分離立交橋橋臺肋板裂縫加固處理施工技術(shù)

閆成柏，張永山

(黑龍江省水利四處工程有限責(zé)任公司，黑龍江牡丹江157000)

1 前言

我公司在承建鶴大公路牡寧段擴(kuò)建工程建設(shè)項(xiàng)目中，有兩座分離橋K503+647.74、K519+606.5發(fā)現(xiàn)橋臺蓋梁下肋板，有寬最大達(dá)30 mm，長最長達(dá)2.2 m的裂縫，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過混凝土橋涵規(guī)范要求。通過分析產(chǎn)生裂縫原因后，在橋梁升高改造施工中制定了對現(xiàn)有裂縫補(bǔ)強(qiáng)和加固處理措施。決定第一步實(shí)施裂縫修補(bǔ)，第二步黏貼鋼板。

2 裂縫修補(bǔ)

采用壓力灌注法修補(bǔ)裂縫，灌漿材料采用專業(yè)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的改性環(huán)氧樹脂灌縫膠，沿混凝土裂縫鑿凹槽鉆孔并均勻埋設(shè)灌漿嘴，用環(huán)氧水泥砂漿封堵裂縫表面，采用高壓專用灌漿泵進(jìn)行灌注環(huán)氧樹脂膠直至充滿縫隙。待環(huán)氧樹脂膠凝結(jié)固化后將裂縫結(jié)構(gòu)黏合形成整體，恢復(fù)結(jié)構(gòu)應(yīng)有強(qiáng)度和受力性能，同時防止鋼筋銹蝕。

2.1 灌漿材料

采用“改性環(huán)氧樹脂灌縫膠”，本品為混凝土微細(xì)裂縫灌漿處理專用膠，適用于灌注≥0.05 mm的結(jié)構(gòu)性微細(xì)裂縫和較寬結(jié)構(gòu)性裂縫。可用于干燥或潮濕環(huán)境下，具有收縮小、強(qiáng)度高、韌性好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。其主要力學(xué)性能技術(shù)指標(biāo)如下:

混合后黏度:180±25 MPa·s/20℃;抗壓強(qiáng)度≥65 MPa;拉仲強(qiáng)度≥27 MPa;黏結(jié)強(qiáng)度≥3 MPa。

灌漿材料滿足《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG/TJ22－2008中4.7.1條“裂縫修補(bǔ)用膠的安全性能指標(biāo)”的要求。

2.2 灌漿設(shè)備

采用DM－512型微型電動高壓灌漿機(jī)進(jìn)行，適用于灌注環(huán)氧樹脂灌縫膠。配專用高壓管、手柄開關(guān)閥組、牛油頭、灌漿咀等，具有灌注壓力大并能夠持壓、操作方便、灌注速度快、安全等特點(diǎn)。

2.3 灌漿施工

2.3.1 鑿槽、鉆孔并清理裂縫

首先將裂縫兩側(cè)各3 cm范圍的混凝土鑿2～3 cm的凹槽，底面應(yīng)平整。然后沿裂縫中央均勻鉆孔以埋設(shè)注漿咀，間距30 cm，孔徑10 mm，孔深10 cm，當(dāng)裂縫寬＞10 mm能直接安放注漿嘴時，可不用鉆孔。最后清理裂縫、凹槽及鉆孔內(nèi)的殘?jiān)胺蹓m，先用鋼釬鑿除松動的混凝土塊及殘?jiān)儆脡嚎s空氣吹，高壓水槍沖洗，必須清理干凈、徹底。

2.3.2 安設(shè)注漿咀、封閉裂縫

裂縫內(nèi)的水分完全風(fēng)干后，在鉆孔及寬度＞10 mm的裂縫中安放注漿咀，間距30 cm，用綿紗蘸丙酮溶液擦干凹槽內(nèi)混凝土面，配環(huán)氧水泥砂漿將凹槽填平封閉裂縫。注意用環(huán)氧水泥砂漿填縫一定要抹平、壓光，不宜高出兩邊的混凝土面，以利于黏貼鋼板。配制水泥砂漿的步驟:

第一步配制環(huán)氧樹脂膠。環(huán)氧樹脂膠采用E44環(huán)氧樹脂、T31固化劑、二丁脂增塑劑、丙酮稀釋劑按下列比例摻配而成:E44 型環(huán)氧樹脂:二丁脂∶丙酮∶T31=10∶1∶1∶3。

以上比例為質(zhì)量比，采用1 kg天平稱量。稱量時盛放各種溶液的容器用500 mL燒杯并不得混用。E44環(huán)氧樹脂溶溫下呈現(xiàn)凝膠狀，使用前需加熱到60℃ ～80℃變?yōu)橐簯B(tài)時方可使用?；旌虾笠獢嚢杈鶆颉?/p>

第二步配制水泥、砂混合物。砂采用干凈的粒徑＜2 mm并烘干的細(xì)砂。水泥采用PO42.5，其作用是作為砂的細(xì)骨料填充孔隙的作用。水泥∶砂的比例為1∶2。

第三步配制環(huán)氧水泥砂漿。環(huán)氧樹脂膠:(水泥+砂)=1∶3～1∶4，以稠度有利于抹面操作為最佳，混合后攪拌要均勻。

封閉裂縫固化2 d后用壓縮空氣檢查密封效果，若有泄漏重新用環(huán)氧樹脂膠密封。

2.3.3 灌漿施工

用微型電動高壓灌漿機(jī)向裂縫內(nèi)灌注灌縫膠。壓漿位置選擇在最低注漿咀上，當(dāng)相鄰注漿咀冒出漿時，持續(xù)壓3～5 s后停壓，從下一注漿咀注漿。按此順序直到向最高處注漿咀注漿后，灌漿壓力達(dá)到0.4 MPa持壓3～5 min即可停止。環(huán)氧樹脂灌縫膠分為A、B兩組，使用時嚴(yán)格按說明書要求的配比混合，在電動高壓灌漿機(jī)的攪拌桶內(nèi)用100～300 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌至色澤均勻后使用。每次配膠量不超過2 kg，隨用隨配。灌漿結(jié)束用稀釋劑清洗壓力泵、容器?，F(xiàn)場施工人員一律配戴護(hù)目鏡、戴橡膠手套、穿長褲長袖防護(hù)服。

3 黏貼鋼板

3.1 作用

在橋臺肋板兩側(cè)裂縫位置混凝土表面，采用環(huán)氧樹脂膠及錨固螺栓黏貼5 mm鋼板。其作用是:能保證混凝土和鋼板作為新的整體共同受力，而且能充分的發(fā)揮黏貼鋼板的強(qiáng)度，封閉黏貼部位加固構(gòu)件的縫隙，約束混凝土的變形，從而有效地提高肋板的剛度與抗裂性。

3.2 鋼板、錨固螺栓、環(huán)氧樹脂膠

鋼板采用3號鋼、厚5 mm并無銹蝕的鋼板。根據(jù)每座橋臺的肋板裂縫位置、長度、寬度不同，加固風(fēng)板的尺寸也不同。其中K503+647.4分離立交橋:

0#橋臺黏貼鋼板的尺寸:1600×800×5 mm，共計(jì)4塊。

4#橋臺黏貼鋼板的尺寸:400×400×5 mm，共計(jì)4塊。

K519+990.5分離立交橋:

0#橋臺及4#橋臺黏貼鋼板的尺寸:1500×1000×500，共計(jì)8塊。

黏貼鋼板的位置:沿每個肋板的外緣為鋼板長邊的外邊緣，上端鋼板的短邊緊貼蓋梁底。

錨固螺栓布置:距離鋼板邊緣5 cm(或10 cm)，排距、間距均為20 cm。采用M120×10 mm膨脹螺栓并加環(huán)氧樹脂膠雙重錨固方式。其作用一方面是在黏貼鋼板時有效加壓，另一方面還可幫助鋼板克服剪力，有利于黏貼的耐久性。

黏鋼板用加固膠采用專業(yè)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂膠，具有強(qiáng)度高、耐久性好，并具有一定彈性等優(yōu)點(diǎn)。其力學(xué)性能滿足公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范JTG/TJ22－2008第4.6.2條“底膠安全性能指標(biāo)”的有關(guān)規(guī)定。

3.3 鋼板黏貼施工

3.3.1 表面處理及鉆孔

包括混凝土和鋼板兩者的表面處理及鉆孔。

混凝土表面處理及鉆孔:首先在肋板的兩側(cè)放樣出鋼板的黏貼位置，用角磨機(jī)打磨混凝土表面1～2 mm深使其露出新鮮混凝土，邊打磨邊修平，隨時用鋁合金平整度尺檢查其平整度，控制其平整度≤0.5 mm。然后放樣錨筋位置用電錘鉆孔，鉆孔深度10 cm。若碰到鋼筋，可根據(jù)現(xiàn)場情況，適當(dāng)調(diào)整一下鋼板或錨筋的位置，繼續(xù)鉆孔。最后清理孔內(nèi)及混凝土表面的粉塵，先用壓縮空氣吹干凈孔內(nèi)及混凝土表面的粉法，后用綿紗蘸丙酮將孔內(nèi)及混凝土表面擦拭干凈。

鋼板的表面處理及鉆孔:首先將鋼板黏貼面的表面用角磨機(jī)打出金屬光澤，使刻痕的紋路平行于裂縫方向。然后按照肋板上實(shí)際錨筋的位置在鋼板上鉆孔。采用與鋼板尺寸相同的紙板到混凝土面上畫出實(shí)際鉆孔的紙樣，在鋼板上比照紙樣確定錨筋的位置進(jìn)行鉆孔。最后用脫脂綿沾丙酮將鋼板黏貼面擦拭干凈。

3.3.2 埋設(shè)錨筋

按前述方法配制環(huán)氧樹脂膠。采用注射器向孔內(nèi)灌注環(huán)氧樹脂膠不少于孔深的2/3，將膨脹螺栓推入孔底，環(huán)氧樹脂膠充滿孔內(nèi)，用加力板手強(qiáng)力旋緊螺帽直到扭不動為止，使膨脹螺栓脹緊、錨固。所有螺栓錨固完畢，及時清理流到孔外混凝土表面上的膠。凝膠后到完全固化前(或48 h內(nèi))避免擾動。

3.3.3 黏貼鋼板

首先配制環(huán)氧樹脂膠。環(huán)氧樹脂膠分為A、B兩組，使用前按說明書的要求混合在一起，用轉(zhuǎn)速為100～300 r/min的軸式攪拌機(jī)攪拌，至色澤均勻?yàn)橹?。然后用刮刀將配置好的膠同時涂抹在已處理好的混凝土表面鋼板黏合面上?？啥喙螏妆槟z達(dá)到所需厚度(1～3 mm)，使中間厚，邊緣薄。然后將鋼板黏貼于預(yù)定位置上，擰緊螺栓，施擰的順序是由中間向周邊，逐步擰緊，用錘子邊敲邊擰，使膠剛好從鋼板邊緣擠出為度。鋼板黏貼后，用鐵錘沿貼面輕輕敲擊，如無空洞聲，表示已黏貼密實(shí)。否則應(yīng)剝下鋼板補(bǔ)充并重新黏貼。所有操作均在膠的適用期內(nèi)完成。

3.3.4 固化

環(huán)氧類黏結(jié)劑在常溫下固化，外界環(huán)境溫度保持在20℃以上，固化時間7 h。若外界環(huán)境溫度低于15℃，采用人工加溫，一般用紅外線燈加熱。固化期間，橋上應(yīng)封閉交通，不得對鋼板有任何擾動。

3.3.5 防腐處理

鋼板的外露面應(yīng)進(jìn)行防腐處理。用角磨機(jī)清除鋼板外表面油污和鐵銹，涂兩層紅丹底漆和一層防銹漆。

4 結(jié)語

K503+644.7及K519+990.5兩座分離立交橋，在2009年9月15日前對橋臺筋板裂縫加固處理完畢并通車，至今有近2 a時間，沒有發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生，說明上述的處理方案是行之有效的。