壓力灌注粘貼鋼板加固公路橋的應(yīng)用
2015-06-03
1、前言
隨著我國(guó)公路進(jìn)程的不斷加快，道路橋梁使用年限的增長(zhǎng)以及橋梁負(fù)荷的日趨增大,國(guó)內(nèi)很多一、二級(jí)公路橋梁均出現(xiàn)了破損，既有橋梁中由于受到當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的局限、材料、施工等各方面的影響，橋梁會(huì)逐漸陳舊老化，承載能力降低，可能造成新建橋梁承載力和變形不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，必須采用一種可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)受力體系的進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)來(lái)解決此問(wèn)題。采用粘貼鋼板加固混凝土橋梁結(jié)構(gòu)是近幾年來(lái)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，該技術(shù)具有基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的尺寸、施工簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。
2、病害情況：
2006年有關(guān)部門(mén)在對(duì)廣佛高速公路謝邊立交主線橋和大瀝跨線橋維修加固工程該橋的橋況調(diào)查中發(fā)現(xiàn)橋梁病害如下：
(1)第四幅橋第9跨梁體為箱梁，梁體局部被撞傷，混凝土局部破損。第9跨梁底跨中附近混凝土局部破損，鋼筋外露、銹蝕;第10跨箱梁底板有5條縱向裂縫，寬度在0.3mm~0.4mm之間。
(2）舊橋橫隔板普遍存在局部破損現(xiàn)象，連接鋼板外露、脫焊、銹蝕、混凝土脫落。
(3）梁底存在保護(hù)層偏薄，鋼筋外露、銹蝕現(xiàn)象。
(4）梁體存在局部混凝土破損，鋼筋外露銹蝕現(xiàn)象。
(5）第7跨1#梁被過(guò)往超高車(chē)輛撞損嚴(yán)重，主筋被撞彎，破損處外露5根主筋及多根箍筋外露，其中1根箍筋被撞斷。
經(jīng)設(shè)計(jì)部門(mén)驗(yàn)算，并考慮到該橋的行車(chē)荷載實(shí)際已超過(guò)汽-20，該橋的承載力無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有行車(chē)要求，必須進(jìn)行加固，設(shè)計(jì)采用高壓灌注粘貼鋼板加固混凝土方法進(jìn)行橋梁加固。
3、壓力灌注粘貼鋼板施工工藝及方法
3.1 工藝流程
主要工藝流程：鋼板制作→基底處理→螺栓孔定位及鉆孔→卸荷→鋼板表面處理及安裝→配膠→封邊→灌注粘膠→檢驗(yàn)→防腐處理。
鋼板加固施工工藝框圖
3.2 操作要點(diǎn)
?。?）、鋼板制作――按設(shè)計(jì)圖紙要求，根據(jù)混凝上構(gòu)件的實(shí)際尺寸對(duì)鋼板進(jìn)行下料、成型、鉆孔（鉆孔以砼構(gòu)件上螺栓孔位置為準(zhǔn)）。
?。?）、基底處理――表面處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理及鋼板貼合面處理。
?。?）、砼構(gòu)件結(jié)合面，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的新舊程度，堅(jiān)實(shí)程度，干濕程度，分別按以下情況處理：
?、?nbsp;對(duì)表面有浮油污物的砼構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾丙酮刷除表面浮油污物，后用冷水沖洗，再對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，除去2～3mm 厚表層，直至完全露出新面，并用壓縮空氣吹除粉粒，處理后，若表面凹凸不平，可用高強(qiáng)樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)。
?、?nbsp;對(duì)表面已碳化的舊砼構(gòu)件的粘合面，直接對(duì)粘合面進(jìn)行打磨，去掉1～2mm 厚表層，用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭表面即可。
?、?nbsp;對(duì)于新砼粘合面，先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去，再用硬毛刷沾洗滌劑洗刷表面，或用清水沖洗，待完全干后即可。
?、?nbsp;對(duì)于露筋的砼表面，需用鋼絲刷（將鋼筋表面的銹蝕除去，再剔除松動(dòng)的砼，用清水沖洗潤(rùn)濕，用高強(qiáng)樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)。
?。?）、螺栓孔定位及鉆孔――要求螺栓孔定位準(zhǔn)確，鉆孔之前應(yīng)探明待加固結(jié)構(gòu)鋼筋位置，避免損壞鋼筋，鉆孔深度及孔徑滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。
?。?)、卸荷――為減輕和消除后粘鋼板的應(yīng)力，應(yīng)變滯后現(xiàn)象，粘鋼板前宜對(duì)構(gòu)件適量進(jìn)行卸荷，因此要適當(dāng)限制車(chē)輛或選擇夜間車(chē)輛較少時(shí)進(jìn)行。
（6）、鋼板表面處理及安裝――鋼板粘貼之前，粘貼面應(yīng)首先除油，然后用角磨機(jī)進(jìn)行粗糙處理，直至打磨出現(xiàn)金屬光澤，再用干棉布拭凈表面，保持干燥備用。表面處理好后，將鋼板固定在螺栓上，擰緊螺栓，施加壓力并保證鋼板與砼表面的間隙在2mm～6mm左右，以確保灌注膠層有足夠的厚度；焊接鋼板接縫，完成鋼板安裝。
（7）、配制鋼板灌注膠――將鋼板灌注膠按要求的重量比準(zhǔn)確稱(chēng)量，并倒在容器中，用低速攪拌器，攪拌均勻，直至色澤完全均勻?yàn)橹?。封邊膠只需在配置好灌注膠中加入1%-3%的促進(jìn)劑即可，根據(jù)反應(yīng)時(shí)間快慢，可由施工自行決定加入促進(jìn)劑量。
（8）、封邊――將注入咀粘結(jié)在鋼板的注入孔上，在鋼板邊緣插入排氣管，間距30cm，在膨脹螺栓頭上罩上蓋碗，然后用鋼板封邊膠封閉鋼板邊緣，完成封邊。注入咀布置間距為1～2m。
（9）、灌注――用泵將粘鋼灌注膠從注入咀由下往上灌注到鋼板和砼的空隙中，灌注工作持續(xù)到所有排氣管均有膠液流出。在灌注過(guò)程中，用橡皮錘敲打鋼板以確認(rèn)是否灌注密實(shí)。要求灌漿之前先通氣試壓，以0.2～0.4MPa的壓力將粘鋼灌注膠從注入咀壓入，當(dāng)排氣孔出現(xiàn)漿液后停止加壓，以鋼板封邊膠堵孔，再以較低壓力維持10分鐘以上。為保證鋼板粘貼效果，粘貼開(kāi)始至粘結(jié)劑完全固化時(shí)段內(nèi)（約16小時(shí)）應(yīng)該封閉相關(guān)匝道交通。
?。?0）、檢驗(yàn)――粘鋼的同時(shí)，必須制備鋼―鋼拉伸剪切試件及鋼―砼雙剪試件各5個(gè)，進(jìn)行粘結(jié)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。鋼―鋼粘結(jié)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)值不得低于該種膠的相應(yīng)規(guī)定，鋼―砼抗剪破壞必須發(fā)生在砼上。粘鋼結(jié)束后，組織有關(guān)人員驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。構(gòu)件的粘鋼質(zhì)量，采取非破損檢驗(yàn)。即外觀檢查鋼板邊緣溢膠色澤、硬化程度，以小錘敲擊鋼板檢驗(yàn)鋼板的有效粘結(jié)面積。錨固區(qū)有效粘結(jié)面積不小于95%，非錨固區(qū)不小于90%。
（11）、表面防腐處理――外部粘鋼加固鋼板，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理:
?、?nbsp;鋼護(hù)套頂板防腐處理要求：鋼板表面噴砂除銹SA2.5級(jí)→涂四層防腐材料（底漆：一道無(wú)機(jī)富鋅漆厚70微米，中間漆：二道環(huán)氧云母氧化鐵2×60微米，面漆：一道聚氨脂50微米）；
?、?nbsp;其余鋼板防腐處理要求：直接在外層包裹聚合物砂漿防腐并改善外觀效果?？稍阡摪灞砻娣鬯⑺嗌皾{保護(hù)，如鋼板面積較大，為了有利于砂漿粘貼，可粘一層鉛絲網(wǎng)或點(diǎn)粘一層豆石。并在抹灰時(shí)涂刷一道混凝土界面劑。水泥砂漿的厚度：對(duì)于梁不應(yīng)小于20mm，對(duì)于板不應(yīng)小于15mm。
4 施工質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)收要求
?。?）、施工開(kāi)始前，應(yīng)確認(rèn)粘鋼灌注膠粘劑產(chǎn)品合格證和質(zhì)量驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，其各項(xiàng)性能應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
?。?）、拆除臨時(shí)固定設(shè)備后，應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘結(jié)鋼板，從音響判斷粘結(jié)效果或用超聲波法探測(cè)粘貼密實(shí)度如錨固區(qū)粘結(jié)面積少于90％，非錨固區(qū)粘結(jié)面積少于80％，則此粘結(jié)件無(wú)效，應(yīng)剝下重新粘結(jié)。如有個(gè)別空洞聲，表明局部不密實(shí)，須再次高壓注膠方法補(bǔ)實(shí)。對(duì)于重大工程，為了真實(shí)檢驗(yàn)其加固效果，尚需抽樣進(jìn)行荷載試驗(yàn)，一般僅做標(biāo)準(zhǔn)使用荷載試驗(yàn)，即在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下，加固結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開(kāi)展應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的使用要求。
5、結(jié)語(yǔ)
?。?）粘貼鋼板加固橋梁是一項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)、行之有效的橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)方法，與其他加固方法比較，有著自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。橋梁粘鋼加固一定要嚴(yán)格保證施工的精度。
?。?）在粘合鋼板時(shí)采用錨固螺栓固定鋼板，較一般粘貼方法減少了鋼板支頂這道工序，施工難度大為減少，待灌入的鋼板粘結(jié)劑固化后，螺栓和粘結(jié)層共同傳遞混凝土與鋼板之問(wèn)的剪應(yīng)力及其它內(nèi)力，充分考慮整體受力問(wèn)題，可有效防止粘結(jié)層和混凝土板之間的界面出現(xiàn)撕裂破壞、鋼板剝離現(xiàn)象，從而使整個(gè)受力體系更為合理、可靠。
(3) 粘結(jié)劑采用灌注法注入鋼板和混凝土板之間的空隙，較傳統(tǒng)施工中將粘結(jié)劑涂抹在混凝土表面和鋼板面上再進(jìn)行粘貼的施工工藝，能更好地適應(yīng)混凝土構(gòu)件。
（4）本項(xiàng)目除了采用高壓粘貼鋼板加固外，還綜全采用了其它的方法進(jìn)行維修加固，整個(gè)工程在不重新設(shè)計(jì)和改造的情況下，用小小的維修費(fèi)就保持原來(lái)的結(jié)構(gòu)和交通狀況，相當(dāng)于節(jié)省重建費(fèi)用的80%左右，效益明顯。
