碳纤维加固技术在汾河管线桥加固工程中的应用

2012-09-19王立文

太原城市职业技术学院学报 2012年12期

王立文

（太原市热力公司基建处，山西太原 030001）

一、工程概况

双塔西街跨汾河管线桥修建于20世纪90年代，桥长561.7米，桥面总宽10.7m，横向布置为3.5m(左侧护栏及管道设施)+5.0m（人行道）+2.2m（右侧护栏及管道设施）,是由西向东输送煤气、热力的“温暖桥”。该桥梁上部结构为钢架拱，由钢筋混凝土实腹段、弦杆、斜腿、桥面板、横隔梁、横系梁等组成；桥梁下部结构由支座、桥台、拱脚、盖梁、立柱、承台、灌注桩基等组成；支座采用板式橡胶支座。由于运行距今已近20年，桥体、桥面等均出现一定破损。为此，相关主管部门决定对该桥进行维修加固。

经过现场检测，该桥梁现存的主要病害情况大致分为桥面板纵向裂缝，以及桥上部和下部结构存在锈胀露筋或破损漏筋、全桥附属设施挑梁存在混凝土剥落露筋等问题。

经综合交通、环境、工程造价等因素考虑，确定放弃重建方案，采用碳纤维加固方案。

二、总体方案

（一）搭建加固平台

汾河管线桥维修加固主要分为上部结构、下部结构、桥面系和附属设施维修加固，难点是下部结构盖梁、桥面板的维修加固，特别桥下有水地段。下部结构盖梁、桥面板的维修搭设脚手架。搭设根据现场情况，脚手架搭设分两种情况：

1.地面已硬化地段

管线桥桥下已进行汾河治理地段，地面已硬化，维修加固时可在地面上直接搭设脚手架，脚手架横向间距1.5m，纵向间距1.5m，在脚手架上铺设木板。

2.地面未硬化地段以及汾河有水地段

汾河有水地段，因现汾河已进行治理，必须保护周围环境和水源，现场不适合进行导流，根据管线桥位于河道内的施工特点，采用吊架施工工艺，河道内桥下全部设吊架。吊架分吊挂系统、支承系统、平台、门式支架四部分，门式支架上承受施工人员、注浆机等施工机械，吊架施工具体布置如下图所示。

吊挂系统：吊挂利用拱肋上的吊钩，通过焊接φ16圆钢吊钩，每跨需长1.6m的6根，长2.4m的18根，钢筋吊钩上面用3.25t卸扣与拱肋预埋吊钩连接，下面穿过横梁钢管，钢管间采用扣件连接。吊钩处设扣件与横梁钢相管连接。钢管为外径48mm，壁厚3.5mm。

吊架横断面图

吊架立面示意图

支承系统：在河道内直接设钢管支承，沿桥方向每隔1.2m设一根钢管，沿河道每隔5m设钢管，钢管处设斜撑。

平台：纵向每隔1m横向每1.2m的钢管上满铺设25cm×5cm木板，四周设1.5m高安全网。

搭设好脚手架后，即可按照碳纤维加固的一般流程进行维修加固。

（二）加固区域混凝土表面清理

对混凝土破损部位，采用人工凿除法、气动工具凿除法或高速射水法将该处松散、破损、污损的混凝土清除干净，直至露出坚硬密实的基面，同时应注意保证该部位无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等物质。所有废弃物全部外弃，运距10km，其中吊架上废弃物需及时人工运到岸边集中收集。

（三）具体部位维修处治措施

1.混凝土裂缝

施工前对裂缝进行全面的检查，现场核实裂缝长度、宽度、数量等，并对裂缝进行编号，做好记录，绘制裂缝分布图；所有工序均搭设脚手架进行作业。

裂缝宽度＜0.15mm采用表面封闭法修补，涂刷专用环氧树脂进行封闭；裂缝宽度≥0.15mm时，采用压力注浆法修补。

2.混凝土表层缺陷修复

采用高标号（比修补部位混凝土标号高一级）的环氧砂浆对混凝土破损处进行修补恢复。

（1）在混凝土破损区域清理完成以及钢筋阻锈处理工作完毕后进行。

（2）在混凝土破损区域结合面刷抹环氧树脂和固化剂混合料。

（3）采用环氧砂浆对破损区域进行修补，要求修补后结构表面平整密实。

（4）环氧砂浆必须专人配比，随拌随用，必须在1小时（20℃）之内使用完毕。

（5）因为环氧砂浆不能立即成型，桥梁立面区域分两次进行抹制完成，桥梁仰面区域分四次进行抹制完成，并且需要支模型。

（6）补修区处于潮湿状态，采用风干机进行处理。

（7）做养护：应根据材料物理化学特性、修补厚度以及气候条件等因素做好养护工作。

（四）涂底胶

用专用刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后（固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准）再进行下一工序施工。一般固化时间为3-5天。

（五）找平

经过对混凝土裂缝以及混凝土破损表面的处理后，要求此表面必须光滑平整，因此可不进行找平处理。

（六）粘贴

按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布（除非特殊要求，碳纤维布长度一般应在3m之内）。粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后剥去离型纸，用特制工具沿纤维布方向反复滚压，目的就是使得去除粘贴部位气泡，并使底胶充分浸透碳纤维布。多层纤维布的粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥后方可进行下一层的粘贴。碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于100 mm，粘贴层数不超过为三层，同时碳纤维端部固定用横向碳纤维或粘钢固定。

三、总结

碳纤维加固技术已日趋成熟，并广为大众熟知，其特点在此不一一枚举。汾河管道桥采用碳纤维布加固技术加固，为政府节约投资（工程造价约78万元）、工期短（45天）、对交通影响小且经过检测各项指标均达到了设计标准；维修加固与拆除重建相比，资金仅相当于重建的30%，工期仅为重建的1/3，经济效益和社会效益显著。此次维修加固圆满完成了业主方在开工前提出的要求，为碳纤维加固技术的进一步普及起到了一定的推进作用。