橋梁承臺加固處理
2016-09-18
1 橋梁概況
臺河溝橋為河北與北京房山區(qū)交界處的一座鄉(xiāng)村公路跨河橋，該橋長22m，結(jié)構(gòu)形式為2-7.5m的鋼筋混凝土寬腹T梁橋，橋面寬度5.0+2×0.25m，重力式橋臺，單柱墩。建成年代1990年，荷載等級汽車-10。
2 橋梁存在問題
該橋2010年以前為常年有水狀態(tài)，以后逐漸枯竭。2013年5月，該河道露底，墩柱承臺整體浮出水面，承臺長3m，寬3m，高1.2m。養(yǎng)護人員在巡檢中發(fā)現(xiàn)承臺四面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，開裂嚴(yán)重，并及時上報。經(jīng)檢測，最大裂縫寬度2mm，位于承臺上游迎水面;主要裂縫寬度多集中在在0.2～1.0m之間，深度大多已透過保護層，接近主筋位置，裂縫表面呈不規(guī)則幾何形狀。
3 病害原因分析
通過查閱以前的施工文件，結(jié)合現(xiàn)場情況的調(diào)查分析，認(rèn)為造成該情況的要原因是：
（1） 承臺混凝土施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格。體現(xiàn)在混凝土表面掛漿、淺蜂窩、麻面較多，分層澆筑界限明顯。
（2） 混凝土中存在堿骨料反應(yīng)。鑿開裂縫處混凝土，發(fā)現(xiàn)混凝土石子周圍出現(xiàn)乳白色反應(yīng)環(huán)，裂縫中夾雜有黑色的堿硅凝膠，屬于明顯的堿骨料反應(yīng)。
因素（1）在混凝土施工中完成后，易使河中的水進(jìn)入混凝土淺表層裂縫，在自然環(huán)境反復(fù)凍融的影響下，造成混凝土開裂。
根據(jù)取得的混凝土塊料分析，承臺混凝土的骨料存在堿含量超標(biāo)的情況。而在臺河溝橋的建成年代，混凝土單方堿含量的控制并不嚴(yán)格，因此出現(xiàn)此種情況并不意外。堿骨料反應(yīng)一般認(rèn)為是含有氧化鎂、硫酸鹽的骨料遇水緩慢膨脹而破壞混凝土結(jié)構(gòu)的一種現(xiàn)象，這類病害的發(fā)展是由表及里的，與外界潮濕空氣由表面通過毛細(xì)孔逐漸滲入有關(guān)。臺河溝橋承臺所處的水環(huán)境給這種病害的出現(xiàn)提供了外在的便利條件，導(dǎo)致了承臺混凝土結(jié)構(gòu)病害的產(chǎn)生。
4 處理措施
現(xiàn)場觀測，橋梁中墩墩頂、支座、橋面高程等均未發(fā)現(xiàn)偏移或異常變位。因此，設(shè)計單位提出了對舊承臺做混凝土套箍，并在承臺表面橫向采用兩道混凝土“扁擔(dān)梁”的方式進(jìn)行加固的處治方案。
5 加固方案
5.1 對舊承臺混凝土植筋，綁扎新的鋼筋骨架，順橋方向前后均加寬30cm;橫向左右各加寬1m，在橫向加寬50cm位置預(yù)埋4束無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉鋼束;承臺加高20cm。
5.2 承臺混凝土套箍完成后，施做鋼筋混凝土“扁擔(dān)梁”，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。
5.3 承臺加固示意圖
6 施工工藝及要求
6.1 施工季節(jié)為河道枯水期，采用土袋圍堰，并抽盡圍堰內(nèi)存水。
6.2 承臺基礎(chǔ)為巖石，根據(jù)施工范圍，清理出作業(yè)空間并保持干燥。
6.3 根據(jù)檢測出的承臺混凝土裂縫深度，標(biāo)刻出承臺四周已開裂的混凝土的范圍。人工使用風(fēng)鎬將承臺表面劣化的混凝土清除（厚度不小于3cm），露出堅實的混凝土面。
6.4 錨筋施工
（1） 設(shè)計植筋為Φ18Ⅱ級螺紋筋，錨固膠采用愛牢達(dá)XH111A/B。
（2） 植筋施工方法
1） 彈線定位。根據(jù)設(shè)計圖的配筋位置及數(shù)量，錯開原結(jié)構(gòu)鋼筋位置，標(biāo)注出植筋位置。
2）鉆孔。用沖擊鉆鉆孔，成孔直徑為22mm，孔深不小于10d（180mm）。鉆孔過程中，鉆頭始終與鉆進(jìn)面保持垂直。
3）清理鉆孔。先用硬毛刷伸至孔底，來回反復(fù)抽動，將灰塵、碎渣帶出，再用高壓干燥空氣吹出孔內(nèi)浮塵，吹完后用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內(nèi)壁。
4）注膠。將錨固膠灌注于鉆孔中，灌注量不小于孔深的3/4。
5）插入錨筋。錨筋插入前須清除表面污物，插入深度要達(dá)到孔底。將孔口溢出的錨固膠清理干凈，先用鋼刷清除，再用丙酮擦干、拭凈。
6）固化養(yǎng)護。植筋膠在常溫下完成固化，固化養(yǎng)護時間不小于48小時。其間，避免擾動錨固鋼筋，孔位周圍保持干燥。
7）植筋抗拔力檢測。在承臺次要部位，按施工要求選取3組植筋進(jìn)行拉拔檢測實驗。當(dāng)拉拔試驗鋼筋屈服強度大于300Mpa時，鋼筋出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，繼而拉斷，則證明植筋抗拉拔強度合格。
6.5 承臺混凝土套箍施工
（1） 按設(shè)計要求綁扎套箍鋼筋骨架，并與植筋連接牢固。
（2） 預(yù)埋設(shè)“扁擔(dān)梁”預(yù)應(yīng)力管道及鋼束，預(yù)設(shè)承臺套箍與“扁擔(dān)梁”相連的預(yù)留筋。
（3） 澆筑承臺套箍混凝土。
1）混凝土材料要求：混泥土單方堿含量小于3kg，抗凍融F>200，抗?jié)B大于S6級，抗壓強度等級C30。
2）混凝土澆筑采用分倉整體澆筑，縮短澆筑間隔時間，充分振搗，外露面保持光滑，平整。
（4） 承臺混凝土養(yǎng)護?；炷帘砻娌捎煤駸o紡布苫蓋，在整個養(yǎng)生期間灑水養(yǎng)生，保證溫濕度要求，養(yǎng)生期不少于14天。
7 施工觀測
為確保工程質(zhì)量，在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置控制點，對承臺套箍縱橫向位置、頂面高程及“扁擔(dān)梁”預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前后的變化進(jìn)行監(jiān)測，便于隨時掌握控制施工狀況，能夠及時采取處置措施。
8結(jié)束
通過加包混凝土套箍，增強了墩柱承臺的穩(wěn)定性和抗侵蝕能力，張拉“扁擔(dān)梁”預(yù)應(yīng)力束，加強了新舊承臺的連接，提高了承臺的加固整體效果。臺河溝橋于2013年7月初開始施工，8月中旬完成加固工作。經(jīng)過1年多的觀察，承臺混凝土未出現(xiàn)裂縫，亦未發(fā)現(xiàn)新的侵蝕現(xiàn)象，說明加固方案和施工工藝控制是有效的。這為今后類似橋梁病害的治理提供了一定的借鑒。
參考文獻(xiàn)：
[1] 臺河溝橋加固施工設(shè)計文件.
[2] 混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程（JGJ145-2013）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.
