灌漿法在橋梁修復(fù)加固中的應(yīng)用與案例分析

蔡燕娟

（上海城西城建工程勘測設(shè)計院有限公司，上海市 201199）

灌漿法在橋梁修復(fù)加固中的應(yīng)用與案例分析

蔡燕娟

（上海城西城建工程勘測設(shè)計院有限公司，上海市 201199）

基于城市多數(shù)橋梁均已出現(xiàn)不同程度的受損情況，必然對其進行修復(fù)工作，以上海市的邱涇港橋為例，簡要分析橋面鋪裝、橋梁伸縮縫、人行道等橋梁細(xì)節(jié)的布置與設(shè)計，細(xì)致分析橋梁破損部位的修復(fù)加固方式，并提供相應(yīng)的施工步驟與注意事項，進一步延長橋梁的使用壽命，增強橋梁的使用品質(zhì)。

橋梁；破損修復(fù)；加固方法

0　引　言

橋梁施工過程中，由于模板變形、混凝土振搗密實度未達要求、所用材料不符合規(guī)范等致使橋梁混凝土變形，且加之橋梁修建年代久遠，溫度應(yīng)力也是混凝土變形的原因之一，最終造成混凝土出現(xiàn)裂縫、麻面或蜂窩等問題現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)以上缺陷需立即開展修復(fù)工作，否則將對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性構(gòu)成極大的損害，縮短橋梁的使用年限，甚至還會埋下安全隱患。

1　橋梁特點及改建的一般原則[1,2]

1.1舊橋梁特點

舊橋梁由于施工年限久遠，所使用的技術(shù)工藝等級較低，舊橋梁在修建時普遍缺乏穩(wěn)定的路基，對于較差的路基與地基土質(zhì)并未進行有效的處理，且結(jié)構(gòu)厚度單薄，路面材料也已經(jīng)趨于老化。因此未達到填土所要求的路基高度，加之排水設(shè)施不完善甚至是堵塞的情況下，降低路面、路基的穩(wěn)定性的現(xiàn)象屢見不鮮，嚴(yán)重威脅到橋梁的使用壽命。

1.2舊橋梁的常見病害

橋梁的常見病害包括蜂窩、麻面、露筋、鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)性裂縫與非結(jié)構(gòu)性裂縫等，產(chǎn)生蜂窩與麻面的原因在于施工工藝控制不嚴(yán)，其一是混凝土配合比中集料特別是粗集料的級配沒有形成連續(xù)級配，致使混凝土集料之間分布較大的孔隙。其二是混凝土拌合的和易性較差，對混凝土的施工施工質(zhì)量帶來一定影響，和易性較差的混凝土，容易產(chǎn)生粗細(xì)集料分離，嚴(yán)重影響混凝土的施工質(zhì)量。其三，混凝土振搗不合理，也會影響混凝土的施工質(zhì)量，振搗不足混凝土難以密實會產(chǎn)生孔洞；振搗過度使混凝土產(chǎn)生離析，造成粗細(xì)骨料分離。出現(xiàn)露筋的原因在于保護層墊塊布設(shè)時不夠牢靠，振搗階段的墊塊位移使模板緊貼鋼筋，最后造成露筋。結(jié)構(gòu)性裂縫是由強大的外荷載造成的，裂縫分布和外力荷載作用點相對應(yīng)，減弱橋梁的結(jié)構(gòu)承載能力。非結(jié)構(gòu)性裂縫是由于氣溫多變、混凝土收縮或地基的不均勻沉降等因素造成變形，嚴(yán)重時結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部將會自主產(chǎn)生一定的自應(yīng)力，當(dāng)自應(yīng)力大于混凝土自身的拉應(yīng)力時就產(chǎn)生了裂縫。

2　灌漿法概述

灌漿法是適用于土木工程各個領(lǐng)域的一種常見修復(fù)手法，以液壓、氣壓和電化學(xué)原理為基礎(chǔ)，將某些具有固化作用的漿液注入到孔隙或裂縫中，使之恢復(fù)到原先的地基物理力學(xué)，具有堵漏、防滲、加固和糾正建筑物偏斜等作用。

按照灌漿工藝來劃分共有填充灌漿法、壓密灌漿法、滲透灌漿法、電動化學(xué)灌漿法這四種方式，下面將就這四種方式展開簡要的闡述。

填充灌漿法主要適用于橋梁施工中出現(xiàn)的較大裂縫，橋梁結(jié)束施工后或由于地下溶洞導(dǎo)致地質(zhì)性坍塌，此時采用填充灌漿法將有助于恢復(fù)原先的橋梁結(jié)構(gòu)。

壓密灌漿法主要適用于隧道工程中，以高壓注射的途徑將濃度極高的漿液灌注至巖縫之中，同時灌漿管端部也會形成漿泡，在直接作用的灌漿壓力下，漿泡能夠順利進入巖縫中，此類方法的漿液一般是脈狀或條形狀的膠結(jié)層。

滲透灌漿法主要適用于橋梁地基或隧道側(cè)壁的維修，以滲透的方法使?jié){液成為巖土地層或孔隙裂縫的填充物，并使之逐步凝結(jié)，從而進一步加強巖土層的強度與硬度。

電動化學(xué)灌漿法主要應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)的加固，在需要加固的巖層底層插入兩個正負(fù)電極，正極一端接入帶灌漿孔的金屬管，并與電源正極接通，另一端與電源負(fù)極相接，壓力注入和電滲方向均與正極相一致。在電滲作用下，孔隙裂縫中的參與水分將由正極流往負(fù)極，此時中層通電區(qū)域的水分減少，形成了滲漿通道，漿液隨著通道在地層形成結(jié)層。

3　案例分析

3.1工程概況

邱涇港橋位于閔行區(qū)光中路靠近中春路約250 m，該橋東西走向，邱涇港橋跨越邱涇港與河道正交。該橋為三跨簡支空心板梁橋，橋梁上部結(jié)構(gòu)跨徑組合為三跨6 m+8 m+6 m，橋面總寬為16.6 m，橋墩采用混凝土重力式橋墩。橋梁橫斷面：0.3 m（欄桿）+2.0 m（人行道）+12.0 m（車行道）+2.0 m（人行道）+0.3 m（欄桿）=16.6 m，邱涇港橋橋梁橫斷面見圖1。針對橋面橫坡，車行道橫坡采用雙向坡2.0%（向外），人行道橫坡采用內(nèi)側(cè)單向坡1%（向內(nèi)）。

該橋建于上世紀(jì)90年代初，至今運營已達20 a，橋梁設(shè)計資料、施工資料均缺失。根據(jù)《光中路邱涇港橋結(jié)構(gòu)安全評估報告》，邱涇港橋評定為B級，主要承載能力基本功能使用要求，但局部構(gòu)造和附屬需要進行修復(fù)，尤其是橋面鋪裝，需要及時進行修正。

3.2橋梁總體設(shè)計

針對橋梁布置，為確保橋梁的結(jié)構(gòu)安全，正常運營，減少交通隱患，根據(jù)《光中路邱涇港橋結(jié)構(gòu)安全評估報告》，邱涇港橋擬采取如下加固設(shè)計方案：

（1）擬保留下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)，保留上部預(yù)制板梁。

（2）對橋梁裂縫進行灌漿修補，對銹蝕鋼筋采用除銹封閉處理，對爆裂混凝土采用涂抹表面修補砂漿進行修補。

（3）橋面系拆除重建。為避免對原板梁和餃縫有損傷，可采用專業(yè)機械切割鑿除原水泥混凝土橋面鋪裝，保留原有鉸縫鋼筋，新鋪筑80 mmC40防水鋼筋混凝土+5 mm特種環(huán)氧防滑磨耗層。

（4）對兩側(cè)伸縮縫進行更換，采用RG-80型型鋼伸縮縫，具體將原伸縮縫拆除，進行必要的清洗，伸縮縫改建示意見圖2。用電錘鉆孔，鉆孔內(nèi)縱向布置3根，植入Φ12鋼筋，長度為12 cm。將新伸縮縫與植焊接，并將新型伸縮縫安裝牢固，需對橋臺后靠背打碎重新以鋼纖維混凝土澆筑。

（5）重新翻建橋梁人行道結(jié)構(gòu)，橋梁側(cè)石予以更換，采用C30混凝土現(xiàn)澆30 cm寬側(cè)石。人行道結(jié)構(gòu)為4 cm的城市面磚、2 cm的M10水泥砂漿外加8 cm的C30人行道板。

圖1　邱涇港橋橋梁橫斷面圖（單位：mm）

圖2　伸縮縫改建圖（單位：mm）

3.3方案的補充與完善

經(jīng)過觀測橋梁改造施工現(xiàn)場后，發(fā)現(xiàn)橋梁下部結(jié)構(gòu)依然可以利用，上部簡支板梁若表面鑿除8 cm鋪裝，恐難保證原板梁和鉸縫不受損傷。且考慮到原鉸縫鋼筋尚需在新鋪裝鋼筋上再彎折，新增5 cm瀝青鋪裝層荷載，另外換用80型型鋼伸縮縫還需增設(shè)錨筋，因此建議廢除上部板梁，按照現(xiàn)行規(guī)范和荷載等級更換上部結(jié)構(gòu)。經(jīng)綜合分析，將采用填充灌漿法修復(fù)橋梁混凝土現(xiàn)有問題。

4　灌漿施工工藝

4.1灌漿材料的選用

該工程修復(fù)混凝土缺陷所采用的灌注材料為型號BL—GROUT和101膠封縫材料，經(jīng)試驗，其修復(fù)的混凝土都滿足抗拉和抗壓強度的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是修復(fù)橋梁混凝土裂縫的理想材料選擇。

4.2灌漿法施工過程

4.2.1技術(shù)要求

對結(jié)構(gòu)上、下部存在的所有可見裂縫進行封閉處理，對于裂縫寬度fw≥0.15 mm的裂縫采用灌注膠進行灌縫處理；灌縫膠和封縫膠需由生產(chǎn)廠家直接提供成品，不得自行配制；裂縫灌縫在注入過程中始終保持0.2～0.4 MPa的壓力，修補材料注入到寬度僅0.02 mm的裂縫端。

4.2.2裂縫的檢查與標(biāo)注

對裂縫情況進行復(fù)核，繪制裂縫分布圖，并標(biāo)出裂縫的位置、寬度、長度，分類統(tǒng)計并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查或確認(rèn)，要將主裂縫附近的細(xì)微裂縫標(biāo)出，防止遺漏。

4.2.3裂縫表面處理

對裂縫表面進行清理工作首先采用鋼絲刷沿裂縫走向約5 cm范圍的寬度清除混凝土表面雜質(zhì)；用錘子和鋼釬剔除兩側(cè)疏松的混凝土塊和砂粒等粘附物，露出堅實的混凝土表面；用高壓空氣吹去縫隙內(nèi)的雜質(zhì)和浮塵，用丙酮去除混凝土表面的油污，如縫內(nèi)潮濕，要等其充分干燥，必要時可用噴燈烘干。

4.2.4粘結(jié)注入座和密封裂縫

根據(jù)封縫膠的比例調(diào)制制好封縫膠，攪拌均勻，用抹刀將少許膠刮在注膠座底面的四邊，將注膠座固定在混凝土上。注入座的布置應(yīng)沿縫的走向，每20～30 cm布置1個；裂縫分岔處的交叉點應(yīng)設(shè)置一個注膠座；對于貫穿性裂縫，可在一側(cè)布置注入座，另一側(cè)完全封閉；縫寬較大且縫內(nèi)通暢時，可以按每米2個的密度來布置；安裝完注膠座后，待膠固化一段時間，防止注膠座滑移。用封口膠將裂縫表面密封，封閉寬度30～50 mm左右，封縫膠中間厚度約5 mm，邊緣厚度約2 mm，呈弧形，與注入座銜接的地方要特別注意密閉。封縫完成后，讓封口膠自然固化約3～5 h，注意固化過程中不能碰觸注膠座，防止注膠座滑移影響注膠效果，也不能有其他雜質(zhì)混入膠體內(nèi)，影響膠體質(zhì)量。

4.2.5注入灌注膠

壁可法灌封是將注射器的連接端安裝在注膠座上，把卡口部分的兩扣卡緊，用力均勻不要過大，以免損壞注膠座的頸部，注意使橡膠密封圈處于正常位置，同一條裂縫上的注入器應(yīng)按照由下而上的順序安裝；按順序連接工具，螺紋配合處用生料帶纏繞密封；預(yù)估一次注射的膠的用量，一般情況下，調(diào)和好的膠放置時間不能超過45 min。將灌注膠的A、B成分按比例調(diào)和攪拌均勻，。將混合好的膠裝入黃油槍，蓋好蓋。將黃油槍倒置，打開閥門，推動黃油槍活塞，排除系統(tǒng)中的空氣。當(dāng)過濾器中有膠流出時，將它連接到注入器的注入端，卡緊卡口，慢慢推動黃油槍的活塞，開始注入，注入是速度要輕緩，一般3 s、5 s要停頓一下，每次停頓時間約3～5 s，以利于裂縫內(nèi)的空氣排出，和膠液向混凝土內(nèi)部滲透。每次推動都要達到活塞的盡頭，當(dāng)橡膠管膨脹至充滿限制套時停止注入。一個注入器注完后，移到下一個注入器繼續(xù)注入。水平走向的裂縫從一端開始逐個注入，傾斜或垂直走向裂縫要從較低一端開始向上推進，如果注入器膨脹后收縮較快，說明該處裂縫深，縫內(nèi)空間大，要補灌，直到能保持膨脹狀態(tài)。

4.2.6檢查灌注情況

對于灌注質(zhì)量的檢查，一是計算所注入的膠體劑量是否與計算值相符，觀察是否有漏注或異常情況，確保所注射的裂縫密實性，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時補救，以確保工程質(zhì)量。二是采取鉆芯取樣的辦法，檢查封縫是否已經(jīng)灌注飽滿。

5　結(jié)語

綜上所述，由材料質(zhì)量或施工不當(dāng)引起的混凝土變形，致使橋梁路面出現(xiàn)裂縫、麻面或蜂窩等問題現(xiàn)象，勢必需要對橋梁做一個整體的修復(fù)。邱涇港橋的修復(fù)工程采用理想的灌漿法，在確保不會對橋梁造成二次損害的前提下，優(yōu)化修復(fù)質(zhì)量，有效提升橋梁的服務(wù)品質(zhì)，延長其使用壽命。

[1]鄧爽,朱孟君,盛康.郴寧高速某大橋預(yù)應(yīng)力箱梁粘鋼加固補強設(shè)計[J].公路工程，2013.38（3）：136-138.

[2]謝丹.某簡支T梁橋維修加固設(shè)計[J].城市道橋與防洪,2014(6): 116-117.

U445.6

B

1009-7716（2016）04-0132-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.04.041

2015-12-31

蔡燕娟（1980-），女，江蘇如東人，工程師，從事橋梁設(shè)計工作。