桥面铺装病害检测与加固

徐红玲　蒋兰兰

摘要:以某高速公路桥梁桥面铺装出现的病害情况为依据,论述桥面铺装病害的检测方法并分析病害产生原因,提出维修加固设计方案及施工工艺和方法。

关键词:桥面铺装病害检测加固

1 概述

桥面铺装层与面板、伸缩缝一起,都直接承受车轮荷载的作用,应力集中显著。但常常会因为施工不当、混凝土本身老化等方面的原因,致使结构产生不同程度的病害,如开裂,剥离等,由于桥面铺装层的破损,会引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利影响。

2 病害标准:《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JTJ/23-92;《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规

程》CECS02:88。

2.1 检测目的与内容

使用钻孔取芯机、数显回弹仪、超声波测试仪等设备,对该桥梁桥面铺装和空心板顶板进行混凝土质量检测,评价其质量状况,提出修补及加固设计。根据病害程度不同对上述桥梁桥面铺装和空心板进行,具体内容如下:

确定检测断面及测区;对桥面铺装钻孔取芯进行强度检测,并判断铺装与梁板间是否存在结合面;用超声仪和回弹仪检测桥面铺装层和空心板顶板强度;采用超声回弹综合法对点位间铺装混凝土整体进行测试;用超声仪检测空心板顶板的厚度。

2.2 检测原理

回弹法测定混凝土强度的大原理;回弹法是用一个弹簧驱动的重锤,通过弹击杆,弹击混凝土表面,测出重锤被反弹回来的距离,以回弹值作为与强度相关的指标,来推定混凝土强度的一种方法。回弹值通过重锤在弹击混凝土前后的能量变化,反映混凝土的弹性性能和塑性性能。回弹法测区混凝土换算值可采用测区平均回弹值及平均炭化深度值查表取得,超声回弹综合法是指采用回弹仪测取测区混凝土回弹值和用超声仪测取混凝土声速值,采用经验公式推定混凝土的强度值。

2.3 超声法测定混凝土强度的原理

应用超声仪检测混凝土,采用能量转换的方法,即将电能通过压电换能器转换为超声能量,产生出超声波,当超声波在混凝土中传播后,为了度量超声波的各个声学参数,又将超声能量通过换能器转化为容易测量的电量,然后以放大处理,对电信号进行量测,利用脉冲波在技术条件相同(即原材料、配合比、龄期和测试距离一致)的混凝土中传播的时间(或速度)、接受波的振幅和频率等声学参数的相对变化,来判断混凝土的缺陷。超声脉冲波传播速度的快慢与混凝土的密实程度有关,对于原材料、配合比、龄期和测试距离一定的混凝土来说,声速高则混凝土密实,相反则不密实。

3 病害产生原因分析

通过测试,可以得出桥面铺装和空心板顶板发生病害的主要原因有以下几种。

部分混凝土强度施工中未达到要求;施工工艺不合理,浇筑铺装层混凝土前对空心板板顶面凿毛及清理做得不好,使铺装层与梁板之间未能紧密结合成整体,形成“两张皮”,在行车振动作用下发生破坏;空心板在预制过程中,由于操作不规范,致使空心板内模因过度振动而上浮,导致空心板顶板过薄,顶板钢筋保护层达不到应有厚度; 在铺装层施工过程中,由于振捣过度,造成粗集料沉在下层,砂浆浮在表层。在行车碾压及雨、雪水渗入腐蚀作用下将其表层压碎,从而造成坑槽和翻浆;因铺装层防水性能较差,冬季雨雪渗入空心板内,热胀冷缩而导致空心板顶板的破坏和底板裂缝的形成。

4 桥面铺装加固设计

根据检测结果及原因分析,确定应将桥梁进行全幅处理,凿除原沥青混凝土和水泥混凝土铺装层以及空心板顶板厚度小于6cm的空心板,加强度空心板顶板和桥面铺装强度,重新布设钢筋网,加密加粗钢筋,桥面铺采用40号防水混凝土,加强防排水设计。具体如下:

4 1 桥面铺加固施工步骤

凿除沥青面层及水泥混凝土桥面铺装,并清理干净;在空心板肋板上按20cm间距钻孔,孔深30cm,孔径16cm;用高压气泵将孔清理干净;严格按配方调配环氧树脂胶液,并做到随用随调;灌入调配好的环氧树脂胶液并植入直径12mm钢筋;用高压气泵或水枪将板顶浮土清理干净,以利于新旧混凝土良好结合;采用直径16mm钢筋布设钝角加强钢筋;重新采用直径12mm钢筋布设桥面铺装钢筋网;将植入的直径12mm钢筋与桥面铺装钢筋网牢固焊接;浇筑聚丙烯纤维混凝土,混凝土须采用低收缩配方,以减少收缩开裂。

4.2 空心板顶板厚度小于6cm的空心板顶板混凝土加固方案:

对于顶板厚度小于6cm的空心板应将顶板混凝土凿除,然后重新浇筑顶板混凝土。施工说明如下。

凿除空心板的顶板,一直凿到混凝土露出新茬,而且钢筋未锈蚀处;

凿除完毕后,对钢筋进行除锈处理。对锈蚀严重,已达不到设计要求的钢筋,应切除并按原钢筋直径进行焊接。钢筋焊接时,若采用双面焊方法,焊缝长度要大于5倍钢筋直径;若采用单面焊方法,焊缝长度要大于10倍钢筋直径。

在空心板内重新埋设内模,待浇筑铺装层凝土时一起浇筑空心板顶板。

4.3 如桥面漏水,全桥应加设排水

在重新浇筑的桥面铺装混凝土之上,铺设耐高温的140℃以上的防水卷材,然后再铺筑沥青混凝土面层。

在板底漏水处钻孔,排除空心板内积水,具体位置在施工过程中视实际情况而定。

此外,空心板底裂缝可使用SikaWrapHex-230C型纤维布进行加固。

5 主要施工工艺

在高速公路上进行施工,具有工程技术等级高,施工不断交等特点,因此可将料场、钢筋加工、混凝土拌制现场进行,旧桥桥面钢筋混凝土、沥青混凝土均采用人工凿除并清理干净,空洞内的废料及冰块清除干净,桥底钻孔放净存水,施工时为保证车辆顺利通行,采用半侧施工。如先封闭超车道和行车道,利用紧急停车带通车,待超车道和行车道施工完毕、混凝土达到设计强度后,开放超车道和行车道,在封闭紧急停车带车进行施工。

桥面铺装凿除后,清洗干净,把凿除的沥青混凝土全部运出场外,对有空洞的空心板及顶板过薄的空心板,均凿出新茬,对钢筋锈蚀严重部分进行更换,再接原设计断面重新放置芯模,与桥面混凝土一并浇注,对于空心板内存水,在底板跨中距板端1m处用探测仪进行观测定位后,再钻孔放水,并清理干净。为保证桥面尽快通车,配制聚丙烯纤维混凝土,掺和加剂;减水剂、流化剂、膨胀剂,严格按照设计和施工规范进行掺和,适当延长搅拌时间,便纤维在混凝土中充分均匀。采用人工运输,人工摊平粗整平,振捣棒配合平板振捣器振捣密实,利用滚压痕。混凝土试件现场同步养生,待强度达到设计要求方可进行下道工序。沥青混凝土采用人工摊铺,机械碾压,做到平整密实。

碳纤维布施工时首先用钢刷对裂缝处混凝土进行打磨,清除强度较低的混凝土浮皮、碎渣、使混凝土露出新茬,用环氧砂浆将裂缝抹平,并将粘贴碳纤维布处的混凝土紧密贴合,在施工及养生时间内限制行车速度。