公路橋梁空心板梁鉸縫空脫處治方法

廖秀敏

【摘 要】鉸縫空脫破壞造成橋梁單板受力已成為橋梁的一種通病。鉸縫空脫破壞修復(fù)的難點(diǎn)在于加固過程中的安全，不能中斷交通或盡量減少中斷交通，為解決此難題，本文提出了采用灌漿加固鉸縫的方法，在梁板底部灌漿，施工便利、快捷、安全，有其他傳統(tǒng)加固方法不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；鉸縫空脫破壞；處治方法

1 現(xiàn)狀

對(duì)于簡支裝配式梁橋，板梁之間橫向聯(lián)結(jié)依靠鉸縫來實(shí)現(xiàn)，一旦鉸縫受到破壞，橋梁受力的橫向分布、整體受力性能都將會(huì)受到嚴(yán)重的影響，甚至形成單板受力狀態(tài)，致使梁板撓度過大、板底開裂及橋面鋪裝破壞，加之雨水下滲進(jìn)而造成板梁內(nèi)鋼筋銹脹、混凝土侵蝕等危害，造成極大的安全隱患。鉸縫空脫破壞嚴(yán)重的橋梁，兩側(cè)板梁上下錯(cuò)動(dòng)明顯，板梁底部出現(xiàn)橫向彎曲裂縫。鉸縫空脫破壞造成橋梁單板受力已成為橋梁的一種通病。鉸縫空脫破壞修復(fù)的難點(diǎn)在于加固過程中的安全，不能中斷交通或盡量減少中斷交通。

在車輛荷載的反復(fù)作用下，板梁鉸縫的受力是非常不利的，板梁在偏載作用下同時(shí)發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)，鉸縫反復(fù)受到拉、壓作用。根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，鉸縫空脫破壞主要發(fā)生在跨度16.0m以下的簡支梁橋中，而16.0m以上跨度的橋梁中發(fā)生的幾率比較低，并且跨度越小的橋梁鉸縫空脫破壞越嚴(yán)重。分析其原因：一是，跨度小的橋梁活載所占比例較大，車輛超載對(duì)橋梁形成的施加荷載相對(duì)設(shè)計(jì)荷載的比例較大；二是，跨度小的橋梁活載沖擊系數(shù)μ（與跨徑成反相關(guān)的函數(shù)）較大，另外，中小跨徑的頻率與車跳頻率較接近，容易引起共振。因此，鉸縫空脫破壞普遍發(fā)生于中小跨度的簡支梁橋中，目前針對(duì)板梁橋鉸縫空脫破壞的加固方法主要有以下四種：

①重新鋪裝鋼筋網(wǎng)

鑿除、清理原有橋面鋪裝以及遭到破壞的鉸縫混凝土，重新鋪設(shè)橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)，澆筑橋面鋪裝及鉸縫混凝土，恢復(fù)鉸縫的剪力傳遞。

②鋼板聯(lián)結(jié)加固

按照一定的間距，在兩側(cè)板頂錨固鋼板來實(shí)現(xiàn)剪力的傳遞。

③設(shè)置剪力鋼筋

穿過鉸縫，設(shè)置一定間距的剪力鋼筋，上下端分別錨固于板頂、板底來實(shí)現(xiàn)剪力的傳遞。

④橫向預(yù)應(yīng)力

對(duì)空心板間企口縫下緣施加橫向預(yù)壓應(yīng)力，抑制、減小企口縫下緣混凝土橫向拉應(yīng)力，增大兩側(cè)板梁間的摩擦力，實(shí)現(xiàn)鉸縫剪力的傳遞。

前三種方法都需要鑿除、清理原有橋面鋪裝以及遭到破壞的鉸縫混凝土，第一種方法為常規(guī)做法，在不完全中斷交通的情況下，混凝土受到撓動(dòng)難以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，加固效果較差；第二、三種方法涉及聯(lián)結(jié)鋼板和剪力鋼筋的錨固，工藝較為復(fù)雜，施工不便；第四種方法比較可靠，但預(yù)應(yīng)力筋及夾具等材料消耗較多，安裝、張拉預(yù)應(yīng)力筋的工藝復(fù)雜，施工不便。

以上加固方法限制了鉸縫空脫破壞加固的實(shí)施及推廣。為探尋更加安全、快捷、便于施工的方法，本文提出了灌漿加固鉸縫的方法。

2 灌漿鉸縫加固

就是將鉸縫封閉成一個(gè)密閉空腔，按照一定間距預(yù)留進(jìn)出口，運(yùn)用高壓灌漿設(shè)備，將一定的灌漿料（聚合物灌漿料、環(huán)氧樹脂等），灌入鉸縫空腔，使其迅速擴(kuò)散、膠凝并固化，恢復(fù)兩側(cè)混凝土之間的粘結(jié)，進(jìn)而有效恢復(fù)橋梁結(jié)構(gòu)的整體性。灌漿加固鉸縫施工，可以在不破壞原結(jié)構(gòu)、不中斷交通的情況下進(jìn)行，操作簡便，施工速度快。

2.1 主要材料

化學(xué)灌漿加固鉸縫用的材料主要有AC-R7灌漿膠泥、P.O42.5水泥、AC-K5以及飲用水。AC-R壓漿膠泥是一種以水泥為主膠結(jié)材，經(jīng)聚合物改性、配以復(fù)合添加劑的水泥基壓漿材料。適用于各種結(jié)構(gòu)縫隙、洞穴壓漿。該材料有以下特點(diǎn)：

①良好的粘結(jié)力，有利于與基層的有效附著。

②高流態(tài)、高滲透性，有利于壓漿灌注的密實(shí)性。

③灌注膠泥在塑性狀態(tài)發(fā)生高膨脹，保證縫隙填充密實(shí)。

④膠泥硬化后形成堅(jiān)固的水泥石，不收縮、耐老化、耐水、耐中溫（300℃）。

材料比例為水：AC-K5：中粗砂=1.2：1：1，注漿用材料比為水：水泥：AC-R膠泥=0.5：1：0.1。

化學(xué)灌漿料具有以下性能及優(yōu)點(diǎn)：①粘度低，滲透性好，便于灌注；②固化收縮小，抗拉強(qiáng)度高；③與老混凝土的粘結(jié)性能好；④可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，適當(dāng)調(diào)整其凝膠及固化時(shí)間。

2.2 鉸縫加固施工流程及工藝

灌漿鉸縫加固施工即通過高壓灌漿設(shè)備將化學(xué)灌漿料壓入鉸縫密閉空腔，其流程主要包括鉸縫處理、設(shè)置灌漿嘴、封縫、灌漿、成品養(yǎng)護(hù)等工藝。

第一步：壓漿前準(zhǔn)備

①除去舊結(jié)構(gòu)表面上的浮灰、水泥浮漿、油垢、泛堿、松動(dòng)混凝土、以及鹽漬與污物等。剔除鉸縫內(nèi)松散雜物，徹底去除鉸縫兩側(cè)松動(dòng)混凝土，鉸縫底面兩側(cè)打磨平整，并用吹風(fēng)機(jī)、毛刷進(jìn)行二次清理。

②對(duì)基面進(jìn)行澆水保濕。

③鉸縫封閉與端頭堵頭設(shè)置。使用封閉劑或者裂縫封閉膠對(duì)鉸縫進(jìn)行封閉，封閉期間，如有必要，可以考慮上部交通半幅通行。如果鉸縫間隙較大，則采用加工鐵條封閉的措施封閉。對(duì)于每條鉸縫兩端，則根據(jù)其鉸縫間隙大小，設(shè)置堵頭。堵頭高度要求達(dá)到梁高度的70%左右，以保證高壓灌漿的端頭填充高度。

④埋設(shè)灌漿嘴（內(nèi)直徑8mm以上），間距50～100cm，根據(jù)鉸縫的寬度大小，選擇是埋置灌漿嘴或注膠針頭。灌漿嘴針對(duì)于較寬的鉸縫縫隙，而針頭適用于較窄的鉸縫。根據(jù)預(yù)埋注漿設(shè)施的大小，選擇合適的鉆孔尺寸，埋置好后，再次對(duì)埋置的預(yù)埋件進(jìn)行封閉處理。灌漿嘴底部設(shè)置閥門，可自由開啟，以控制進(jìn)出口。

第二步：材料攪拌、壓漿

①攪拌時(shí)請(qǐng)按廠方提供的加水量范圍加水拌合（采用手持式攪拌器），當(dāng)物料攪拌均勻后須放置3分鐘以上，再略加攪拌即可使用。

②壓漿。待封縫材料具有一定強(qiáng)度后，進(jìn)行灌漿，灌漿采用高壓灌注法，空壓機(jī)配合壓力容器（壓漿罐），其頂部連接空壓機(jī)，底部連接灌漿嘴。聚合物砂漿或環(huán)氧樹脂配料嚴(yán)格按預(yù)定配比制作，灌漿順序自中部向兩端對(duì)稱進(jìn)行，灌漿壓力控制在0.8MPa，直到不再進(jìn)漿或臨近的灌漿嘴溢出漿液后，即可停止，然后再依次移至其他灌漿嘴繼續(xù)灌漿。為確保灌漿密實(shí)，采取保壓措施，即在該灌漿孔前后相鄰孔都冒漿的情況下，保壓2～3min。灌漿完成后，將灌漿嘴拔出，遺留孔洞用水泥砂漿封堵，每次灌漿后及時(shí)清洗壓漿罐、輸漿管及其他容器。灌注后3個(gè)小時(shí)內(nèi)，上部應(yīng)當(dāng)臨時(shí)封閉交通。

③使用AC-R聚合物砂漿修復(fù)梁底。修復(fù)剝落掉塊處，以及局部增厚保護(hù)層。使用電動(dòng)高壓無氣噴涂機(jī)對(duì)橋底整體噴涂防水防鹽保護(hù)劑。同時(shí)在鉸縫以及空心板適當(dāng)位置留置泄水管。割掉多余的注膠針管或者膠管，修飾好鉸縫的線性。

第三步：養(yǎng)護(hù)

化學(xué)灌漿料灌縫結(jié)束后，在一定時(shí)間內(nèi)不得擾動(dòng)鉸縫，其靜養(yǎng)時(shí)間根據(jù)不同材料及現(xiàn)場(chǎng)氣溫做適宜選擇。

鉸縫加固橋梁的結(jié)果表明，聚合物灌漿料對(duì)鉸縫的加固能夠顯著加強(qiáng)各板梁之間的橫向聯(lián)接、改善橋梁的整體受力性能，減小了直接承載板梁的校驗(yàn)系數(shù)及其分擔(dān)所受荷載的份額，削減了板梁撓度峰值，使得荷載的橫向分布情況變得更加均勻合理。

2.3 注意事項(xiàng)

①材料的存放：材料應(yīng)放置于陰涼干燥處，防止受潮；

②嚴(yán)格按照材料要求的水灰比拌合施工，拌合使用機(jī)械攪拌；

③對(duì)于橋梁鉸縫，在灌注施工前確認(rèn)橋梁是否有單板受力病害；

④對(duì)鉸縫施工中，應(yīng)對(duì)鉸縫兩側(cè)采取適當(dāng)?shù)亩氯胧?，防止材料外溢?/p>

⑤壓力注漿時(shí)，應(yīng)對(duì)未灌注的孔洞堵孔，灌注完畢后及時(shí)封堵；

⑥需待膠泥強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以后（一般12～24小時(shí)）方可進(jìn)行后續(xù)拆管工序。

化學(xué)灌漿加固板梁鉸縫技術(shù)是一種工藝簡單、施工速度快、交通影響小的一項(xiàng)新的鉸縫加固技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)可以在同類橋梁加固、維護(hù)中推廣應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙素潔.行車道板單板受力狀態(tài)分析[J].中外公路，2003（4）：29-30.

[2]姜云霞，柴金義，伍必慶，等.不中斷交通實(shí)施鉸接板橋加固的研究[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2002（2）：1-3.

[3]王硯桐.高等級(jí)公路中“單板受力”現(xiàn)象及原因分析[J].公路交通技術(shù)，2004（4）：29-32.

[4]李友好，趙豫生.某病害橋橫向體外預(yù)應(yīng)力加固實(shí)踐[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（2）：18-21.

[5]張麗芳，郭濤，吳文清，等.舊橋拓寬中拼接方式對(duì)舊橋受力狀態(tài)的影響分析[J].公路交通科技，2006，23（02）：102-105.

[責(zé)任編輯：王楠]