高强钢丝绳聚合物砂浆加固技术在中山三桥加固工程中的应用

2021-04-10张得意

工程技术研究 2021年11期

张得意

广州市方阵路桥工程技术有限公司，广东广州 510220

1 工程概况

国道G105线中山三桥位于中山市石岐区，该桥全长819m，跨径组合为（12×16+4×30+55+80+55+4×30+12×16）m，桥面净宽13.84m，上部结构为主跨80m预应力T型刚构，引桥为30m预应力混凝土T梁及16m普通钢筋混凝土T梁，下部结构为双柱式桥墩，悬臂式盖梁，两根单排钻孔灌注桩式基础。引桥部分采用桥面连续，共分为四联，挂梁与T构搭接处设置伸缩缝。该桥设计荷载为汽车-20级、挂车-100。

2 16m T梁的主要病害及成因

2.1 主要病害

16m T梁主要存在较多露筋锈蚀现象，并有局部的混凝土破损，T梁腹板内有较多裂缝，翼板多伴有纵向裂缝。T梁腹板的裂缝形态主要有两种：一种是梁体跨中区域的竖向裂缝，部分呈U形，从梁底向上、向腹板延伸，裂缝宽度不超过0.2mm；另一种裂缝为近支座附近的斜裂缝，裂缝位于梁肋中部且基本上两侧对应，裂缝宽度基本不超过0.25mm，多处墩顶翼板存在渗水现象。

2.2 病害成因

16m T梁采用30号混凝土，主筋采用Ⅱ级钢筋，部分采用Ⅰ级钢筋，箍筋采用Ⅰ级钢筋。从承载能力极限状态正截面抗弯承载力验算结果来看，在T梁承载能力极限状态组合下偏载侧边梁跨中位置弯矩值最大，为2196kN·m，已十分接近正截面抗弯承载力2218kN·m，桥梁处于不利的受力状态，结构安全储备不足，应及时进行加固处理。从承载能力极限状态斜截面抗剪承载力验算结果来看，在原设计荷载组合下，部分梁体支点附近截面抗剪承载能力不足，不满足要求，需及时进行加固处理。

3 加固设计方案及施工流程

原设计中山三桥16mT梁腹板及底板采用粘贴钢板方法加固，此次取消对该桥的16mT梁腹板及底板的粘贴钢板加固工作，进行预应力钢丝绳+高强钢丝绳网片+高性能砂浆加固。施工流程如下：基底打磨处理；开槽黏钢，安装锚具；反力点设置；锚固端制作；涂刷界面剂；钢丝绳对称张拉。

4 加固材料及设备选型

（1）采用北京荣大兴业建筑材料有限公司生产的RM-Y预应力镀锌钢丝绳和高强度钢丝网片。钢丝绳类型公称直径为4.0mm，抗拉强度标准值为1670MPa，弹性模量为1.3×105MPa，张拉控制应力为835MPa，产品进场验收时应查看质量合格证书，保证产品质量，并对产品进行检查。

（2）高性能聚合物材料使用广州协宝企业发展有限公司生产的高性能砂浆，根据其材料特性，与主梁C45号混凝土相比，高性能砂浆弹性模量低于混凝土材料，但抗拉、抗压设计强度高于混凝土材料，为保守计算，高性能砂浆强度值按C45号混凝土计算，高性能砂浆采用I级标准。

（3）JZ400混凝土电动搅拌机为卧式搅拌机，可搅拌硬性、塑性、流动性、轻骨料混凝土和各类砂浆。

（4）S型传感器GNS-S02-2T。

（5）GNS-TX2图显式推拉力计。

5 施工要点

5.1 预应力钢丝绳张拉

根据设计要求，在每个T梁底部及侧面布设49根Ф4mm预应力钢丝绳，每批钢丝绳和锚具进场后，需取样到国家法定检验单位检验。具体施工要点如下：

（1）张拉操作步骤。初张拉（张拉力为0.2倍设计张拉力）→持荷5min→量测延伸量δ0→张拉并维持设计吨位→持荷5min→量测延伸量δ1→回油→量测延伸量δ2。

（2）基层准备。施工前封闭全桥交通，搭设施工平台，处理混凝土表面，按要求对该区域的混凝土缺陷和裂缝进行修补。清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土至完全露出结构新面。钢丝绳网片施工前，全面清洗已凿毛处理的梁面，保证梁面清洁。

（3）端部锚具的制作。按照设计图纸进行端部锚具的制作，锚座采用Q235钢板。该工程预应力钢丝绳张拉为每片梁底面两组钢丝绳交错布置，一组为7条，另一组为6条，相互错开11.3mm；侧面两组钢丝绳交错布置，一组为9条，另一组为9条，相互错开10mm。为保证预应力钢丝绳张拉力值准确及考虑锚固施工的方便，锚座采取两种形式，固定端采用开孔并套入微调中空螺栓，张拉端采用开口形式。锚具按设计尺寸加工制作，然后将其焊在锚座钢板上。

（4）端部锚座的固定。按照图纸要求，对T梁进行测量、复核数据，确定锚板位置，对锚板位置进行凿毛刻槽处理，刻槽深度满足设计要求，宽度满足锚固钢板的尺寸要求。把混凝土表面打磨成粗糙面后钻孔植筋，固定锚固板位置，封闭锚固板四周，预留灌胶管道，待黏钢板凝固后，灌入灌钢胶，等灌钢胶凝固达到设计强度后，进入下一道工序。

（5）预应力钢丝绳下料与挤压锚头的制作。严格控制预应力钢丝绳的下料长度，根据图纸要求长度及预留的锚固长度来确定预应力的钢丝绳长度，根据材料进场时进行的3组试验确定预应力钢丝绳的实际伸长量，将无应力的预应力钢丝绳的长度减去预应力钢丝绳的伸长量即可得出钢丝绳的实际长度，下料长度应控制在3mm以下。

（6）预应力钢丝绳的张拉与锚固。钢丝绳张拉过程中要密切注意每根钢丝绳的张拉应力的变化，不允许出现张拉应力过大或过小，确保在设计规范的误差范围内进行张拉。钢丝绳采用伸长量与张拉应力双指标控制，伸长量误差范围在±6%以内。在张拉过程中不允许出现断丝，一旦出现断丝，必须更换新的钢丝绳。在进行聚合物砂浆施工前，检查预应力钢丝绳的张紧度，如发现有松弛的，立即通过微调螺栓进行调节，以保证张拉应力；如微调螺栓没有效果，则进行重新张拉或更换钢丝绳。

5.2 T梁钢丝绳网片+高性能砂浆加固

在挂梁梁端下部采用高强钢丝绳网片、聚合物砂浆进行加固，具体施工要点如下：

（1）测量放线。按设计要求准确放出钢丝绳网片的具体位置、尺寸，误差应满足设计和相应规范要求。

（2）结构物表面处理。处理设置钢丝绳网片区域内的混凝土表面，并按要求对该区域的混凝土缺陷和裂缝进行修补。

（3）设置高强不锈钢绞线网片。按设计要求并结合现场复核的实际尺寸裁剪钢丝绳网片，把下料的钢丝绳网片端头用专业夹具进行连接固定，压紧锚头，然后进行网片挂贴。挂贴时先将一端固定，另一端通过张紧器张紧后用固定销钉固定，然后用固定销逐根从头到尾钻孔锚固钢丝绳网片的各节点，间距为20cm。如原T梁面部分部位凹凸高差太大，则通过局部凿除保证基面尽量平顺，以尽量保证网片挂贴平顺。

（4）喷涂界面剂。乳液喷涂前，应采用高压水清洗并充分湿润施工面，待表面无明水后进行喷涂施工；喷涂施工为分段分层流水施工，待上层喷涂干燥后方可进行下层乳液施工。

（5）涂抹聚合物砂浆。为保证施工厚度和外观质量，采用安装模板再灌注砂浆的施工工艺。模板安装完成后进行全面检查，包括模板稳固性、密封性、设计尺寸等，发现问题立即返工。模板验收后即可进行砂浆灌注。聚合物砂浆的使用必须严格按产品技术要求控制用水量、搅拌时间，保证砂浆的流动性、和易性，以利于施工灌注。砂浆灌注时结合人工在模板表面敲击，以便于加快砂浆的流动以及排出气泡，保证成型表面光洁。

（6）洒水养护。因聚合物砂浆强度较高，硬化较快，施工2h后就必须进行淋水湿润养护，养护时间不少于7d，当温度低于5℃时应延长养护时间。已施工的砂浆在固化前需防止冻结、雨淋、水浸等，并注意防止加固部位受到硬性冲击。

（7）注意事项。施工材料的使用要严格执行产品说明书的要求，拌和量不宜太多，控制在有效的操作时间内用完；材料拌和时，不得随意加水稀释；不锈钢绞线网片的固定与张紧工序中需严格按照工序质量要求进行作业，不得出现漏销、悬垂现象。砂浆灌注完成后24h即可达到拆模强度。为保证养护效果，采用布管全面淋水养护，拆模后立即淋水1～2遍，然后安装淋水管线，派专人值班淋水养护。