灌浆法在桥梁修复加固中的应用与案例分析

2016-11-18蔡燕娟

城市道桥与防洪 2016年4期

关键词：注胶灌浆桥梁

蔡燕娟

（上海城西城建工程勘测设计院有限公司，上海市 201199）

灌浆法在桥梁修复加固中的应用与案例分析

蔡燕娟

（上海城西城建工程勘测设计院有限公司，上海市 201199）

基于城市多数桥梁均已出现不同程度的受损情况，必然对其进行修复工作，以上海市的邱泾港桥为例，简要分析桥面铺装、桥梁伸缩缝、人行道等桥梁细节的布置与设计，细致分析桥梁破损部位的修复加固方式，并提供相应的施工步骤与注意事项，进一步延长桥梁的使用寿命，增强桥梁的使用品质。

桥梁；破损修复；加固方法

0　引　言

桥梁施工过程中，由于模板变形、混凝土振捣密实度未达要求、所用材料不符合规范等致使桥梁混凝土变形，且加之桥梁修建年代久远，温度应力也是混凝土变形的原因之一，最终造成混凝土出现裂缝、麻面或蜂窝等问题现象。一旦出现以上缺陷需立即开展修复工作，否则将对混凝土结构的耐久性构成极大的损害，缩短桥梁的使用年限，甚至还会埋下安全隐患。

1　桥梁特点及改建的一般原则[1,2]

1.1旧桥梁特点

旧桥梁由于施工年限久远，所使用的技术工艺等级较低，旧桥梁在修建时普遍缺乏稳定的路基，对于较差的路基与地基土质并未进行有效的处理，且结构厚度单薄，路面材料也已经趋于老化。因此未达到填土所要求的路基高度，加之排水设施不完善甚至是堵塞的情况下，降低路面、路基的稳定性的现象屡见不鲜，严重威胁到桥梁的使用寿命。

1.2旧桥梁的常见病害

桥梁的常见病害包括蜂窝、麻面、露筋、钢筋锈蚀、结构性裂缝与非结构性裂缝等，产生蜂窝与麻面的原因在于施工工艺控制不严，其一是混凝土配合比中集料特别是粗集料的级配没有形成连续级配，致使混凝土集料之间分布较大的孔隙。其二是混凝土拌合的和易性较差，对混凝土的施工施工质量带来一定影响，和易性较差的混凝土，容易产生粗细集料分离，严重影响混凝土的施工质量。其三，混凝土振捣不合理，也会影响混凝土的施工质量，振捣不足混凝土难以密实会产生孔洞；振捣过度使混凝土产生离析，造成粗细骨料分离。出现露筋的原因在于保护层垫块布设时不够牢靠，振捣阶段的垫块位移使模板紧贴钢筋，最后造成露筋。结构性裂缝是由强大的外荷载造成的，裂缝分布和外力荷载作用点相对应，减弱桥梁的结构承载能力。非结构性裂缝是由于气温多变、混凝土收缩或地基的不均匀沉降等因素造成变形，严重时结构构件内部将会自主产生一定的自应力，当自应力大于混凝土自身的拉应力时就产生了裂缝。

2　灌浆法概述

灌浆法是适用于土木工程各个领域的一种常见修复手法，以液压、气压和电化学原理为基础，将某些具有固化作用的浆液注入到孔隙或裂缝中，使之恢复到原先的地基物理力学，具有堵漏、防渗、加固和纠正建筑物偏斜等作用。

按照灌浆工艺来划分共有填充灌浆法、压密灌浆法、渗透灌浆法、电动化学灌浆法这四种方式，下面将就这四种方式展开简要的阐述。

填充灌浆法主要适用于桥梁施工中出现的较大裂缝，桥梁结束施工后或由于地下溶洞导致地质性坍塌，此时采用填充灌浆法将有助于恢复原先的桥梁结构。

压密灌浆法主要适用于隧道工程中，以高压注射的途径将浓度极高的浆液灌注至岩缝之中，同时灌浆管端部也会形成浆泡，在直接作用的灌浆压力下，浆泡能够顺利进入岩缝中，此类方法的浆液一般是脉状或条形状的胶结层。

渗透灌浆法主要适用于桥梁地基或隧道侧壁的维修，以渗透的方法使浆液成为岩土地层或孔隙裂缝的填充物，并使之逐步凝结，从而进一步加强岩土层的强度与硬度。

电动化学灌浆法主要应用于桥梁基础的加固，在需要加固的岩层底层插入两个正负电极，正极一端接入带灌浆孔的金属管，并与电源正极接通，另一端与电源负极相接，压力注入和电渗方向均与正极相一致。在电渗作用下，孔隙裂缝中的参与水分将由正极流往负极，此时中层通电区域的水分减少，形成了渗浆通道，浆液随着通道在地层形成结层。

3　案例分析

3.1工程概况

邱泾港桥位于闵行区光中路靠近中春路约250 m，该桥东西走向，邱泾港桥跨越邱泾港与河道正交。该桥为三跨简支空心板梁桥，桥梁上部结构跨径组合为三跨6 m+8 m+6 m，桥面总宽为16.6 m，桥墩采用混凝土重力式桥墩。桥梁横断面：0.3 m（栏杆）+2.0 m（人行道）+12.0 m（车行道）+2.0 m（人行道）+0.3 m（栏杆）=16.6 m，邱泾港桥桥梁横断面见图1。针对桥面横坡，车行道横坡采用双向坡2.0%（向外），人行道横坡采用内侧单向坡1%（向内）。

该桥建于上世纪90年代初，至今运营已达20 a，桥梁设计资料、施工资料均缺失。根据《光中路邱泾港桥结构安全评估报告》，邱泾港桥评定为B级，主要承载能力基本功能使用要求，但局部构造和附属需要进行修复，尤其是桥面铺装，需要及时进行修正。

3.2桥梁总体设计

针对桥梁布置，为确保桥梁的结构安全，正常运营，减少交通隐患，根据《光中路邱泾港桥结构安全评估报告》，邱泾港桥拟采取如下加固设计方案：

（1）拟保留下部结构及基础，保留上部预制板梁。

（2）对桥梁裂缝进行灌浆修补，对锈蚀钢筋采用除锈封闭处理，对爆裂混凝土采用涂抹表面修补砂浆进行修补。

（3）桥面系拆除重建。为避免对原板梁和饺缝有损伤，可采用专业机械切割凿除原水泥混凝土桥面铺装，保留原有铰缝钢筋，新铺筑80 mmC40防水钢筋混凝土+5 mm特种环氧防滑磨耗层。

（4）对两侧伸缩缝进行更换，采用RG-80型型钢伸缩缝，具体将原伸缩缝拆除，进行必要的清洗，伸缩缝改建示意见图2。用电锤钻孔，钻孔内纵向布置3根，植入Φ12钢筋，长度为12 cm。将新伸缩缝与植焊接，并将新型伸缩缝安装牢固，需对桥台后靠背打碎重新以钢纤维混凝土浇筑。

（5）重新翻建桥梁人行道结构，桥梁侧石予以更换，采用C30混凝土现浇30 cm宽侧石。人行道结构为4 cm的城市面砖、2 cm的M10水泥砂浆外加8 cm的C30人行道板。

图1　邱泾港桥桥梁横断面图（单位：mm）

图2　伸缩缝改建图（单位：mm）

3.3方案的补充与完善

经过观测桥梁改造施工现场后，发现桥梁下部结构依然可以利用，上部简支板梁若表面凿除8 cm铺装，恐难保证原板梁和铰缝不受损伤。且考虑到原铰缝钢筋尚需在新铺装钢筋上再弯折，新增5 cm沥青铺装层荷载，另外换用80型型钢伸缩缝还需增设锚筋，因此建议废除上部板梁，按照现行规范和荷载等级更换上部结构。经综合分析，将采用填充灌浆法修复桥梁混凝土现有问题。

4　灌浆施工工艺

4.1灌浆材料的选用

该工程修复混凝土缺陷所采用的灌注材料为型号BL—GROUT和101胶封缝材料，经试验，其修复的混凝土都满足抗拉和抗压强度的相关标准，是修复桥梁混凝土裂缝的理想材料选择。

4.2灌浆法施工过程

4.2.1技术要求

对结构上、下部存在的所有可见裂缝进行封闭处理，对于裂缝宽度fw≥0.15 mm的裂缝采用灌注胶进行灌缝处理；灌缝胶和封缝胶需由生产厂家直接提供成品，不得自行配制；裂缝灌缝在注入过程中始终保持0.2～0.4 MPa的压力，修补材料注入到宽度仅0.02 mm的裂缝端。

4.2.2裂缝的检查与标注

对裂缝情况进行复核，绘制裂缝分布图，并标出裂缝的位置、宽度、长度，分类统计并经现场监理工程师检查或确认，要将主裂缝附近的细微裂缝标出，防止遗漏。

4.2.3裂缝表面处理

对裂缝表面进行清理工作首先采用钢丝刷沿裂缝走向约5 cm范围的宽度清除混凝土表面杂质；用锤子和钢钎剔除两侧疏松的混凝土块和砂粒等粘附物，露出坚实的混凝土表面；用高压空气吹去缝隙内的杂质和浮尘，用丙酮去除混凝土表面的油污，如缝内潮湿，要等其充分干燥，必要时可用喷灯烘干。

4.2.4粘结注入座和密封裂缝

根据封缝胶的比例调制制好封缝胶，搅拌均匀，用抹刀将少许胶刮在注胶座底面的四边，将注胶座固定在混凝土上。注入座的布置应沿缝的走向，每20～30 cm布置1个；裂缝分岔处的交叉点应设置一个注胶座；对于贯穿性裂缝，可在一侧布置注入座，另一侧完全封闭；缝宽较大且缝内通畅时，可以按每米2个的密度来布置；安装完注胶座后，待胶固化一段时间，防止注胶座滑移。用封口胶将裂缝表面密封，封闭宽度30～50 mm左右，封缝胶中间厚度约5 mm，边缘厚度约2 mm，呈弧形，与注入座衔接的地方要特别注意密闭。封缝完成后，让封口胶自然固化约3～5 h，注意固化过程中不能碰触注胶座，防止注胶座滑移影响注胶效果，也不能有其他杂质混入胶体内，影响胶体质量。

4.2.5注入灌注胶

壁可法灌封是将注射器的连接端安装在注胶座上，把卡口部分的两扣卡紧，用力均匀不要过大，以免损坏注胶座的颈部，注意使橡胶密封圈处于正常位置，同一条裂缝上的注入器应按照由下而上的顺序安装；按顺序连接工具，螺纹配合处用生料带缠绕密封；预估一次注射的胶的用量，一般情况下，调和好的胶放置时间不能超过45 min。将灌注胶的A、B成分按比例调和搅拌均匀，。将混合好的胶装入黄油枪，盖好盖。将黄油枪倒置，打开阀门，推动黄油枪活塞，排除系统中的空气。当过滤器中有胶流出时，将它连接到注入器的注入端，卡紧卡口，慢慢推动黄油枪的活塞，开始注入，注入是速度要轻缓，一般3 s、5 s要停顿一下，每次停顿时间约3～5 s，以利于裂缝内的空气排出，和胶液向混凝土内部渗透。每次推动都要达到活塞的尽头，当橡胶管膨胀至充满限制套时停止注入。一个注入器注完后，移到下一个注入器继续注入。水平走向的裂缝从一端开始逐个注入，倾斜或垂直走向裂缝要从较低一端开始向上推进，如果注入器膨胀后收缩较快，说明该处裂缝深，缝内空间大，要补灌，直到能保持膨胀状态。

4.2.6检查灌注情况

对于灌注质量的检查，一是计算所注入的胶体剂量是否与计算值相符，观察是否有漏注或异常情况，确保所注射的裂缝密实性，发现缺陷应及时补救，以确保工程质量。二是采取钻芯取样的办法，检查封缝是否已经灌注饱满。