分离立交桥桥台肋板裂缝加固处理施工技术

2011-08-15闫成柏张永山

黑龙江水利科技 2011年4期

闫成柏，张永山

(黑龙江省水利四处工程有限责任公司，黑龙江牡丹江157000)

1 前言

我公司在承建鹤大公路牡宁段扩建工程建设项目中，有两座分离桥K503+647.74、K519+606.5发现桥台盖梁下肋板，有宽最大达30 mm，长最长达2.2 m的裂缝，远远超过混凝土桥涵规范要求。通过分析产生裂缝原因后，在桥梁升高改造施工中制定了对现有裂缝补强和加固处理措施。决定第一步实施裂缝修补，第二步黏贴钢板。

2 裂缝修补

采用压力灌注法修补裂缝，灌浆材料采用专业生产厂商生产的改性环氧树脂灌缝胶，沿混凝土裂缝凿凹槽钻孔并均匀埋设灌浆嘴，用环氧水泥砂浆封堵裂缝表面，采用高压专用灌浆泵进行灌注环氧树脂胶直至充满缝隙。待环氧树脂胶凝结固化后将裂缝结构黏合形成整体，恢复结构应有强度和受力性能，同时防止钢筋锈蚀。

2.1 灌浆材料

采用“改性环氧树脂灌缝胶”，本品为混凝土微细裂缝灌浆处理专用胶，适用于灌注≥0.05 mm的结构性微细裂缝和较宽结构性裂缝。可用于干燥或潮湿环境下，具有收缩小、强度高、韧性好、适应性强等特点。其主要力学性能技术指标如下:

混合后黏度:180±25 MPa·s/20℃;抗压强度≥65 MPa;拉仲强度≥27 MPa;黏结强度≥3 MPa。

灌浆材料满足《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22－2008中4.7.1条“裂缝修补用胶的安全性能指标”的要求。

2.2 灌浆设备

采用DM－512型微型电动高压灌浆机进行，适用于灌注环氧树脂灌缝胶。配专用高压管、手柄开关阀组、牛油头、灌浆咀等，具有灌注压力大并能够持压、操作方便、灌注速度快、安全等特点。

2.3 灌浆施工

2.3.1 凿槽、钻孔并清理裂缝

首先将裂缝两侧各3 cm范围的混凝土凿2～3 cm的凹槽，底面应平整。然后沿裂缝中央均匀钻孔以埋设注浆咀，间距30 cm，孔径10 mm，孔深10 cm，当裂缝宽＞10 mm能直接安放注浆嘴时，可不用钻孔。最后清理裂缝、凹槽及钻孔内的残渣及粉尘，先用钢钎凿除松动的混凝土块及残渣，再用压缩空气吹，高压水枪冲洗，必须清理干净、彻底。

2.3.2 安设注浆咀、封闭裂缝

裂缝内的水分完全风干后，在钻孔及宽度＞10 mm的裂缝中安放注浆咀，间距30 cm，用绵纱蘸丙酮溶液擦干凹槽内混凝土面，配环氧水泥砂浆将凹槽填平封闭裂缝。注意用环氧水泥砂浆填缝一定要抹平、压光，不宜高出两边的混凝土面，以利于黏贴钢板。配制水泥砂浆的步骤:

第一步配制环氧树脂胶。环氧树脂胶采用E44环氧树脂、T31固化剂、二丁脂增塑剂、丙酮稀释剂按下列比例掺配而成:E44 型环氧树脂:二丁脂∶丙酮∶T31=10∶1∶1∶3。

以上比例为质量比，采用1 kg天平称量。称量时盛放各种溶液的容器用500 mL烧杯并不得混用。E44环氧树脂溶温下呈现凝胶状，使用前需加热到60℃ ～80℃变为液态时方可使用。混合后要搅拌均匀。

第二步配制水泥、砂混合物。砂采用干净的粒径＜2 mm并烘干的细砂。水泥采用PO42.5，其作用是作为砂的细骨料填充孔隙的作用。水泥∶砂的比例为1∶2。

第三步配制环氧水泥砂浆。环氧树脂胶:(水泥+砂)=1∶3～1∶4，以稠度有利于抹面操作为最佳，混合后搅拌要均匀。

封闭裂缝固化2 d后用压缩空气检查密封效果，若有泄漏重新用环氧树脂胶密封。

2.3.3 灌浆施工

用微型电动高压灌浆机向裂缝内灌注灌缝胶。压浆位置选择在最低注浆咀上，当相邻注浆咀冒出浆时，持续压3～5 s后停压，从下一注浆咀注浆。按此顺序直到向最高处注浆咀注浆后，灌浆压力达到0.4 MPa持压3～5 min即可停止。环氧树脂灌缝胶分为A、B两组，使用时严格按说明书要求的配比混合，在电动高压灌浆机的搅拌桶内用100～300 r/min的转速搅拌至色泽均匀后使用。每次配胶量不超过2 kg，随用随配。灌浆结束用稀释剂清洗压力泵、容器。现场施工人员一律配戴护目镜、戴橡胶手套、穿长裤长袖防护服。

3 黏贴钢板

3.1 作用

在桥台肋板两侧裂缝位置混凝土表面，采用环氧树脂胶及锚固螺栓黏贴5 mm钢板。其作用是:能保证混凝土和钢板作为新的整体共同受力，而且能充分的发挥黏贴钢板的强度，封闭黏贴部位加固构件的缝隙，约束混凝土的变形，从而有效地提高肋板的刚度与抗裂性。

3.2 钢板、锚固螺栓、环氧树脂胶

钢板采用3号钢、厚5 mm并无锈蚀的钢板。根据每座桥台的肋板裂缝位置、长度、宽度不同，加固风板的尺寸也不同。其中K503+647.4分离立交桥:

0#桥台黏贴钢板的尺寸:1600×800×5 mm，共计4块。

4#桥台黏贴钢板的尺寸:400×400×5 mm，共计4块。

K519+990.5分离立交桥:

0#桥台及4#桥台黏贴钢板的尺寸:1500×1000×500，共计8块。

黏贴钢板的位置:沿每个肋板的外缘为钢板长边的外边缘，上端钢板的短边紧贴盖梁底。

锚固螺栓布置:距离钢板边缘5 cm(或10 cm)，排距、间距均为20 cm。采用M120×10 mm膨胀螺栓并加环氧树脂胶双重锚固方式。其作用一方面是在黏贴钢板时有效加压，另一方面还可帮助钢板克服剪力，有利于黏贴的耐久性。

黏钢板用加固胶采用专业生产厂商生产的环氧树脂胶，具有强度高、耐久性好，并具有一定弹性等优点。其力学性能满足公路桥梁加固设计规范JTG/TJ22－2008第4.6.2条“底胶安全性能指标”的有关规定。

3.3 钢板黏贴施工

3.3.1 表面处理及钻孔

包括混凝土和钢板两者的表面处理及钻孔。

混凝土表面处理及钻孔:首先在肋板的两侧放样出钢板的黏贴位置，用角磨机打磨混凝土表面1～2 mm深使其露出新鲜混凝土，边打磨边修平，随时用铝合金平整度尺检查其平整度，控制其平整度≤0.5 mm。然后放样锚筋位置用电锤钻孔，钻孔深度10 cm。若碰到钢筋，可根据现场情况，适当调整一下钢板或锚筋的位置，继续钻孔。最后清理孔内及混凝土表面的粉尘，先用压缩空气吹干净孔内及混凝土表面的粉法，后用绵纱蘸丙酮将孔内及混凝土表面擦拭干净。

钢板的表面处理及钻孔:首先将钢板黏贴面的表面用角磨机打出金属光泽，使刻痕的纹路平行于裂缝方向。然后按照肋板上实际锚筋的位置在钢板上钻孔。采用与钢板尺寸相同的纸板到混凝土面上画出实际钻孔的纸样，在钢板上比照纸样确定锚筋的位置进行钻孔。最后用脱脂绵沾丙酮将钢板黏贴面擦拭干净。

3.3.2 埋设锚筋

按前述方法配制环氧树脂胶。采用注射器向孔内灌注环氧树脂胶不少于孔深的2/3，将膨胀螺栓推入孔底，环氧树脂胶充满孔内，用加力板手强力旋紧螺帽直到扭不动为止，使膨胀螺栓胀紧、锚固。所有螺栓锚固完毕，及时清理流到孔外混凝土表面上的胶。凝胶后到完全固化前(或48 h内)避免扰动。

3.3.3 黏贴钢板

首先配制环氧树脂胶。环氧树脂胶分为A、B两组，使用前按说明书的要求混合在一起，用转速为100～300 r/min的轴式搅拌机搅拌，至色泽均匀为止。然后用刮刀将配置好的胶同时涂抹在已处理好的混凝土表面钢板黏合面上。可多刮几遍胶达到所需厚度(1～3 mm)，使中间厚，边缘薄。然后将钢板黏贴于预定位置上，拧紧螺栓，施拧的顺序是由中间向周边，逐步拧紧，用锤子边敲边拧，使胶刚好从钢板边缘挤出为度。钢板黏贴后，用铁锤沿贴面轻轻敲击，如无空洞声，表示已黏贴密实。否则应剥下钢板补充并重新黏贴。所有操作均在胶的适用期内完成。

3.3.4 固化

环氧类黏结剂在常温下固化，外界环境温度保持在20℃以上，固化时间7 h。若外界环境温度低于15℃，采用人工加温，一般用红外线灯加热。固化期间，桥上应封闭交通，不得对钢板有任何扰动。

3.3.5 防腐处理

钢板的外露面应进行防腐处理。用角磨机清除钢板外表面油污和铁锈，涂两层红丹底漆和一层防锈漆。