淺談涵洞病害的原因分析及加固處理
2015-04-01
一、工程概況
廣東西部沿海高速公路臺山段全長86.28km，為平原微丘區(qū)高速公路，共有涵洞346 座，其中蓋板涵170 座、圓管涵167 座、拱涵 8 座、箱涵1 座，于2002年4月建成通車，全程采用全封閉互通立交，設(shè)計為雙向四車道，設(shè)計車速為120km/h，設(shè)計荷載為汽-超20、掛-120。由于西部沿海高速公路臺山段大部分位于軟基路段，在受到長期的車輛荷載和路基沉降雙重作用下，部分涵洞出現(xiàn)了開裂、露筋等不同程度的病害。為了保證高速公路結(jié)構(gòu)物安全和道路交通安全營運，需要對存在病害的涵洞進(jìn)行加固處理。本文就西部沿海高速公路臺山段較差的15座圓管涵的病害原因及處治措施進(jìn)行簡要分析。
二、主要病害及原因分析
1、涵管裂縫
涵管頂部出現(xiàn)一條或多條縱向裂縫，貫通整個管節(jié)，屬彎曲裂縫，表明抗彎能力不夠。這主要是由于涵管本身的質(zhì)量或受力較大造成的，此裂縫一般隨著作用在涵上的荷載的變化而動態(tài)變化；部分裂縫細(xì)小、不連續(xù)，主要是由于混凝土收縮徐變引起的，屬于靜態(tài)裂縫。
2、接縫脫開、錯臺和滲砂
接縫脫開、錯臺主要是由于地基不均勻沉降造成的；部分接縫掏空、滲砂是由于瀝青麻絮布條老化、脫落，經(jīng)水流沖刷接縫，路基填土下滲所致。
4、管壁露筋
管壁露筋主要是由于混凝土保護(hù)層厚度偏薄或受力過大使管壁開裂鋼筋銹脹造成的。
三、處治措施
1、混凝土裂縫
當(dāng)裂縫寬度小于0.15mm 時，涂刷改性環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行封閉處理；當(dāng)裂縫寬度大于或等于0.15mm 時，采用壓力灌注漿法灌注改性環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行修補；對已采用環(huán)氧樹脂涂抹但未完全封閉的裂縫，鑿開并采用改性環(huán)氧樹脂重新修補。采用當(dāng)裂縫區(qū)的鋼筋銹蝕時，先對鋼筋進(jìn)行除銹，再進(jìn)行裂縫修補。
2、結(jié)構(gòu)性裂縫加固
對于寬度大于0.2mm 的結(jié)構(gòu)性裂縫，除進(jìn)行裂縫修補外，還應(yīng)對管涵進(jìn)行加固處理，以
提高涵洞的承載能力。對于結(jié)構(gòu)受力裂縫，采用黏貼鋼板加固，開裂比較嚴(yán)重者采用內(nèi)嵌鋼護(hù)筒加固。
3、管節(jié)間接縫填料脫落
混凝土管涵的接頭處或施工縫處發(fā)生填縫料脫落，或已采用水泥砂漿修復(fù)處理，但修補質(zhì)量不佳的，鑿除原填縫料，清理干凈后采用干燥麻絮浸透瀝青后填實。對于引起路基滲水、流砂等現(xiàn)象，先對涵背土體進(jìn)行注漿加固，再進(jìn)行封堵處理。
4、管壁混凝土的空洞、蜂窩、麻面、表面風(fēng)化、剝落、破損
先將松散部分清除，再用小石子混凝土、改性環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補。新補的混凝土要密實，與原結(jié)構(gòu)結(jié)合牢固、表面平整。新補混凝土必須進(jìn)行養(yǎng)生。對于混凝土剝落露筋或混凝土保護(hù)層厚度不足時，先將松動的保護(hù)層鑿去，并清除鋼筋銹跡，然后修復(fù)保護(hù)層。如損壞面積不大時，可用改性環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補，如損壞面積過大，鋼筋腐蝕嚴(yán)重，采用鋼套筒進(jìn)行加固。
5、管節(jié)錯臺
管節(jié)因基礎(chǔ)不均勻沉降引起的錯臺現(xiàn)象，接縫處用瀝青麻絮填實，管接頭局部破損處，采用高強度等級混凝土進(jìn)行修復(fù)，若管節(jié)錯臺嚴(yán)重，建議進(jìn)行糾偏處理。
6、其他維修措施
對于涵頂路面裂縫，采用乳化瀝青灌縫封閉，對于端墻、翼墻裂縫，采用水泥砂漿修補。
四、施工工藝及技術(shù)要求
?。ㄒ唬┝芽p修補
1、裂縫修補前應(yīng)對裂縫進(jìn)行全面的調(diào)查，現(xiàn)場核實裂縫的數(shù)量、長度、寬度等，并對裂縫進(jìn)行編號，做好記錄，繪制裂縫分布圖。
2、根據(jù)裂縫的不同性質(zhì)、不同形態(tài)度選擇合適的修補方法和修補順序。
3、 裂縫縫口表面處理，應(yīng)使工作面平順、干燥、無油污，處理范圍沿裂縫走向?qū)挾?0~50mm。
4、采用表面封閉法處理裂縫時，應(yīng)在縫口表面處理后，用改性環(huán)氧膠泥適當(dāng)加壓刮抹。
5、壓力注漿修補裂縫根據(jù)漿液流動性選擇注漿壓力，一般為0.1~0.4MPa。
6、裂縫壓漿應(yīng)自下而上進(jìn)行。
7、壓力壓漿法施工工藝流程：縫口表面處理—粘貼注漿嘴和出漿嘴—封縫—密封檢查—灌漿—封口結(jié)束—檢查。
?。ǘ┕芄?jié)表面缺陷處理
1、混凝土表面缺陷修補前應(yīng)對缺陷進(jìn)行全面的調(diào)查，根據(jù)損壞程度選擇合適的修補材料和修補方法。
2、對于表面蜂窩、空洞及大范圍破損等缺陷可采用比原結(jié)構(gòu)高一等級的混凝土進(jìn)行修補；對于表面的風(fēng)化、剝落、露筋及小面積的破損缺陷，可采用改性環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補。
3、混凝土修補前，應(yīng)對表面的蜂窩、空洞進(jìn)行處理、鑿毛，并使舊混凝土表面保持濕潤、清潔。
4、涂抹改性環(huán)氧砂漿修補前，應(yīng)先在已鑿毛的混凝土表面涂一層改性環(huán)氧基液，使舊混凝土表面充分浸潤。
5、改性環(huán)氧砂漿施工溫度宜為20oC±5oC，高溫或寒冷季節(jié)應(yīng)采取有效措施控制施工溫度。
6、表層缺陷處理前應(yīng)對生銹的鋼筋進(jìn)行除銹，缺陷處理后宜在修補范圍及周邊涂刷滲透型阻銹劑。
?。ㄈ┕芎瓋?nèi)襯鋼護(hù)筒加固
內(nèi)襯鋼護(hù)筒采用6mm 厚鋼板卷制而成，根據(jù)砼的開裂范圍及施工方法定制護(hù)筒長度，如
需接長，采用平口對焊連接。鋼護(hù)筒與原砼管涵間的間隙采用環(huán)氧樹脂填充。為保證護(hù)筒能在洞內(nèi)順暢移動，方便安裝，同時保證護(hù)筒居中，在每節(jié)筒下焊1～2cm 的半圓形鋼板。內(nèi)襯鋼護(hù)筒安裝前先用噴砂方法對原涵洞內(nèi)表面進(jìn)行打毛，清除雜物、贓物、翹裂的混凝土，并用高壓水槍進(jìn)行清洗。對鋼護(hù)筒表面也應(yīng)處理，主要包括鋼板表面的鹽含量的檢測和可溶鹽的清除，表面油污檢查及清除，油漆、膠帶等表面附著物及雜物的清除。
鋼護(hù)筒安裝：通過挖掘機吊裝配合卷揚機牽引進(jìn)行。在上游設(shè)一臺挖掘機，起吊鋼護(hù)筒
在涵洞下游安裝一臺5t 卷揚機，用鋼絲繩牽引鋼護(hù)筒一端，栓鋼絲繩處用φ25mm 鋼筋焊成十字形，對管口進(jìn)行加固，以防鋼護(hù)筒變形。材料要求：依據(jù)ISO 3549—2002 標(biāo)準(zhǔn)測試，環(huán)氧富鋅底漆中的金屬漆在干膜中的重量比不低于80%；環(huán)氧云鐵中間漆（MIO）要求體積固體含量不低于80%；丙烯酸聚氨酯面漆要求體積固體含量不低于57%。
施工要求：鋼護(hù)筒表面的噴砂處理應(yīng)達(dá)到Sa2.5 級標(biāo)準(zhǔn)。車間底漆用于鋼護(hù)筒結(jié)構(gòu)表面，
采用無機硅酸鋅車間底漆，面漆施工溫度不能高于40℃。鋼護(hù)筒內(nèi)表面涂裝體系和工地焊接接頭區(qū)域涂裝體系分別見表5 和表6。工地焊接接頭區(qū)域表面涂裝前應(yīng)采用動力工具打磨處理至St3 級，施工需滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。防腐涂裝應(yīng)在大氣條件良好時進(jìn)行，當(dāng)空氣溫度低于涂料干燥及固化溫度的極限或起霧、結(jié)霜、下雨時不能進(jìn)行涂裝。
（四）管節(jié)粘貼鋼板加固
1、加固施工前必須對原管涵混凝土強度進(jìn)行現(xiàn)場檢測，要求實際混凝土強度等級不低于C20。
2、鋼板宜采用工廠自動制作成圓弧形，切割邊緣表面光滑，無毛刺、咬口及翹曲等缺陷。
3、鋼板黏合面殼用噴砂或平砂輪打磨直至露出金屬光澤，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，鋼板黏結(jié)面應(yīng)有一定的粗糙度。
4、鋼板外露面必須除銹至呈現(xiàn)金屬光澤并保持干燥，并涂刷防銹蝕油漆，防銹蝕材料對鋼板及膠黏劑無害。
5、鋼板粘貼應(yīng)在干燥的環(huán)境下進(jìn)行，若管節(jié)黏結(jié)面比較潮濕，必須進(jìn)行干燥處理。
6、管節(jié)的黏結(jié)面處理及鋼板的黏結(jié)面處理是最關(guān)鍵的工序，如黏貼面局部破損，應(yīng)先鑿毛，然后用高一級原混凝土強度等級的小石子混凝土修補后再進(jìn)行處理。對于很舊很臟的黏結(jié)面，應(yīng)先用硬毛刷蘸高效洗滌劑刷除表面油垢污物后用清水沖洗，再對黏結(jié)面進(jìn)行打磨，除去2~3mm 厚表層，直至完全露出新的混凝土面，并且用壓縮空氣吹除粉塵。
7、粘貼鋼板施工時，應(yīng)分幅進(jìn)行并封閉涵上交通，減少活載對加固質(zhì)量的影響。
8、鋼板表面涂裝體系參照鋼護(hù)筒表面涂裝體系。
由于圓管涵維修加固的項目小，而且比較分散，在保證高速公路的正常營運條件下，既要保證施工質(zhì)量和安全，又要節(jié)約成本。所以除了在施工工藝等方面提出更高要求外，還要進(jìn)行合理組織施工，包括交通維護(hù)、環(huán)境保護(hù)等措施也應(yīng)該做足。
