高強(qiáng)鋼絲繩聚合物砂漿加固技術(shù)在中山三橋加固工程中的應(yīng)用

張得意

廣州市方陣路橋工程技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510220

1 工程概況

國(guó)道G105線中山三橋位于中山市石岐區(qū)，該橋全長(zhǎng)819m，跨徑組合為（12×16+4×30+55+80+55+4×30+12×16）m，橋面凈寬13.84m，上部結(jié)構(gòu)為主跨80m預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)，引橋?yàn)?0m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁及16m普通鋼筋混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，懸臂式蓋梁，兩根單排鉆孔灌注樁式基礎(chǔ)。引橋部分采用橋面連續(xù)，共分為四聯(lián)，掛梁與T構(gòu)搭接處設(shè)置伸縮縫。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)、掛車-100。

2 16m T梁的主要病害及成因

2.1 主要病害

16m T梁主要存在較多露筋銹蝕現(xiàn)象，并有局部的混凝土破損，T梁腹板內(nèi)有較多裂縫，翼板多伴有縱向裂縫。T梁腹板的裂縫形態(tài)主要有兩種：一種是梁體跨中區(qū)域的豎向裂縫，部分呈U形，從梁底向上、向腹板延伸，裂縫寬度不超過0.2mm；另一種裂縫為近支座附近的斜裂縫，裂縫位于梁肋中部且基本上兩側(cè)對(duì)應(yīng)，裂縫寬度基本不超過0.25mm，多處墩頂翼板存在滲水現(xiàn)象。

2.2 病害成因

16m T梁采用30號(hào)混凝土，主筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋，部分采用Ⅰ級(jí)鋼筋，箍筋采用Ⅰ級(jí)鋼筋。從承載能力極限狀態(tài)正截面抗彎承載力驗(yàn)算結(jié)果來看，在T梁承載能力極限狀態(tài)組合下偏載側(cè)邊梁跨中位置彎矩值最大，為2196kN·m，已十分接近正截面抗彎承載力2218kN·m，橋梁處于不利的受力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備不足，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固處理。從承載能力極限狀態(tài)斜截面抗剪承載力驗(yàn)算結(jié)果來看，在原設(shè)計(jì)荷載組合下，部分梁體支點(diǎn)附近截面抗剪承載能力不足，不滿足要求，需及時(shí)進(jìn)行加固處理。

3 加固設(shè)計(jì)方案及施工流程

原設(shè)計(jì)中山三橋16mT梁腹板及底板采用粘貼鋼板方法加固，此次取消對(duì)該橋的16mT梁腹板及底板的粘貼鋼板加固工作，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絲繩+高強(qiáng)鋼絲繩網(wǎng)片+高性能砂漿加固。施工流程如下：基底打磨處理；開槽黏鋼，安裝錨具；反力點(diǎn)設(shè)置；錨固端制作；涂刷界面劑；鋼絲繩對(duì)稱張拉。

4 加固材料及設(shè)備選型

（1）采用北京榮大興業(yè)建筑材料有限公司生產(chǎn)的RM-Y預(yù)應(yīng)力鍍鋅鋼絲繩和高強(qiáng)度鋼絲網(wǎng)片。鋼絲繩類型公稱直徑為4.0mm，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1670MPa，彈性模量為1.3×105MPa，張拉控制應(yīng)力為835MPa，產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)應(yīng)查看質(zhì)量合格證書，保證產(chǎn)品質(zhì)量，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢查。

（2）高性能聚合物材料使用廣州協(xié)寶企業(yè)發(fā)展有限公司生產(chǎn)的高性能砂漿，根據(jù)其材料特性，與主梁C45號(hào)混凝土相比，高性能砂漿彈性模量低于混凝土材料，但抗拉、抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度高于混凝土材料，為保守計(jì)算，高性能砂漿強(qiáng)度值按C45號(hào)混凝土計(jì)算，高性能砂漿采用I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）JZ400混凝土電動(dòng)攪拌機(jī)為臥式攪拌機(jī)，可攪拌硬性、塑性、流動(dòng)性、輕骨料混凝土和各類砂漿。

（4）S型傳感器GNS-S02-2T。

（5）GNS-TX2圖顯式推拉力計(jì)。

5 施工要點(diǎn)

5.1 預(yù)應(yīng)力鋼絲繩張拉

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在每個(gè)T梁底部及側(cè)面布設(shè)49根Ф4mm預(yù)應(yīng)力鋼絲繩，每批鋼絲繩和錨具進(jìn)場(chǎng)后，需取樣到國(guó)家法定檢驗(yàn)單位檢驗(yàn)。具體施工要點(diǎn)如下：

（1）張拉操作步驟。初張拉（張拉力為0.2倍設(shè)計(jì)張拉力）→持荷5min→量測(cè)延伸量δ0→張拉并維持設(shè)計(jì)噸位→持荷5min→量測(cè)延伸量δ1→回油→量測(cè)延伸量δ2。

（2）基層準(zhǔn)備。施工前封閉全橋交通，搭設(shè)施工平臺(tái)，處理混凝土表面，按要求對(duì)該區(qū)域的混凝土缺陷和裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土至完全露出結(jié)構(gòu)新面。鋼絲繩網(wǎng)片施工前，全面清洗已鑿毛處理的梁面，保證梁面清潔。

（3）端部錨具的制作。按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行端部錨具的制作，錨座采用Q235鋼板。該工程預(yù)應(yīng)力鋼絲繩張拉為每片梁底面兩組鋼絲繩交錯(cuò)布置，一組為7條，另一組為6條，相互錯(cuò)開11.3mm；側(cè)面兩組鋼絲繩交錯(cuò)布置，一組為9條，另一組為9條，相互錯(cuò)開10mm。為保證預(yù)應(yīng)力鋼絲繩張拉力值準(zhǔn)確及考慮錨固施工的方便，錨座采取兩種形式，固定端采用開孔并套入微調(diào)中空螺栓，張拉端采用開口形式。錨具按設(shè)計(jì)尺寸加工制作，然后將其焊在錨座鋼板上。

（4）端部錨座的固定。按照?qǐng)D紙要求，對(duì)T梁進(jìn)行測(cè)量、復(fù)核數(shù)據(jù)，確定錨板位置，對(duì)錨板位置進(jìn)行鑿毛刻槽處理，刻槽深度滿足設(shè)計(jì)要求，寬度滿足錨固鋼板的尺寸要求。把混凝土表面打磨成粗糙面后鉆孔植筋，固定錨固板位置，封閉錨固板四周，預(yù)留灌膠管道，待黏鋼板凝固后，灌入灌鋼膠，等灌鋼膠凝固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)入下一道工序。

（5）預(yù)應(yīng)力鋼絲繩下料與擠壓錨頭的制作。嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的下料長(zhǎng)度，根據(jù)圖紙要求長(zhǎng)度及預(yù)留的錨固長(zhǎng)度來確定預(yù)應(yīng)力的鋼絲繩長(zhǎng)度，根據(jù)材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行的3組試驗(yàn)確定預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的實(shí)際伸長(zhǎng)量，將無應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的長(zhǎng)度減去預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的伸長(zhǎng)量即可得出鋼絲繩的實(shí)際長(zhǎng)度，下料長(zhǎng)度應(yīng)控制在3mm以下。

（6）預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的張拉與錨固。鋼絲繩張拉過程中要密切注意每根鋼絲繩的張拉應(yīng)力的變化，不允許出現(xiàn)張拉應(yīng)力過大或過小，確保在設(shè)計(jì)規(guī)范的誤差范圍內(nèi)進(jìn)行張拉。鋼絲繩采用伸長(zhǎng)量與張拉應(yīng)力雙指標(biāo)控制，伸長(zhǎng)量誤差范圍在±6%以內(nèi)。在張拉過程中不允許出現(xiàn)斷絲，一旦出現(xiàn)斷絲，必須更換新的鋼絲繩。在進(jìn)行聚合物砂漿施工前，檢查預(yù)應(yīng)力鋼絲繩的張緊度，如發(fā)現(xiàn)有松弛的，立即通過微調(diào)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證張拉應(yīng)力；如微調(diào)螺栓沒有效果，則進(jìn)行重新張拉或更換鋼絲繩。

5.2 T梁鋼絲繩網(wǎng)片+高性能砂漿加固

在掛梁梁端下部采用高強(qiáng)鋼絲繩網(wǎng)片、聚合物砂漿進(jìn)行加固，具體施工要點(diǎn)如下：

（1）測(cè)量放線。按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確放出鋼絲繩網(wǎng)片的具體位置、尺寸，誤差應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和相應(yīng)規(guī)范要求。

（2）結(jié)構(gòu)物表面處理。處理設(shè)置鋼絲繩網(wǎng)片區(qū)域內(nèi)的混凝土表面，并按要求對(duì)該區(qū)域的混凝土缺陷和裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）設(shè)置高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)片。按設(shè)計(jì)要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核的實(shí)際尺寸裁剪鋼絲繩網(wǎng)片，把下料的鋼絲繩網(wǎng)片端頭用專業(yè)夾具進(jìn)行連接固定，壓緊錨頭，然后進(jìn)行網(wǎng)片掛貼。掛貼時(shí)先將一端固定，另一端通過張緊器張緊后用固定銷釘固定，然后用固定銷逐根從頭到尾鉆孔錨固鋼絲繩網(wǎng)片的各節(jié)點(diǎn)，間距為20cm。如原T梁面部分部位凹凸高差太大，則通過局部鑿除保證基面盡量平順，以盡量保證網(wǎng)片掛貼平順。

（4）噴涂界面劑。乳液噴涂前，應(yīng)采用高壓水清洗并充分濕潤(rùn)施工面，待表面無明水后進(jìn)行噴涂施工；噴涂施工為分段分層流水施工，待上層噴涂干燥后方可進(jìn)行下層乳液施工。

（5）涂抹聚合物砂漿。為保證施工厚度和外觀質(zhì)量，采用安裝模板再灌注砂漿的施工工藝。模板安裝完成后進(jìn)行全面檢查，包括模板穩(wěn)固性、密封性、設(shè)計(jì)尺寸等，發(fā)現(xiàn)問題立即返工。模板驗(yàn)收后即可進(jìn)行砂漿灌注。聚合物砂漿的使用必須嚴(yán)格按產(chǎn)品技術(shù)要求控制用水量、攪拌時(shí)間，保證砂漿的流動(dòng)性、和易性，以利于施工灌注。砂漿灌注時(shí)結(jié)合人工在模板表面敲擊，以便于加快砂漿的流動(dòng)以及排出氣泡，保證成型表面光潔。

（6）灑水養(yǎng)護(hù)。因聚合物砂漿強(qiáng)度較高，硬化較快，施工2h后就必須進(jìn)行淋水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d，當(dāng)溫度低于5℃時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。已施工的砂漿在固化前需防止凍結(jié)、雨淋、水浸等，并注意防止加固部位受到硬性沖擊。

（7）注意事項(xiàng)。施工材料的使用要嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)品說明書的要求，拌和量不宜太多，控制在有效的操作時(shí)間內(nèi)用完；材料拌和時(shí)，不得隨意加水稀釋；不銹鋼絞線網(wǎng)片的固定與張緊工序中需嚴(yán)格按照工序質(zhì)量要求進(jìn)行作業(yè)，不得出現(xiàn)漏銷、懸垂現(xiàn)象。砂漿灌注完成后24h即可達(dá)到拆模強(qiáng)度。為保證養(yǎng)護(hù)效果，采用布管全面淋水養(yǎng)護(hù)，拆模后立即淋水1～2遍，然后安裝淋水管線，派專人值班淋水養(yǎng)護(hù)。

6 結(jié)束語

為了處治中山三橋橋梁病害，文章采用了高強(qiáng)鋼絲繩聚合物砂漿加固新技術(shù)，從工程實(shí)際效果來看，采用該技術(shù)加固后的橋梁其整體性有所提高，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗裂性也有明顯提高，可知高強(qiáng)鋼絲繩聚合物砂漿橋梁加固技術(shù)新穎獨(dú)特，技術(shù)先進(jìn)，且加固效果良好，具有廣泛的推廣與應(yīng)用價(jià)值。