)支撐填充處理

在完成橋梁伸縮縫混凝土修復(fù)的基礎(chǔ)性處理后，為避免出現(xiàn)鋼板或者填充材料移位的情況，需要使用釘子或者定位閥門，將鋼板固定在標定的位置之上，避免移動，最終實現(xiàn)襯墊條填塞及修復(fù)鋼板的鋪墊。

2.4 植筋處理

需結(jié)合施工的進度與承壓狀態(tài)，擴大整體的施工面積，從而實現(xiàn)植筋處理。需要在橋體伸縮縫的側(cè)向邊緣位置定位、鉆孔，標記重點的承壓區(qū)域，使用大型號的鋼筋探測儀進行異常掃描，確保修復(fù)的位置不存在原有的鋼筋。如果有未抽取的鋼筋，適當(dāng)調(diào)整鉆孔的搭接位置，確?？椎理樦?。

在標記的位置上利用螺桿實現(xiàn)兩側(cè)的搭接，并將壓縮空氣內(nèi)設(shè)的噴嘴延伸到修復(fù)鋼板的上方位置，固定之后，向外拉動噴嘴，確保其不會移位即可。利用硬毛刷清理伸縮縫內(nèi)部的空間，根據(jù)伸縮縫下方承壓底座的布設(shè)，植入對應(yīng)數(shù)量的承壓鋼筋，并測算出鋼筋的抗折強度，具體公式為：

式（3）中：K為鋼筋的抗折強度，MPa；γ為固定口深，m；κ1為單向作覆蓋距離，m；κ2為灌注距離，m；?為鋼筋彈性模量，Pa；Q為植入鋼筋的數(shù)量。結(jié)合得出的數(shù)值，伸縮縫在植入鋼筋的過程中，必須確保在合理的范圍之內(nèi)，且保證植入的端孔干燥、清潔。完成植入之后，還需要采用灌注的方式，完成伸縮縫二次加固。根據(jù)實際的加固需求，設(shè)定混凝土對應(yīng)的灌注量和深度，具體見表3。

表3 伸縮縫植筋灌注量級深度設(shè)定

為符合實際的建筑施工需求，本次設(shè)定灌注量的占比為2/8即可，保證在植入鋼筋的過程中伸縮縫鋼筋的穩(wěn)固。如果選擇植入法鋼筋常出現(xiàn)移位或者斷裂等問題，可以采用少量的澆劑進行加固處理，單向旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，并與后側(cè)的螺桿形成搭接，過程中必須保證植筋的深度，促使伸縮縫的承壓狀態(tài)保持均勻。鋼筋接頭是連接道路橋梁伸縮縫的重要環(huán)節(jié)，完成鋼筋的接頭處理一般會采用焊接的方式，將擠壓套管與螺紋鋼筋接頭，定向捆綁，完成最終的焊接。進一步增加伸縮縫的整體穩(wěn)定性，在一定程度上起到了修復(fù)的作用，承壓能力得到進一步的加強。

2.5 伸縮縫梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)工程的實際施工狀態(tài)，設(shè)計伸縮縫的梯度結(jié)構(gòu)，進行多維度內(nèi)置結(jié)構(gòu)加固。需要先采用混凝土修復(fù)形式，打好梯度承壓結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，隨后，在標定的范圍之內(nèi)，設(shè)計一組基于功能梯度的伸縮縫承壓結(jié)構(gòu)，利用混凝土修復(fù)技術(shù)，完善道路橋梁承壓截面的調(diào)整，具體如圖3所示。隨后利用混凝土快速修復(fù)技術(shù)，對橋梁伸縮縫過渡區(qū)域的承壓節(jié)點進行布設(shè)，并在伸縮縫的預(yù)留槽內(nèi)布置凹凸點陣，與上方的承壓截面形成水平狀態(tài)。此時可采用鋼纖維混凝土將伸縮縫內(nèi)部的剩余空間進行基底填充，與上方的微膨脹高強混凝土形成穩(wěn)定的共抗，與內(nèi)置的承壓截面搭接，逐步形成抗壓受拉修復(fù)梯度結(jié)構(gòu)?？山Y(jié)合伸縮縫的承壓狀態(tài)，測定其自身的剛度，如果存在承壓異常，可結(jié)合梯度設(shè)計對所承受的外在壓力進行分擔(dān)，縮小伸縮縫的整體受力面積，進一步增強道路橋梁建筑的穩(wěn)定性。

圖3 伸縮縫梯度承壓截面結(jié)構(gòu)

2.6 修整找平及交通運行實現(xiàn)修復(fù)

在完成對伸縮縫梯度的設(shè)計之后，對修復(fù)好的橋梁伸縮縫進行修整找平處理，開放交通，測定實際的修復(fù)效果。可以在橋梁截面的中心尋找一個持平點，同時確保這個點為受力的平均點。首先找平TST彈性層，凸起抹平，下沉填充，完成后材料會逐漸滲漏至截面的空隙之中，呈現(xiàn)出混凝土麻面狀。為增加其美觀性，可以采用瀝青進行磨平，烘干之后，伸縮縫的表面更加平整。在路面接縫處壓條，覆蓋2條膠帶，對伸縮縫起到一定的防滲漏作用。隨后開放交通，測定橋梁的承壓值是否符合標準，并測定出伸縮縫的徐變系數(shù)，以此來驗證最終的施工建設(shè)結(jié)果，為后續(xù)伸縮縫的修復(fù)和維護提供參考依據(jù)。

3 施工結(jié)果分析

根據(jù)上述對工程的測定與研究，最終得出實際的施工測試結(jié)果，進行深化計算，具體公式如下：

式（4）中：F為伸縮縫修復(fù)后的徐變系數(shù)，?為實測深度，m；υ1為鋼筋間距，m；υ2為擠壓套管距離，m；μ為斷裂韌性，kJ/m2；x為抗壓強度，MPa。通過上述計算，最終可以得出實際的測試結(jié)果，具體見表4。

表4 測試結(jié)果對比分析

根據(jù)表4，可以完成對測試結(jié)果的分析：表中伸縮縫寬度的變化相當(dāng)于混凝土修復(fù)的過程，隨著伸縮縫寬度由3.5 m~4.5 m變化到6.5 m~8 m，抗折強度呈上漲趨勢，由185 MPa增加到230 MPa，斷裂韌性和徐變系數(shù)也呈上漲趨勢，分別由20.34 kJ/m2增到31.29 kJ/m2，由1.03增到2.06。

4 結(jié)語

綜上所述，與基礎(chǔ)的修復(fù)技術(shù)相對比，本次所研究的混凝土修復(fù)技術(shù)更加靈活、多變，針對復(fù)雜的施工環(huán)境，實際的施工效果更好，日常的承壓承重能力也更強?；炷列迯?fù)模式可以將伸縮縫的處理效果最大化，延長道路橋梁的使用壽命，且降低安全事故的發(fā)生概率，對于伸縮縫自身所存在的一些病害問題，也可以起到更好防護作用，一定程度上擴大了整體的施工范圍，橋梁伸縮縫對于建筑物整體結(jié)構(gòu)的破壞也會得到一定的緩解，進一步保障道路行車的安全，同時延長橋梁的使用壽命。