橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固施工技術(shù)

辛艷光

（海南中咨泰克交通工程有限公司，海南?？?570203）

0 引言

1 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固作用

橋面作為直接承受和傳遞交通載荷的面層，時(shí)刻受到荷載和外界環(huán)境的影響，隨著使用年限的增加，會(huì)出現(xiàn)損壞、老化和變形等問題。通過橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固施工，采用鑿毛、鋪設(shè)抗剪鋼筋和加固橋面鋪筑層等措施，能提高橋面的荷載承受能力和抗變形能力，防止橋面裂縫的擴(kuò)展，同時(shí)可提高橋梁的抗?jié)B透性和耐久性，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，減少維護(hù)和修復(fù)的頻率，降低養(yǎng)護(hù)成本。

2 工程概況

某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋橋面鋪筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)按照從上到下的順序，結(jié)構(gòu)類型為：SBS 改性瀝青AC-16I 型（4cm）+SMA10SBS 改 性 瀝 青 混 合 料（3cm）+防水層+鋼筋水泥混凝土（7cm）。該橋梁于2002 年建成并投入使用。在使用過程中，橋面鋪筑層遭受嚴(yán)重?fù)p壞，多次進(jìn)行橋面瀝青鋪筑層修補(bǔ)工作。橋面鋪筑層受損主要是車輛荷載的反復(fù)作用，導(dǎo)致鋪筑層發(fā)生縱橫向推移、龜裂、局部坑槽等問題，進(jìn)而導(dǎo)致雨水下滲，嚴(yán)重影響橋梁的使用狀態(tài)。為解決這些問題，對(duì)橋面進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查和分析，并制訂全面的病害成因報(bào)告，并針對(duì)不同部位的實(shí)際情況采取針對(duì)性的措施進(jìn)行處理。

3 病害原因

3.1 結(jié)構(gòu)病害原因

第一，隨著使用時(shí)間的增加，橋面鋪筑層的混凝土與瀝青的黏結(jié)力會(huì)逐漸減弱，導(dǎo)致層間的連續(xù)受力條件被逐漸破壞。此外，在車輛荷載的反復(fù)作用下，導(dǎo)致橋面混凝土鋪筑層和防水層出現(xiàn)分離、橋面鋪筑層發(fā)生推移。隨著荷載壓力的逐漸提高，各類路面病害不斷擴(kuò)展[1]。

第二，該橋梁結(jié)構(gòu)采用特殊設(shè)計(jì)參數(shù)，箱梁間距為3.5m，比同類型橋梁標(biāo)準(zhǔn)間距增加0.6m。這一間距變化導(dǎo)致主梁的橫向變形和扭轉(zhuǎn)變位增大，也使混凝土鋪筑層承受更大的應(yīng)力和主應(yīng)力。這種情況下，主梁之間的橫向變形協(xié)調(diào)性逐漸減弱，主梁的橫向變形和扭轉(zhuǎn)變位增大，對(duì)橋面瀝青鋪筑層施加更大的力，導(dǎo)致瀝青層的受力狀況不斷惡化。超載車輛的高負(fù)荷施壓進(jìn)一步加劇這一問題，使橋面瀝青鋪筑層承受更大的負(fù)荷和壓力，橋梁結(jié)構(gòu)整體承載能力下降，橋面瀝青鋪筑層出現(xiàn)龜裂、剝落和掉塊等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響橋梁的使用壽命和安全性。

第三，混凝土鋪筑層厚度不足，加上該橋梁的右幅橋面以鋼纖維混凝土為主，沒有配置鋼筋網(wǎng)片，由于重型車輛的反復(fù)碾壓、沖擊，混凝土橋面承受較大的負(fù)荷，導(dǎo)致混凝土鋪筑層的破損情況加劇，進(jìn)而引發(fā)坑槽、開裂等一系列病害問題。

3.2 施工工藝原因

第一，瀝青混凝土下面層厚度不均是施工中的常見問題之一。由于施工工藝的限制或施工操作不規(guī)范，導(dǎo)致下面層厚度不均勻，這會(huì)對(duì)瀝青混凝土的鋪筑質(zhì)量和性能產(chǎn)生負(fù)面影響。局部厚度偏小會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的承載能力下降，易出現(xiàn)沉陷、龜裂等病害，不僅會(huì)影響道路的使用壽命，還會(huì)給行車安全帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)。

梁、王兩人尋碑、拓碑事俱見《嘉泰會(huì)稽志》卷十六《碑刻·秦頌德碑》。也可以參考紹興叢書第一輯(地方志叢編①)〔M〕，北京：中華書局，2006，307。

第二，在施工過程中，未對(duì)橋梁面層結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的清理和拉毛處理，會(huì)導(dǎo)致材料之間的黏結(jié)效果不佳，降低路面的承載能力和耐久性。此外，黏結(jié)效果不佳還會(huì)導(dǎo)致瀝青層易出現(xiàn)龜裂和剝離，加速路面損壞發(fā)展，影響行車安全和駕駛舒適性[2]。

3.3 外界環(huán)境影響

橋梁病害的形成與外界環(huán)境因素有直接關(guān)系，包括氣候、交通負(fù)荷、污染和自然災(zāi)害等多個(gè)方面，這些因素長(zhǎng)時(shí)間作用于橋梁結(jié)構(gòu)，逐漸引發(fā)橋梁病害問題。

第一，氣候條件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)有重要影響。氣溫的日夜變化、季節(jié)性變化以及濕度的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料膨脹和收縮，引發(fā)龜裂、變形等問題。在寒冷地區(qū)，冰雪的融化和結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)凍害，如冰凍融化循環(huán)引起的混凝土龜裂等。高溫地區(qū)則容易引發(fā)混凝土膨脹和表面剝落，影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

第二，交通負(fù)荷也會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生影響。隨著車流量的不斷增加，橋梁所承受的荷載逐漸加大，長(zhǎng)時(shí)間的車輛行駛和荷載作用會(huì)導(dǎo)致橋梁構(gòu)件疲勞破壞，引發(fā)裂縫和腐蝕等問題。超載車輛的頻繁通行會(huì)對(duì)橋梁造成額外損害，加速病害產(chǎn)生和發(fā)展。

第三，自然災(zāi)害也是影響橋梁健康的重要因素。地震會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞、位移，甚至導(dǎo)致倒塌；洪水和風(fēng)暴會(huì)沖刷基礎(chǔ)、破壞構(gòu)件，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

4 施工方案確定

對(duì)該橋面出現(xiàn)的病害及問題進(jìn)行針對(duì)性的檢測(cè)，決定采取兩個(gè)方面的改善措施，即改善橋梁結(jié)構(gòu)的橫向強(qiáng)度和剛度，以及通過橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固來修復(fù)橋面鋪筑結(jié)構(gòu)層。在實(shí)際實(shí)施過程中，需要清除原橋面層并重新鋪筑，應(yīng)用多層雙鋼混凝土及豎向抗剪鋼筋進(jìn)行加固，確保新鋪混凝土與箱梁有效連接[3]。

5 構(gòu)造措施

第一，為改善主梁頂面的性能，采取鑿毛措施，使其形成粗糙的凹凸面，粗糙度達(dá)到≥6mm（見圖1）。此外，特別關(guān)注骨料的處理，使其外露，以提高混凝土的抗滑性能。為加強(qiáng)新舊混凝土的黏結(jié)性能，在表面涂刷界面劑，確保新舊混凝土更加牢固地黏結(jié)。

圖1 橋面鑿毛后

第二，針對(duì)箱梁頂面的預(yù)應(yīng)力鋼筋和錨具區(qū)域，采取鉆孔和植入抗剪鋼筋的措施。在頂板預(yù)應(yīng)力鋼筋和錨具的區(qū)域進(jìn)行錯(cuò)開鉆孔，并將抗剪鋼筋嵌入其中。鉆孔深度需要達(dá)到鋼筋直徑的10 倍以上，以確保鋼筋的牢固性和穩(wěn)定性。選用直徑為12mm 的螺紋鋼筋，并按照48mm 的間距進(jìn)行布置。此外，鋼筋伸入鋪筑層施工時(shí)，需要與鋼筋網(wǎng)片連接，以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

第三，由于新鋪筑的混凝土與原結(jié)構(gòu)混凝土在齡期上存在差異，為避免鋪筑層出現(xiàn)收縮裂縫，需要在鋪筑層中增設(shè)構(gòu)造鋼筋。選用直徑為12mm 的鋼筋，并按照12cm 的間距進(jìn)行布置。通過合理的綁扎工藝，確保鋼筋網(wǎng)片的牢固性和穩(wěn)定性，有效防止鋪筑層開裂。

第四，鋼筋網(wǎng)片和植入的抗剪鋼筋通過焊接完成整體連接，在搭接焊和幫條焊的過程中，雙面焊的搭接長(zhǎng)度應(yīng)在5d 以上，單面焊的搭接長(zhǎng)度應(yīng)在10d 以上，鋼筋綁扎搭接長(zhǎng)度要滿足35d 的最低標(biāo)準(zhǔn)。箱梁頂板和鋼筋網(wǎng)之間的凈距離要超過2.6m，1.2m 鋼筋網(wǎng)片范圍內(nèi)至少需要設(shè)置4 個(gè)支撐點(diǎn)，必要時(shí)需要通過鋼筋網(wǎng)下焊接短鋼筋支撐來滿足穩(wěn)定性要求，不允許使用砂漿或混凝土墊塊架立進(jìn)行替代。在鋪筑層鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)過程中不能中斷，嚴(yán)禁出現(xiàn)因鋪筑寬度不足或停工切斷鋼筋的情況[4]。

第五，進(jìn)行雙鋼混凝土橋面鋪筑時(shí)，盡量采用全寬一次性完成的方法。然而，在某些情況下必須分幅施工。在這種情況下，需要使用中控模板，確保其穩(wěn)定無移動(dòng)，并在模板接口處采取密封措施，避免混凝土滲漏，確保施工質(zhì)量。通過精確的鋪筑操作和嚴(yán)格的工藝控制，保證鋪筑層的質(zhì)量，避免鋪筑接頭處出現(xiàn)松散或不平整的現(xiàn)象，從而提高橋面的平整度和整體性能。

第六，完成鋼纖維混凝土鋪筑后，需要進(jìn)行壓槽處理，以提高其表面的牢固性和平整度。選用直徑為12mm 的鋼筋，并確保槽的方向保持橫向，槽深需要控制在5～10cm 范圍內(nèi)。

6 施工要點(diǎn)

第一，為了確保主梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，鑿除施工過程中應(yīng)優(yōu)先選用沖擊力較小的機(jī)械設(shè)備，避免過度的振動(dòng)和沖擊對(duì)主梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。

第二，對(duì)于箱梁頂板的裂縫，應(yīng)采用專用的環(huán)氧樹脂灌縫膠進(jìn)行灌縫處理。然后，在灌縫處治完成后，需要強(qiáng)化橋面補(bǔ)強(qiáng)層，以進(jìn)一步增強(qiáng)箱梁的承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

第三，如果保留原有泄水管道，應(yīng)將泄水管道的入水口高度控制在鋼纖維混凝土鋪筑層之下，以保證泄水管道的使用效果。

第四，橋面鋪筑層使用鋼纖維的區(qū)域，嚴(yán)禁表面出現(xiàn)油污及其他雜質(zhì)，以確保鋼纖維與水泥漿的黏結(jié)效果。各類黏連片、表面銹蝕、鐵屑及雜質(zhì)的總重量應(yīng)控制規(guī)范之內(nèi)。

第五，雙鋼混凝土應(yīng)采用低熱硅酸鹽水泥，并按低收縮性混凝土的配合比標(biāo)準(zhǔn)，摻入高效引氣減水劑、膨脹劑進(jìn)行配制。在施工過程中，需要嚴(yán)格控制坍落度和配合比，以確保鋼纖維混凝土不會(huì)因過度收縮而導(dǎo)致層間開裂。鋼纖維混凝土還要使用強(qiáng)制性混凝土拌和機(jī)進(jìn)行充分的拌和，確保纖維分布均勻。在拌和過程中，拌和量不能超過額定值的80%。拌和工藝如下：首先，投入碎石和1/2 的鋼纖維進(jìn)行1min的干拌；其次，放入砂石、水泥和1/2 鋼纖維干拌1min；最后，加入水和減水劑濕拌1.5min 完成最后的拌和作業(yè)。完成拌和的混合料必須確保鋼纖維均勻分布。

第六，橋梁的長(zhǎng)期使用會(huì)在箱梁表面積累污垢、灰塵和其他雜物，影響新鋪筑層與原箱梁之間的附著力。因此，在施工前，要仔細(xì)清理箱梁表面，確保其干凈無塵。此外，為了增強(qiáng)附著力，應(yīng)根據(jù)要求在混凝土表面涂刷界面劑。

第七，在進(jìn)行實(shí)際鋪筑前，還必須對(duì)鋼筋網(wǎng)和鋼筋骨架的綁扎和焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查。鋼筋在箱梁結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著重要的加固和支撐作用，因此其質(zhì)量必須得到嚴(yán)密保障。檢查時(shí)要特別注意鋼筋網(wǎng)和鋼筋骨架是否有貼地、變形、移位松脫及開焊等不良情況。這些問題的存在會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性受損，從而影響整體的使用安全。只有經(jīng)過質(zhì)量驗(yàn)收合格的鋼筋網(wǎng)和鋼筋骨架，才能進(jìn)行后續(xù)的鋪筑施工。

第八，在混凝土鋪筑過程中，涉及上下幅橋的連接點(diǎn)，有時(shí)需要進(jìn)行臨時(shí)拆除操作。在進(jìn)行連接點(diǎn)拆除時(shí)，必須謹(jǐn)慎控制橋面的交通，以避免車輛通行對(duì)新鋪筑混凝土質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。車輛通行會(huì)引發(fā)振動(dòng)和荷載，導(dǎo)致新鋪筑混凝土的不均勻密實(shí)或出現(xiàn)龜裂等問題。因此，在這一階段需要采取適當(dāng)?shù)慕煌ü苤拼胧?，確保施工區(qū)域的安全與質(zhì)量的兼顧[5]。

第九，混凝土表面的處理在鋪筑過程中具有關(guān)鍵性。在進(jìn)行抹平處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用木模，而不是鋼模提漿。使用木模能夠更好地控制混凝土的表面質(zhì)量，避免鋼模引發(fā)的提漿現(xiàn)象。另外，在雙鋼混凝土上表面的平整度方面，應(yīng)嚴(yán)格控制在3mm 以內(nèi)，以確保整個(gè)橋面的平坦度和穩(wěn)定性。鋪筑完成后，會(huì)出現(xiàn)浮漿和松散部位，這些問題會(huì)影響混凝土的整體質(zhì)量和強(qiáng)度。因此，必須及時(shí)進(jìn)行人工清除，保持混凝土表面的一致性和均勻性。

第十，完成橋面鋼纖維混凝土鋪筑后需要鋪設(shè)混凝土養(yǎng)生膜，并控制好水分，以避免產(chǎn)生干縮裂縫。

第十一，混凝土強(qiáng)度達(dá)到25%～30%范圍時(shí)，及時(shí)使用切縫機(jī)按2.5cm 的切縫深度進(jìn)行切割施工，再用石油瀝青進(jìn)行灌填縫處理，同時(shí)做好交通管控工作。

第十二，施工過程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境變化，不能在雨天施工，且當(dāng)氣溫達(dá)到30～35℃時(shí)需要按夏季施工參數(shù)進(jìn)行鋼纖維混凝土的鋪筑，氣溫過高時(shí)則需要調(diào)整施工時(shí)間。

7 結(jié)語

在橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固施工環(huán)節(jié)，通過合理的施工方案和科學(xué)的施工方法，可以有效修復(fù)和加固橋面，提高橋梁的承載能力和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，減少維護(hù)和修復(fù)的成本，還能夠確保交通的暢通和行車的安全。因此，在類似工程開展中，要結(jié)合橋梁加固的要求，進(jìn)行施工方案的優(yōu)選對(duì)比，同時(shí)重視新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，以提升橋梁加固效果。