金鐘路高架橋加固措施與工藝
2015-07-13
1、橋梁概況
京津塘高速公路金鐘路高架橋位于天津市宜興阜鎮(zhèn)境內，全長3740米，上部結構為鋼筋混凝土箱梁、預應力T梁；下部結構為預制打入樁基礎及鋼筋混凝土柱型橋墩及薄壁式橋臺。設計荷載為汽超-20級，驗算荷載掛車-120。
最近幾年，由于車輛超載嚴重，造成橋梁梁體不同程度的開裂，特別是T梁橫隔板開裂后，對橋梁整體剛度及穩(wěn)定性造成極大的破壞。
2、主要病害
該橋在維修前進行了一次全面的檢測，主要檢測結果如下：
上部結構：
?。?）鋼筋混凝土箱梁梁底橫向裂縫較多，部分裂縫超過規(guī)范限值。
?。?）預應力 T梁橫隔板開裂。
?。?）預制梁邊梁泄水管部位鋼筋銹蝕、混凝土開裂脫落嚴重。
下部結構：
墩柱蓋梁混凝土鋼筋銹脹，混凝土大面積剝落，特別是伸縮縫部位的蓋梁病害嚴重。橋臺臺身豎向開裂，混凝土剝落。
橋面系：
?。?）瀝青混凝土縱向裂縫，局部損壞形成坑槽。
?。?）全橋伸縮縫部分損壞。
3、維修加固措施
上部結構：
?。?）鋼筋混凝土箱梁：進行裂縫維修處理，對部分裂縫進行注膠封閉。
（2）T梁橫隔板：黏貼鋼板，增加結構橫向剛度。
下部結構：
對墩柱、蓋梁、橋臺的裂縫進行維修處理；采用修補砂漿對混凝土破損處進行修補；損壞嚴重的部位，鑿除疏松混凝土，掛焊鋼絲網(wǎng)，然后灌注高強灌漿料。
橋面系：
解決橋梁水侵蝕造成損害的根源，措施如下：采用輕質混凝土，增加橋面鋪裝混凝土厚度，加大橋面橫坡，以利排水；增設橋面防水層；更換損壞伸縮縫；改造泄水孔，增設滴水檐。
4、主要施工工藝
下面僅對T梁橫隔板加固工藝進行介紹：
4.1工藝原理
將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結于混凝土構件的表面，鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的
4.2工藝流程
基底處理→卸荷→植埋螺栓→鋼板制作與現(xiàn)場配套打孔、安裝→封邊→配制膠粘劑→灌注→卸支撐、固化→檢驗→防腐處理
4.3施工工藝：
?。?）基底處理，表面處理包括加固構件結合面處理及鋼板貼合面處理。對于混凝土構件結合面，應根據(jù)構件表面的不同情況，分別按以下情況處理：
1）表面應先用硬毛刷沾丙酮刷除表面浮油污物，后用冷水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去2～3mm 厚表層，直至完全露出粗骨料，并用壓縮空氣吹除粉粒，處理后，若表面嚴格凹凸不平，可用高強樹脂砂漿修補。
2）對于濕度較大的混凝土構件，因一般樹脂類膠粘劑在潮濕的基層上粘結強度會大幅度降低，故除滿足上述要求外，尚須進行人工干燥處理。
3）對于露筋的混凝土表面，需用鋼絲刷（將鋼筋表面的銹蝕除去，再剔除松動的混凝土，用清水沖洗潤濕，用高強樹脂砂漿修補。
4）對于本身空鼓或破損嚴重的混凝土構件，應將空鼓處及破壞松散的混凝土剔除，用清水沖洗潤濕，用聚合物修補砂漿或SCM無收縮水泥混凝土修補。
5）對于混凝土表面嚴重凹凸不平的，也應用磨光機打磨進行平整處理。
?。?）卸荷
為減輕和消除后粘鋼板的應力，應變滯后現(xiàn)象，粘鋼板前宜對構件適量進行卸荷，卸除活載，封閉相應車道。
?。?）植埋螺桿
鉆孔前，應用鋼筋混凝土保護層測試儀查明鋼筋布置，避免打孔時傷及鋼筋，鉆孔位置可進行微調，孔徑和孔深嚴格按設計要求施工。
1）定位、鉆孔：利用沖擊電錘鉆孔，若植埋螺桿孔位處存在鋼筋，則適當調整鉆孔位置。鉆孔孔深為70mm，孔徑14mm。
2）清孔：采用高壓空氣吹射，清除孔內粉塵和細小顆粒。植埋螺桿前用棉絲浸泡丙酮液或工業(yè)酒精擦拭孔壁、孔底，擦除殘留污漬。
3）檢查膠體攪拌抽查是否均勻，棄掉前3次擠出的膠體。
4）植埋：采用專用灌注器或注射器將膠灌入孔內，灌注量一般為孔深的2/3。插入螺桿，順時針旋轉螺桿使膠混合均勻并溢出。旋轉約1～2分鐘，調整好螺桿位置準確并加以固定。
5）靜置固化：按產(chǎn)品說明書的要求進行固化，在固化開始到固化時間段內方可進行螺桿焊接施工，在固化完成后方可承受至設計荷載。
?。?）鋼板制作與現(xiàn)場配套打孔、安裝
按設計圖紙要求，根據(jù)混凝土構件的實際尺寸對鋼板進行下料、成型,依據(jù)現(xiàn)場植埋的螺桿的位置和數(shù)量，對所粘貼的鋼板進行配套打孔。用螺桿將鋼板固定在貼合面上，在邊緣螺桿增加墊片，以保證灌膠厚度（3~4mm）。
?。?）封邊
將灌漿嘴粘貼在鋼板的注入孔上，在鋼板邊緣插入排氣管，在螺桿頭上罩上碗蓋，然后用環(huán)氧膠泥封口膠封閉鋼板邊緣（封口膠寬度不得大于1cm），完成封邊。灌漿嘴布置間距為20～30cm。
?。?）配制膠黏劑
結構加固用膠黏劑上為A、B雙組分，使用前需進行現(xiàn)場質量檢驗，進行抗拉拔試驗，合格后方能使用，使用時在現(xiàn)場臨時配制，配制時按產(chǎn)品說明書規(guī)定進行。將A、B兩組分別倒入干凈容器，容器內不得有油污，利用手提電鉆攪拌，或采用人工攪拌，攪拌至色澤完全均勻為止。
（7）灌注
膠黏劑配制好后，用泵將膠黏劑從灌漿嘴注到鋼板和結構的空隙中，壓力為0.2～0.3MPa（壓力值可根據(jù)縫隙大小及膠黏劑組分比例不同而調整），當排氣管均有膠體有膠體流出時，停止加壓，以環(huán)氧膠泥封口膠封堵排氣孔，再以較低壓力維持10min以上。灌膠應自下而上，自左至右，依次進行灌注，直至全部灌實。
?。?）固化
結構膠粘劑在常溫（20℃）下固化24h，3d 即可受力使用。若氣溫低于5℃，應采取人工加溫，一般用紅外線燈或電熱毯加熱保溫，固化期中不得對鋼板有任何擾動。
?。?）檢驗
粘鋼結束后，組織有關人員驗收，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
?。?0）防腐處理
外部粘鋼加固鋼板，一般采用刷防銹漆的防腐措施，具體工藝為：先進行噴砂除銹，要求為Sa2.5級。然后涂四層防腐材料，第一層為硅酸鋅底漆75μm；第二層為環(huán)氧聚酰胺底漆75μm；第三層為環(huán)氧云母氧化鐵2×50μm；第四層為聚氨甲酸甲脂面漆2×50μm。
5 施工中應注意的問題
(1) 黏貼鋼板前應對表面進行處理，包括加固構件結合面處理及鋼板貼合面處理。進行混凝土表面處理應露出粗骨料，并將嚴重凹凸不平處理平整；對于露出鋼筋的混凝土，對鋼筋進行除銹，并用高強樹脂砂漿修補。
(2) 鉆孔前，用鋼筋混凝土保護層測試儀查明鋼筋布置，避免打孔時傷及鋼筋，鉆孔位置可進行微調，孔徑和孔深嚴格按設計要求施工。
(3) 黏貼鋼板時膠黏劑按照使用說明書進行配制，灌膠時自下而上，自左至右，依次進行灌注，直至全部灌實。
(4) 工程用結構膠等原材料和半成品除應符合《混凝土結構加固技術規(guī)范》外，還應符合現(xiàn)行的國家標準及行業(yè)標準，粘鋼施工結束，待結構膠固化后，應用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板，從音響判斷粘貼效果。如粘貼面積少于 90%則應重新粘貼或采取補救措施。
6 加固效果
為了檢驗維修加固效果，大橋養(yǎng)護部門于委托檢測單位對大橋T梁孔跨進行了荷載試驗。通過靜載試驗，測定橋梁上部結構控制斷面的靜應變、靜撓度和加載過程中的裂縫開展情況，檢驗加固設計方案和施工質量，驗證結構安全性和可靠性。靜載試驗表明，各截面各梁應變實測值走勢與計算值走勢比較吻合，變化較為均勻，各主梁在偏載工況下應變及撓度分布變化比較均勻，表明上部結構抗偏載能力良好，上部結構整體性增強，能共同受力，荷載橫向分布良好，在車輛荷載作用下，橋梁結構處于彈性工作狀態(tài)，其剛度和承載能力基本滿足設計要求。通過動載試驗，測定結構在動力荷載作用下的動應變沖擊系數(shù)、結構的自振頻率 , 綜合評定結構的動剛度，驗證結構整體性和穩(wěn)定性，動載試驗結果表明上部結構的動力性能滿足要求，整體性能良好。加固維修完工三年多來的結果也表明，橋面沒有再出現(xiàn)縱向開裂，也未見其他病害的發(fā)生，說明了粘貼鋼板加固橫隔板工程達到了預期目的。
