肋板式桥台裂缝处理研究

董 婉

(河北锐驰交通工程咨询有限公司，河北 石家庄 050019)

0 引言

桥台是连接两岸道路的桥路衔接构造物，其除了支承上部结构外，还起着挡土护岸的作用。桥台不仅承受由支座传来的竖直力和水平力，还承受台后填土及填土上附加作用引起的侧向土压力。桥台如果出现裂缝，将会对上部结构产生较大的影响，严重的可能会影响桥梁结构安全。因此，有必要对出现裂缝病害的桥台进行有效的加固处治，增强结构强度，延长其使用寿命。

1 工程实例分析

1.1 工程概述

该桥位于某高速公路跨越河道处，桥梁全长285 m，其中主桥为3孔预应力连续刚构(主墩为V型墩)，中孔跨径为60 m，两边孔各为35 m，长度为130 m。下行方向引桥为一孔预应力简支空心板，上行方向引桥为5孔预应力先简支后连续空心板。上部结构设置3条伸缩缝，即两岸桥台处以及5孔引桥与主桥连接处，下行方向简支孔与主桥间不设伸缩缝，采用桥面连续方式处理。下部结构采用钻孔灌注桩，V型墩及桥台基础设置承台，其他一般中墩采取桩接墩柱，不设承台。桥台处采用肋板式桥台，肋板台厚度为0.8 m，高度为8.5 m。

1.2 病害概况

根据桥梁检测情况，该桥桥台处盖梁侧面部分混凝土脱落，脱落处长3.2 m、高0.8 m、厚0.2 m，脱落部分没有钢筋外露；下部肋板台出现上宽下窄的斜向结构性裂缝，裂缝贯通至盖梁，裂缝最宽处可达5 cm，长度沿肋板延伸约1.5 m，远远超过了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》相关要求。

1.3 病害原因分析

本桥2008年对上行方向0号桥台80型异型钢伸缩缝更换为80型异型钢伸缩缝，更换原因为钢梁断裂；2015年对下行方向0号桥台160型异型钢伸缩缝更换为160型异型钢伸缩缝，更换原因为钢梁多处焊缝、混凝土带损坏；2019年对下行方向0号桥台160型异型钢伸缩缝更换为160型梳齿板伸缩缝，更换原因为钢梁断裂。自2014年以来，下行方向0号桥台经常出现桥头跳车现象。

综合该桥养护历史来看，在2008—2019年间多次更换伸缩缝，更换原因为钢梁多处焊缝、混凝土带损坏，伸缩缝更换过程中梁端间距存在杂物填充、背墙挤死的情况，致使主梁不能自由伸缩，产生了较大的水平推力。在该力的反复作用下，台后土压力也变得不再均匀，二者相互作用。而且，下部结构刚度较大，盖梁与肋板交界处截面较小(肋板宽1.5 m，厚0.8 m)，在较大水平推力下，该处成为受力薄弱面，加上混凝土收缩徐变以及温度荷载等长期作用，最终使肋板在弯矩和剪力共同作用下发生斜截面剪切破坏，出现了上宽下窄的斜裂缝，严重的甚至已经出现裂缝贯通的现象。裂缝的存在，致使台后填土不再密实，也会导致桥头跳车，汽车冲击力对肋板来说也是不利的因素，长此以往，肋板裂缝也会逐渐增大，最终出现现场病害。

2 加固措施

2.1 盖梁维修处治

根据现场病害情况，盖梁侧面混凝土脱落20 cm宽度范围内仍没有钢筋外露，说明极大可能是建设期施工原因导致，因此决定对盖梁侧面脱落处进行维修处治。具体为凿除盖梁脱落处混凝土，直至露出满足原设计强度的混凝土，对外露的钢筋进行除锈，除锈完成采用等直径钢筋进行焊接补强。搭设模板布置钢筋，并通过植筋技术将新修补混凝土与原结构连接，植入钢筋采用梅花形布置。施工前应先探明原结构钢筋位置，不得损伤原结构钢筋。由于盖梁底部混凝土难以振捣密实，拟采用自密实混凝土进行浇筑，相关质量要求参照《自密实混凝土应用技术规程》(JGJ/T 283-2012)。

2.2 台后土体加固处治

肋板加固处理前，首先应该对肋板台开挖后台后土体进行加固处治。挖除肋板横桥向及顺桥向填土后，对肋板后侧填料采用打锚杆、支撑钢板法进行加固。具体内容如下：

(1)垂直于台后墙身钻孔，锚孔横向间距为100 cm，纵向间距为100 cm，孔深10 m，钻孔孔径>90 mm，成孔后用高压风机清除孔内碎屑等杂物，插入锚杆，并将M30水泥砂浆注入锚孔。为保证孔内浆液饱满，应二次注浆。

(2)锚杆施工完成后，在台后墙身横向和竖向均采用20 mm厚分块钢板支撑，将钢板与填土尽可能粘结密实。

(3)台后土体加固完成后，对肋板台后粘贴钢板与土体空隙部分采用水泥浆浇筑，使钢板与填土粘贴密实。

2.3 肋板加固处治

增大截面法加固肋板台的原理是通过钻孔植筋，在肋板台产生裂缝的截面增大侧面外包混凝土面积，浇筑新混凝土与原结构形成整体，从而增大肋板台的有效厚度和受力钢筋面积，提高肋板台的承载力。对肋板台进行加固处治时，首先封闭肋板裂缝，并对肋板顺桥向施加预应力钢筋进行加固，横桥向侧面采用增大截面法进行加固。具体内容如下：

(1)裂缝处理前先沿其垂直位置粘贴10 cm宽钢板条，并灌注环氧树脂胶[1][5]。

(2)对3块肋板顺桥向设置预应力精轧螺纹钢筋进行加固。每个肋板各设置三处预应力，每处预应力在肋板横向两侧各设置两根精轧螺纹钢筋，在肋板顺桥向两侧各设置一处钢结构锚固端。在现有肋板台前端通过植筋并浇筑C60高强无收缩灌浆料延伸出20 cm长的范围，方便钢结构锚固端锚固。

(3)肋板横桥向两侧采用增大截面法进行加固处治[2-4]，即在原肋板两侧各加宽30 cm，并在肋板台前端相同位置延伸出20 cm长的范围，浇筑C50自密实混凝土。

(4)在盖梁底钻孔植栓，竖向支撑为φ200 mm无缝钢管，并用φ57 mm无缝钢管连接形成桁架式，竖向钢管之间用法兰盘连接固定。

(5)在无缝钢管底通过干砂灰找平层找平后，支垫16 mm厚整体钢板。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 植筋工艺要求

(1)钻孔前应对钢筋进行探测，钻孔应避开梁体钢筋，避免造成损伤。

(2)钻孔：孔深与钢筋埋设深度相同，孔径比钢筋大2～4 mm，孔位应避让原构造钢筋，孔道应顺直。

(3)清理钻孔：孔道先用硬鬓毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。

(4)灌胶：将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入钢筋后，植筋胶即充满整个孔洞。

(5)插入钢筋：钢筋插入前应清除插入部分的表面污物，污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。锚栓须插入孔底，孔口多余的植筋胶应清除。

(6)在胶液干固之前，避免扰动钢筋和在孔位附近的明水。

(7)为确保加固施工质量，减小焊接对植钢筋的影响，植钢筋施工应严格按《混凝土加固设计规范》(GB 50367-2013)和设计要求进行。钢筋钻完孔后，应立即清理干净，并予以植埋，避免成片植钢筋孔长时间空待。对施工的盲孔应立即清孔干净后用植筋胶回填。

3.2 台后土体加固

(1)采用合适的钻机钻孔，钻孔要垂直台面。锚杆采用φ22 mm钢筋，纵、横向间距均为100 cm。

(2)插入锚杆，采用压力泵将1∶1的水泥砂浆注入锚孔。要保持0.1 MPa的工作压力。注浆时注浆管应插至孔底5～10 cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出。注浆要保证砂浆饱满，不得出现里空外满的现象。

(3)注浆完成后，若孔口无砂浆溢出，应及时补注砂浆。

(4)采用厚20 mm钢板支撑墙身，钢板表面须进行除锈和粗糙处理。如钢板未生锈或轻微生锈，可用喷砂、纱布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽；如钢板锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡20 min，使锈层脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，最后用平砂轮打磨出纹道。

(5)台后土体加固完成后，对肋板台后粘贴钢板与土体空隙部分采用水泥浆浇筑，使钢板与填土粘贴密实。

3.3 预应力工艺要求

(1)将全部预应力精轧螺纹粗钢筋穿好，并用锚具临时锚固后方可张拉；(2)仅在肋板台前单端张拉预应力筋，张拉时注意两侧预应力筋对称张拉；(3)设计张拉力：600 kN；(4)张拉程序：0→初应力→1.05张拉控制应力(持荷5 min)→0.9张拉控制应力→控制应力(锚固)；(5)在两侧钢板锚固端灌注C40微膨胀水泥砂浆；(6)在肋板台前端通过植筋并浇筑混凝土延伸出20 cm长的范围，保证钢结构锚固端与肋板紧密贴合。

4 结语

本文分析了某高速公路桥梁桥台处盖梁及肋板台出现裂缝病害的原因，提出盖梁维修处治措施，以及采用预应力螺纹钢筋结合增大截面法加固肋板台的措施，提高了结构整体强度及承载能力，延长了结构使用寿命。同时介绍了植筋工艺要求、台后土体加固、预应力工艺要求等内容，指导了施工。可供同类工程借鉴与参考。