王永松
(北京城建道橋建設(shè)集團有限公司, 北京 100124)
市政道路橋梁工程屬于城市基礎(chǔ)設(shè)施, 不僅能夠縱深推進城市化進程, 還為城鄉(xiāng)居民日常交通通行提供便利, 但市政道路橋梁工程受到內(nèi)外部不利因素影響易出現(xiàn)各類病害問題, 如沉降、 裂縫、 鋼筋銹蝕等, 在降低通行體驗的同時, 還在一定程度上降低了交通安全性。 因此, 必須加強市政道路橋梁工程常見病害的施工處理工作, 盡可能防治病害問題。
地基沉降屬于常見病害類型, 一旦市政道路橋梁處于地基不均勻沉降現(xiàn)象, 將會大幅降低道路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性, 改變橋梁原有線性結(jié)構(gòu), 破壞橋面鋪裝層, 繼而引發(fā)橋頭跳車、 行車不暢等問題, 且地基不均勻沉降能夠改變道路橋梁內(nèi)部受力結(jié)構(gòu),可加速裂縫病害的產(chǎn)生, 危害較大。 通常情況下,地基不均勻沉降病害的產(chǎn)生原因主要為兩點, 其一為施工期間未有效加固地基基礎(chǔ), 施工前期忽視地質(zhì)勘察環(huán)節(jié)而盲目施工, 未針對地基軟弱土層進行加固處理, 繼而埋下地基不均勻沉降隱患[1]。 其二為道路橋梁受到周邊工程干擾而降低地基穩(wěn)定性,如深基坑施工等, 以此引發(fā)地基沉降問題。
裂縫產(chǎn)生后直接破壞了市政道路橋梁原有結(jié)構(gòu),降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、 穩(wěn)定性及承載力。 該病害在市政道路橋梁工程中較為常見, 且多位于路橋鋪裝層,而鋪裝層屬于路橋設(shè)施承重構(gòu)件, 一旦該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫病害, 則會引發(fā)安全隱患。 路橋材料質(zhì)量不佳與施工不當是造成裂縫病害的主要因素, 材料質(zhì)量不佳能夠通過影響橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而引發(fā)裂縫, 而施工不當則體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)中, 受到較大溫差影響, 預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫, 若混凝土水分不均則會發(fā)生收縮裂縫, 除此之外, 隨著道路橋梁運行時間的延長, 其可能發(fā)生徐變裂縫[2]。
市政道路橋梁工程施工驗收通過并投入運行后則會用于城市交通運輸, 長期暴露在自然環(huán)境下,道路橋梁結(jié)構(gòu)長期受到雨水、 凍融、 風化等自然現(xiàn)象的影響則會造成路橋表面出現(xiàn)裂縫、 破損現(xiàn)象,使鋼筋逐漸暴露于自然環(huán)境中, 外部水分沿裂縫、破損位置逐漸銹蝕鋼筋, 由此引發(fā)鋼筋銹蝕病害。在市政道路橋梁工程具體施工過程中, 鋼筋表面均會附著保護層, 對鋼筋結(jié)構(gòu)進行保護, 但路橋表面破損將會使保護層脫離或開裂, 水分與鋼筋接觸后則引發(fā)銹蝕問題。 除此之外, 路橋結(jié)構(gòu)投入使用后,混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)酸堿度逐漸降低, 該變化則會在一定程度上加速鋼筋銹蝕病害的產(chǎn)生。
結(jié)合上述地基沉降病害分析不難看出, 地基不均勻沉降能夠縮短路橋設(shè)施使用年限, 且會降低路橋交通運輸安全性, 因此, 必須做好該病害問題的處理工作。 當市政路橋工程發(fā)生地基沉降問題后,可采用注漿法加固路橋結(jié)構(gòu)設(shè)施, 借助漿液對地基結(jié)構(gòu)進行加固, 以此有效處理地基沉降病害。 完成注漿加固處理后, 可進一步運用加固面料覆蓋路橋結(jié)構(gòu)表面, 用于改完路橋結(jié)構(gòu)截面面積, 繼而提升地基承載力, 在施工處理地基沉降問題基礎(chǔ)上進一步增強市政道路橋梁工程結(jié)構(gòu)性能。 地基穩(wěn)定性不佳、 承載力不足是引發(fā)不均勻沉降的主要問題, 而穩(wěn)定性、 承載力問題由地基土質(zhì)松軟導(dǎo)致, 因此,為有效預(yù)防地基不均勻沉降病害, 應(yīng)嚴格依據(jù)施工要求做好地基加固, 盡可能保障地基穩(wěn)定性。 此外,需落實路橋施工前的地基勘察工作, 以實際勘察數(shù)據(jù)為依據(jù)判斷是否存在軟弱土層, 若發(fā)現(xiàn)砂土層、填土層、 黏土層等, 則需應(yīng)用置換法、 灌漿法、 強夯法等技術(shù)加固地基, 改良地基土層結(jié)構(gòu), 通過增強地基承載力及穩(wěn)定性而規(guī)避不均勻沉降病害, 從根源處解決路橋地基沉降病害[3]。
裂縫屬于路橋工程常見病害, 且若處理不及時則會引發(fā)鋼筋銹蝕等病害, 為避免裂縫病害危害市政道路橋梁工程, 一旦發(fā)生裂縫病害需盡快施工處理。 對路橋裂縫病害進行處理時, 通常以裂縫寬度面積為依據(jù)選用處理技術(shù), 若裂縫寬度較小, 則進行裂縫修補即可, 若裂縫面積較大, 則需通過裂縫填充方式進行處理。
第一, 裂縫修補處理。 市政道路橋梁日常監(jiān)督維護過程中應(yīng)注意檢查是否存在裂縫病害, 若發(fā)現(xiàn)裂縫則精細化記錄其寬度、 長度、 位置及發(fā)展方向,為裂縫處理提供依據(jù)。 裂縫寬度未超過2mm時, 采用修補方式處理即可, 借助該方式避免裂縫在后續(xù)運行期間受到外部作用力及自然環(huán)境的影響而擴大。修補寬度低于2mm的裂縫病害前需注意清理表面周圍, 避免雜物混入裂縫內(nèi)影響修補效果, 完成表面清理工作后反復(fù)涂抹水泥層, 于水泥層上方涂抹瀝青材料, 以此即可完成細小裂縫病害處理。
第二, 裂縫填充處理。 若發(fā)現(xiàn)市政道路橋梁工程裂縫病害寬度超過2mm并具有一定深度, 危害程度較高, 且難以運用修補方式進行處理, 此時需應(yīng)用填充法應(yīng)對病害。 裂縫填充材料應(yīng)依據(jù)市政道路橋梁建材進行選擇, 通常選用橡膠混合物、 環(huán)氧樹脂、 水泥等材料。 裂縫填充施工處理過程中, 技術(shù)人員精細化測量裂縫參數(shù), 即寬度與長度, 根據(jù)裂縫具體情況準備填充材料, 同時做好裂縫清潔工作,在確保裂縫清潔狀態(tài)后在注入器等用具幫助下注入填充材料, 填充材料填充飽和后停止注入, 后運用封縫膠封閉裂縫, 待裂縫施工處理區(qū)域干燥后進行表面處理即可。 裂縫填充施工之前, 應(yīng)注意觀察裂縫病害是否已造成鋼筋銹蝕, 若鋼筋受到裂縫影響而裸露銹蝕, 需優(yōu)先處理鋼筋銹蝕問題后解決裂縫病害[4]。
鋼筋保護層脫落或開裂后, 空氣與雨水能夠與鋼筋結(jié)構(gòu)直接接觸, 繼而引發(fā)鋼筋銹蝕問題。 在施工處理鋼筋銹蝕病害前, 需全面清理鋼筋表面銹蝕部分, 涂抹防銹劑, 待鋼筋銹蝕處理完畢后, 修復(fù)鋼筋外部混凝土保護層。 混凝土保護層修復(fù)期間,可直接提高保護層厚度, 此外還可采用加固技術(shù)處理混凝土保護層, 用于強化保護效果, 以此避免鋼筋銹蝕問題再次發(fā)生。 從本質(zhì)上來看, 裂縫問題是引發(fā)鋼筋銹蝕病害的主要原因, 為防止裂縫造成鋼筋銹蝕, 可在市政路橋工程施工期間優(yōu)化混凝土保護層配比, 按設(shè)計比例添加礦渣、 粉煤灰等材料,用于強化保護層強度及防滲水性能, 通過增強保護層結(jié)構(gòu)性能而切實規(guī)避鋼筋銹蝕病害[5]。
為增強市政道路橋梁工程常見病害及施工處理分析的現(xiàn)實意義, 本次選取某市政道路橋梁工程為實例展開針對性分析。 案例市政道路橋梁工程全長9.884km, 標段內(nèi)具有4 座橋梁, 路橋結(jié)構(gòu)投入運行時間較長, 長時間受到氣候因素及重載車輛作用力影響, 導(dǎo)致路橋結(jié)構(gòu)發(fā)生病害問題, 最為典型的病害為地基不均勻沉降及裂縫, 其中存在部分較為嚴重的裂縫已引發(fā)鋼筋銹蝕問題。 為防止病害問題引發(fā)安全事故, 市政道路橋梁工程決定根據(jù)病害具體表現(xiàn)進行施工處理。 施工處理案例市政道路橋梁工程病害問題時, 要求施工技術(shù)人員基于路橋結(jié)構(gòu)特性展開針對性處理, 盡可能保障現(xiàn)有路橋結(jié)構(gòu)整體性, 綜合分析路橋結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性及承載力, 控制施工處理范圍, 避免病害處理過度影響現(xiàn)有市政道路橋梁結(jié)構(gòu)。
結(jié)合工程概況可見, 案例市政道路橋梁工程病害主要表面為地基不均勻沉降及裂縫, 在施工處理期間, 案例工程采用注漿法處理地基沉降問題, 對地基進行加固, 以此強化地基承載力。 因部分嚴重裂縫病害已造成鋼筋銹蝕, 故在裂縫處理前應(yīng)修補路橋結(jié)構(gòu)并進行除銹, 在此基礎(chǔ)上按照裂縫程度展開針對性處理即可。
3.2.1 地基注漿加固
對案例市政道路橋梁工程進行現(xiàn)場勘察, 發(fā)現(xiàn)橋臺下部持力層結(jié)構(gòu)存在承載力不足現(xiàn)象, 繼而引發(fā)了地基沉降問題。 經(jīng)綜合分析考量后, 最終決定采用注漿法進行地基加固, 借助注漿工藝強化市政路橋結(jié)構(gòu)地基承載力。 地基沉降施工處理使采用二次劈裂注漿法, 首次注漿為常壓注漿, 第二次則為壓力注漿, 待漿液充滿裂縫后則止?jié){。 注漿加固期間若出現(xiàn)橋臺明顯變形、 局部冒漿、 路面鼓起等問題, 需立即終止注漿過程[6]。 案例市政道路橋梁工程工程為高效高質(zhì)量完成地基注漿加固施工, 良好解決地基沉降病害, 對注漿加固操作過程精細化控制。 對地基注漿加固要點進行總結(jié), 具體如下幾點。
1) 采用測量放樣的方式復(fù)測地基注漿孔位, 需將地基注漿孔位間隔控制為1.5m, 且要求注漿孔位與橋臺墻面保持一定距離, 該距離至少為0.5m。 對橋臺注漿孔位精細化測定, 并科學(xué)布設(shè)位置, 于橋臺位置進行標注。 為進一步保障注漿效果, 可于測量放樣結(jié)束后復(fù)核, 確認測量放樣精準度后, 即可進入后續(xù)工序。
2) 按照市政道路橋梁工程實際情況制備漿液,對水、 水泥的用量配比進行控制, 基于配比要求將水、 水泥添入攪拌機內(nèi)拌和, 充分拌和轉(zhuǎn)移至儲漿桶內(nèi), 提前準備一孔注漿用量, 此外, 為保障漿液狀態(tài), 要求儲漿桶內(nèi)安設(shè)攪拌輪葉片, 持續(xù)攪動漿液。
3) 對鉆孔夾角進行控制, 要求鉆孔傾斜方位與垂線之間保持30°夾角, 以該夾角為依據(jù)朝橋臺基底鉆進, 鉆進期間注意控制孔底與橋臺基底的距離,要求兩者保持3.0m左右。 在案例市政道路橋梁工程項目中, 鉆進過程運用潛孔鉆機設(shè)備完成, 在正式鉆孔施工之前, 要求施工技術(shù)人員精細化檢查潛孔鉆機構(gòu)件完整性及運行效果, 重點查驗鉆桿構(gòu)件,若其出現(xiàn)變形彎曲現(xiàn)象則不予適用, 及時更換, 避免鉆桿不適宜而降低成孔效果。 案例市政路橋工程為精細化控制鉆孔角度, 于施工現(xiàn)場搭設(shè)鉆孔平臺,潛孔鉆機固定于鉆孔平臺上, 按照鉆孔施工要求調(diào)整潛孔鉆機傾角。
4) 若潛孔鉆機鉆孔時產(chǎn)生卡鉆問題, 則應(yīng)停止鉆機旋轉(zhuǎn), 借助大功率空壓機清除孔洞內(nèi)現(xiàn)有鉆渣,后將鍍鋅管探入孔內(nèi), 用于確定卡鉆位置, 通過鍍鋅管來回伸縮與空壓機吹搗, 全面清理孔道, 以此良好解決卡鉆問題。
5) 案例市政道路橋梁工程工程以鋼花管為地基加固注漿管, 其厚度與直徑分別為3.5mm、 4.8cm,鋼花管注漿期間, 應(yīng)于基礎(chǔ)底面上方位置增設(shè)止?jié){段, 該部分區(qū)域不可鉆注漿孔, 應(yīng)直接運用水泥砂漿將其填滿, 填滿止?jié){段后運用膠布、 鋼管將其封堵。 一次注漿為常壓注漿, 此時需準備PVC軟管,PVC軟管與鋼花管捆綁固定后共同深入鉆孔注漿。
6) 一次常壓注漿時, 水泥漿液逐漸注入, 要求孔洞內(nèi)全部灌注水泥漿, 以一次注漿具體情況進一步設(shè)計二次劈裂注漿參數(shù), 此時應(yīng)注意, 二次劈裂注漿時的最大壓力不可超過一次注漿壓力。
7) 案例路橋工程加固地基時將成孔直徑設(shè)計為9cm, 同時為保障成孔效果, 在具體鉆孔施工過程中, 需動態(tài)化跟蹤鉆孔狀況, 若有鉆孔錘沖擊聲音發(fā)出, 則需停止鉆進重新勘測該區(qū)域地基條件, 以防鉆孔注漿不符合工程現(xiàn)狀。 此外, 鉆進期間應(yīng)有專門人員記錄孔位編號、 鉆孔深度、 鉆孔時間, 并對鉆進壓力、 鉆進速度精細控制。
8) 若注漿期間出現(xiàn)冒漿、 串漿現(xiàn)象, 可運用間歇式注漿方式加以處理, 或直接封堵存在不良現(xiàn)象的注漿孔。
3.2.2 橋梁破損修補
案例市政道路橋梁工程部分裂縫病害較為嚴重,已出現(xiàn)鋼筋銹蝕現(xiàn)象, 因此, 在裂縫病害施工處理之前, 應(yīng)注意解決鋼筋銹蝕問題。 全面鑿除鋼筋銹蝕部位上方已松動的混凝土結(jié)構(gòu), 露出內(nèi)部骨料,對銹蝕鋼筋除銹, 同時配制微膨脹水泥漿, 將其視為界面劑涂抹至鋼筋表面, 后運用環(huán)氧混凝土作為鋼筋保護層進行修補。 對橋梁破損修補要點進行總結(jié), 具體如下幾點 。
1) 做好鑿毛處理, 用于保障修補效果, 并運用清水清理混凝土基面, 要求混凝土基面處于干燥、清潔狀態(tài)。
2) 完成鑿毛及基面清潔后拌制聚合物砂漿, 將其涂刷至橋梁缺陷位置。
3) 完成缺陷修補后借助鋼絲刷去除接縫位置浮漿, 后運用清水沖洗, 將其晾干后涂抹環(huán)氧樹脂漿液, 起到封閉修補位置的作用[7]。
4) 橋梁鋼筋銹蝕處理結(jié)束且破損部位完成修補后, 需全方位檢查修補質(zhì)量, 要求環(huán)氧砂漿抗壓強度符合標準, 混凝土接縫位置平整無裂縫、 無油污,且要求鋼筋無銹蝕問題。
3.2.3 橋梁裂縫封閉
根據(jù)上述技術(shù)分析可知, 不同規(guī)格、 不同程度的裂縫應(yīng)采用不同的施工處理方法, 因此, 案例市政道路橋梁工程處理裂縫病害時, 按照寬度面積參數(shù)劃分為細小裂縫與略寬裂縫。
第一, 細小裂縫。 處理裂縫病害時, 應(yīng)根據(jù)裂縫具體寬度情況及結(jié)構(gòu)材質(zhì)選擇修補材料, 而在案例市政道路橋梁工程中, 其寬度較小的細小裂縫采用聚合物水泥基材料進行施工處理。 對細小裂縫聚合物水泥基封閉處理要點進行總結(jié), 具體如下幾點。
1) 沿裂縫走向清理表面區(qū)域, 清理工具為鋼絲刷, 清理范圍應(yīng)至少為5cm, 將裂縫周邊所附著的雜物全面清除, 若除裂縫外, 結(jié)構(gòu)表面還存在破損等病害, 則應(yīng)清除10cm以內(nèi)的區(qū)域。
2) 完成表面清理后, 借助錘子、 鋼釬等用具全部鑿除裂縫兩側(cè)疏松結(jié)構(gòu), 露出混凝土面層后進行清理。
3) 依據(jù)配合比配制封縫膠, 并于涂膠前于裂縫表面擦拭酒精, 待酒精干燥后反復(fù)涂刷封縫膠及漿液即可。
第二, 略寬裂縫。 對于寬度較大的裂縫, 則可采用填充灌縫的方式進行施工處理, 對略寬裂縫填充灌縫施工要點進行總結(jié), 具體如下幾點。
1) 填充灌縫之前運用角磨機、 鋼絲刷全面清理裂縫表面, 去除松散層及裂縫周邊浮渣, 案例市政道路橋梁工程為保障裂縫處理質(zhì)量, 采用壓縮空氣機吹掃裂縫, 用于去除裂縫內(nèi)碎屑及粉塵, 完成清理工序后, 運用丙酮溶液擦洗略寬裂縫裂縫兩側(cè)區(qū)域。
2) 根據(jù)裂縫走向、 寬度確定注漿嘴位置, 在此基礎(chǔ)上采用騎縫方式埋設(shè)注漿嘴, 為避免注漿嘴移動而影響施工處理過程, 可借助結(jié)構(gòu)膠固定粘結(jié)注漿嘴, 同時并配制封縫漿液, 將其均勻涂刷至注漿嘴周圍裂縫位置, 同時封閉裂縫兩側(cè)。
3) 為保障封縫空腔可良好承受填充灌漿期間產(chǎn)生的壓力, 應(yīng)于填充灌漿之前檢查封縫效果。 確認封縫漿液已處于固化狀態(tài)后, 于縫隙處涂抹皂液,后沿注漿嘴貫入壓縮空氣, 若裂縫內(nèi)并未出現(xiàn)冒泡現(xiàn)象, 則證明封縫效果優(yōu)異。
4) 裂縫填充注漿前, 按照配合比要求配制填充漿液, 此時應(yīng)注意控制漿液量, 避免造成浪費。 按成漿液配制作業(yè)后接通注漿管路, 同時開啟閥門,借助壓縮空氣機吹掃裂縫及管道, 并檢查灌漿設(shè)備,確認設(shè)備性能完好后開始填充注漿。
5) 按照裂縫狀態(tài)選擇填充灌漿工藝, 若裂縫為單縫, 則以 “自下而上” 為順序進行注漿, 漿液逐漸流動, 并貫穿充滿整個裂縫, 在此期間緩慢增加壓力, 不可驟然升壓。 在具體填充施工期間應(yīng)注意觀察漿液流動狀態(tài), 若有漿液于相鄰孔洞內(nèi)流出,則意味著已完成灌漿。 完成略寬裂縫的填充灌漿工作后, 需注意檢查吸漿率, 要求吸漿率參數(shù)不可大于0.1L/min, 經(jīng)檢驗合格后即可拆除并清洗灌漿管道。
6) 完成裂縫填充灌漿后, 需于漿液初凝后落實養(yǎng)護環(huán)節(jié), 待裂縫內(nèi)無漿液流出后拆除注漿嘴, 同時進行抹平封堵, 并清理周邊區(qū)域。 為了解裂縫處理效果是否符合要求, 可于裂縫灌漿區(qū)域壓入水,將壓力控制為80%, 在此基礎(chǔ)上壓入空氣, 并取樣檢測裂縫填充灌漿部位, 以檢測結(jié)果為依據(jù)判斷裂縫填充灌漿是否達標, 若存有質(zhì)量缺陷, 則應(yīng)基于實際情況進行改善補救。
案例市政道路橋梁工程為最大限度保障病害施工處理質(zhì)量, 在施工期間采取一定質(zhì)量控制措施加以管理。 第一, 落實技術(shù)交底與培訓(xùn)。 施工人員專業(yè)技術(shù)水平直接影響病害處理效果, 案例市政道路橋梁工程為避免施工人員技術(shù)掌握不扎實而降低病害處理效果, 于正式病害處理施工之前組織了技術(shù)交底及培訓(xùn)活動, 要求所有施工人員參加, 指出病害處理技術(shù) (如二次劈裂注漿技術(shù)、 裂縫填充灌漿技術(shù)等) 應(yīng)用要點, 同時結(jié)合工程病害實際情況強調(diào)技術(shù)參數(shù), 以此最大限度保障病害處理質(zhì)量。 第二, 強化材料質(zhì)量管控。 市政道路橋梁病害修復(fù)處理需運用到不同配比的材料, 如略寬裂縫處理時的填充灌漿漿液、 細小裂縫所需涂抹的漿液、 地基注漿加固所需的漿液等, 若漿液配制基礎(chǔ)材料 (如水泥等) 出現(xiàn)質(zhì)量問題, 則會直接影響降低病害處理效果, 因此, 案例市政道路橋梁工程對材料質(zhì)量嚴格管控, 于采購期間以信譽、 資質(zhì)、 產(chǎn)品價格、 產(chǎn)品質(zhì)量為依據(jù)選擇材料供應(yīng)商, 且采用抽樣檢查方式檢驗材料質(zhì)量, 若發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不達標材料則不予驗收。 除此之外, 將病害處理所需材料分門別類存儲至指定區(qū)域, 防止材料混亂而出現(xiàn)錯用誤用問題,同時按照各類材料自身性質(zhì)控制存儲條件, 避免材料在不適宜環(huán)境條件下而出現(xiàn)質(zhì)量降低的問題。 第三, 落實質(zhì)檢養(yǎng)護。 無論完成何種病害處理工作均需進行質(zhì)量檢查, 若發(fā)現(xiàn)病害處理不佳現(xiàn)象, 則及時補救, 此外, 需根據(jù)病害具體處理情況進行養(yǎng)護,最大限度保障病害處理效果。
綜上所述, 裂縫、 沉降、 鋼筋銹蝕是市政道路橋梁工程常見病害問題, 在具體施工作業(yè)期間, 需根據(jù)病害具體表現(xiàn)及危害程度合理選擇施工處理技術(shù)。 在案例市政道路橋梁工程項目中, 道路橋梁設(shè)施投入使用后受到氣候環(huán)境、 重載車通行的影響而出現(xiàn)了地基沉降、 混凝土裂縫病害, 為解決上述病害, 采用注漿法對地基進行加固, 對橋梁破損表面進行修補, 并以裂縫寬度為依據(jù)進行施工處理, 最終良好解決了既有病害。