白 洪 星

(中鐵十七局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

京九鐵路連續(xù)梁病害整治施工技術(shù)

白 洪 星

(中鐵十七局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

結(jié)合京九鐵路泰和贛江特大橋工程概況，檢測(cè)了該橋梁的病害類型，基于橋梁病害產(chǎn)生的原因，闡述了混凝土脫落及連續(xù)梁邊跨直線段豎向裂縫的修補(bǔ)措施，確保了橋梁運(yùn)營(yíng)的安全性。

連續(xù)梁，病害檢測(cè)，混凝土，豎向裂縫

京九鐵路泰和贛江特大橋跨越贛江和永亭河，橋梁全長(zhǎng)1 903 m，52個(gè)墩臺(tái)，主橋橋跨由48+4×80+48預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁組成，除北京方向岸上0號(hào)臺(tái)，九江方向岸上7號(hào)墩外，1號(hào)～6號(hào)墩均為水中墩，主體結(jié)構(gòu)建成于1994年10月，1996年通車，距今已正常運(yùn)營(yíng)20年，由于受到當(dāng)時(shí)施工技術(shù)水平制約以及列車提速、重載等一系列運(yùn)行條件的改變，連續(xù)梁1號(hào)～6號(hào)墩出現(xiàn)了不同程度的病害，主要為0號(hào)塊底部混凝土脫落、邊跨直線段豎向裂紋等，本文結(jié)合病害整治過(guò)程，分析病害成因，制定切實(shí)可行的修補(bǔ)及加固方案，治理期間線路正常運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)場(chǎng)整治施工效果較好。

1 工程概況

泰和贛江特大橋位于江西省泰和縣(見(jiàn)圖1)，主橋?yàn)殡p線一聯(lián)6跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁(48 m+4×80 m+48 m)，設(shè)計(jì)為變截面單箱單室，中支點(diǎn)處梁高6.3 m，端支點(diǎn)及跨中梁高3.5 m，箱梁底寬5.2 m，頂寬10 m。該橋是京九線重點(diǎn)工程之一，為我國(guó)當(dāng)時(shí)同類型鐵路橋梁跨度之最，連續(xù)梁設(shè)計(jì)為三項(xiàng)預(yù)應(yīng)力，采用懸臂澆筑法施工。

2 病害檢測(cè)

2.1 檢測(cè)內(nèi)容

1)檢測(cè)主梁4號(hào)墩0號(hào)塊底部處鋼筋銹蝕的區(qū)域，混凝土強(qiáng)度，鋼筋保護(hù)層厚度；2)檢測(cè)主梁6號(hào)墩處豎向裂縫的形態(tài)、寬度、深度，混凝土強(qiáng)度，鋼筋保護(hù)層厚度。

通過(guò)無(wú)損檢測(cè)手段，檢測(cè)主梁材料性能，為橋梁養(yǎng)護(hù)管理、維修加固提供依據(jù)。

2.2 投入檢測(cè)儀器

投入檢測(cè)設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 投入檢測(cè)設(shè)備

2.3 檢測(cè)結(jié)果

1)主梁外觀檢測(cè)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，主梁4號(hào)墩處存在混凝土孔洞、夾雜、脫落，混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕等病害。病害位置及示意圖見(jiàn)圖2，部分病害實(shí)景見(jiàn)圖3，圖4。

其中，①，③，⑥，⑦檢測(cè)區(qū)域混凝土空洞病害，④，⑤，⑧，⑨，⑩區(qū)域?yàn)榛炷疗茡p、內(nèi)部鋼筋銹蝕，②區(qū)域?yàn)榛炷帘砻鎶A雜。

2)主梁6號(hào)墩處裂縫檢測(cè)。裂縫位于6號(hào)墩邊跨直線段，裂縫為Y型，距離梁端0.48 m，見(jiàn)圖5。

通過(guò)對(duì)6號(hào)墩支座腹板豎向通長(zhǎng)裂縫進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)③檢測(cè)區(qū)域裂縫深度最大為148.3 mm，寬度為0.52 mm，④檢測(cè)區(qū)域裂縫寬度最大為1.2 mm，深度為139.7 mm，裂縫位置腹板厚度1 600 mm，見(jiàn)圖6。

3)混凝土強(qiáng)度、鋼筋保護(hù)層、混凝土碳化深度檢測(cè)。采用回彈法對(duì)主梁混凝土進(jìn)行強(qiáng)度的檢測(cè)，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，主梁測(cè)試區(qū)域混凝土強(qiáng)度均大于60 MPa，主梁鋼筋保護(hù)層42 mm～47 mm，混凝土碳化深度最大為6 mm，主梁檢測(cè)區(qū)域碳化深度小于鋼筋保護(hù)層厚度。

3 病害成因分析

1)0號(hào)塊底部混凝土脫落成因分析。0號(hào)塊底部混凝土脫落問(wèn)題，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查，分析引起混凝土脫落的主要原因?yàn)椋毫后w邊緣為直角，應(yīng)力集中，梁體易開(kāi)裂。0號(hào)塊鋼筋較密，混凝土粗、細(xì)骨料分離。

混凝土拌合設(shè)備落后，混凝土坍落度無(wú)法有效控制，底部混凝土振搗不嚴(yán)，混凝土澆筑過(guò)程中脹模、漏漿嚴(yán)重，拆模后只是對(duì)表面進(jìn)行修補(bǔ)。

隨著運(yùn)營(yíng)期間列車震動(dòng)表面修補(bǔ)出現(xiàn)掉塊，由于是水中墩，鋼筋銹蝕較快加劇了混凝土的脫落。

2)6號(hào)墩邊跨直線段豎向裂縫成因分析。檢測(cè)結(jié)果裂縫最深為148.3 mm，裂縫處腹板厚度1 600 mm，根據(jù)裂縫深度及寬度、裂縫走向、混凝土保護(hù)層厚度局部較厚、近年來(lái)列車運(yùn)行條件的變化等因素，判斷裂縫由混凝土收縮引起，由混凝土澆筑過(guò)程中水化熱引起的溫度應(yīng)力導(dǎo)致，混凝土自身約束變形，超過(guò)混凝土極限抗拉強(qiáng)度后出現(xiàn)裂縫，根據(jù)裂縫處混凝土厚度，大體積混凝土施工無(wú)合理的溫控措施也是導(dǎo)致開(kāi)裂的原因。

4 病害整治施工

4.1 連續(xù)梁0號(hào)塊底部混凝土脫落、夾雜治理施工

脫落部位必須鑿除混凝土蜂窩區(qū)，鋼筋除銹后修補(bǔ)，結(jié)合類似修補(bǔ)施工，其中4號(hào)墩連續(xù)梁0號(hào)塊底部脫落區(qū)距離支座上板邊緣不小于0.2 m，深度不小于30 cm，且面積不小于0.2 m2，屬于整治中的C類缺陷，處理方式較為復(fù)雜，該類梁體缺陷雖然對(duì)支座無(wú)影響，但由于缺陷面積較大，特別是0號(hào)塊梁底橫橋向缺陷范圍較大時(shí)，若盲目鑿除混凝土蜂窩體可能會(huì)使梁段底截面削弱過(guò)多，造成相鄰部位混凝土壓應(yīng)力超限的情況出現(xiàn)，從而影響橋梁整體結(jié)構(gòu)安全。因此該類缺陷修補(bǔ)必須先對(duì)梁段底板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后清理松散體，進(jìn)行缺陷修復(fù)工作。

1)連續(xù)梁0號(hào)塊底板補(bǔ)強(qiáng)施工見(jiàn)圖7。

對(duì)應(yīng)需要進(jìn)行大面積鑿除、缺陷修補(bǔ)的梁段底板區(qū)域，在箱室內(nèi)底板上采用與原梁體同等級(jí)型號(hào)的鋼筋進(jìn)行植筋、布設(shè)鋼筋網(wǎng)片，澆筑比原梁體C50混凝土高一個(gè)等級(jí)的無(wú)收縮高強(qiáng)摻和料混凝土，使補(bǔ)強(qiáng)混凝土與箱梁原底板整體受力?；瘜W(xué)植筋深度為15d，缺陷修復(fù)范圍在箱內(nèi)底板進(jìn)行整體補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)厚度不低于鑿除深度，最后對(duì)所有梁體修復(fù)區(qū)域涂刷聚氨酯防水涂料封閉的耐久性處理，涂刷區(qū)域應(yīng)向修補(bǔ)區(qū)域外延伸50 cm。

2)缺陷區(qū)修補(bǔ)施工。鑿除缺陷區(qū)域及周邊不密實(shí)的混凝土使得堅(jiān)實(shí)混凝土外露，對(duì)外露鋼筋進(jìn)行打磨、除銹處理，再對(duì)鑿除區(qū)域采用不低于原梁體混凝土C50強(qiáng)度的無(wú)收縮高強(qiáng)摻和料混凝土進(jìn)行修復(fù)封閉，并按照30 cm×30 cm的間距埋設(shè)壓膠管，待修補(bǔ)混凝土凝固后再進(jìn)行高壓壓注改性環(huán)氧樹(shù)脂膠液處理。

3)缺陷修復(fù)使用材料配合比設(shè)計(jì)。修補(bǔ)材料采用NK-T203聚合物重力砂漿作為膠凝材料，以5 mm～10 mm碎石、細(xì)度模數(shù)2.6～3.0為骨料試拌而成的高強(qiáng)快硬混凝土作為連續(xù)梁修補(bǔ)用料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)施工以下兩種配合比設(shè)計(jì)滿足現(xiàn)場(chǎng)不同區(qū)域修補(bǔ)需求。

配合比設(shè)計(jì)一：

配比組成:重力砂漿∶碎石∶砂∶水。

比例:1∶0.72∶0.28∶0.17。

每立方米用量(kg/m3)：1 101∶ 793∶308∶187。

拌合物初始坍落度20 cm，10 min后開(kāi)始損失，20 min后無(wú)坍落度，30 min初凝，45 min終凝。拌合物有自動(dòng)密實(shí)現(xiàn)象，施工作業(yè)時(shí)，需要立模，應(yīng)采用一次性灌注，會(huì)在舊混凝土與新拌混凝土之間有較大空隙；現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)施工需要，掌握施工時(shí)間與拌合量。第二天新拌混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，在不拆模的情況下，進(jìn)行壓漿填充作業(yè)，保證與舊混凝土的連接?？捎糜诖竺娣e修補(bǔ)。

配合比設(shè)計(jì)二:

配比組成:重力砂漿∶碎石∶砂∶水。

比例：1∶0.5∶0.082∶0.149。

每立方米用量(kg/m3)：1 349∶674∶111∶201。

狀態(tài)描述：拌合物無(wú)坍落度屬干硬性混凝土，拌合時(shí)需振動(dòng)鐵板，25 min初凝，35 min終凝。施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用小量拌合，多次填充，采用搗棒搗固密實(shí)至出漿，第二天新拌混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，在不拆模的情況下，進(jìn)行壓漿填充作業(yè)，保證與舊混凝土的連接?？捎糜诖竺娣e修補(bǔ)。

4.2 連續(xù)梁邊跨直線段豎向裂縫修補(bǔ)施工

結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)和操作，混凝土裂縫常用的修補(bǔ)方法主要有壓力注漿法、開(kāi)槽填補(bǔ)法、涂膜封閉法等。修補(bǔ)后可使混凝土的耐久性得到極大的改善。該連續(xù)梁豎向裂縫處位于邊跨直線段橫隔板處，該處腹板混凝土厚度為1.6 m，采用壓力注漿法進(jìn)行裂縫的修補(bǔ)。

1)注漿法施工工藝流程。施工準(zhǔn)備→鉆眼→裂縫清理→安裝注漿嘴→封縫→注漿→涂刷聚氨酯防水涂料封閉。

2)注漿法控制要點(diǎn)。注漿壓力：為減少對(duì)混凝土的損傷，裂縫注漿采用低壓注漿，注漿壓力嚴(yán)格控制在0.2 MPa～0.5 MPa之間，注漿過(guò)程中人員集中注意壓力上升情況，防止超過(guò)規(guī)定的壓力值，當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.5 MPa之后立即停止加壓，并穩(wěn)壓5 min，如果壓力未下降，即停止本底座注漿，轉(zhuǎn)移到下一底座注漿。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)相鄰上部位置處的注漿嘴出現(xiàn)漏漿或本注漿嘴壓力達(dá)到規(guī)定的壓力值并穩(wěn)壓5 min后壓力未下降則暫停本孔壓漿，移至相鄰上位孔繼續(xù)注漿。表面處理：讓注漿材料在裂縫內(nèi)自行固化，待漿液完全固化后，用錘子、鑿子敲掉注漿底座，并進(jìn)行打磨使裂縫表面平整，再對(duì)其表面涂刷聚氨酯防水涂料封閉。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的發(fā)展和開(kāi)通運(yùn)營(yíng)線路的不斷增多，運(yùn)輸量也逐漸增大，其中位于繁忙線路的橋梁病害層出不窮，本文從連續(xù)梁0號(hào)塊鋼筋過(guò)密、梁體轉(zhuǎn)角應(yīng)力集中、施工混凝土質(zhì)量控制、后期列車運(yùn)營(yíng)條件變化等方面分析混凝土脫落原因，針對(duì)邊跨直線段豎向裂縫的封閉注漿施工，總結(jié)了橋梁常見(jiàn)病害治理施工經(jīng)驗(yàn)，為管理單位養(yǎng)護(hù)、修補(bǔ)施工提供參考。

[1] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法[J].施工技術(shù),2000(5)：5-9.

[2] 王新新.淺談橋梁混凝土的裂縫及預(yù)防措施[J].遼寧交通科技,2005(16)：124-126.

[3] 張相寶.混凝土構(gòu)筑物裂縫原因分析與處理[J].混凝土，2000(13):27-29.

Management of construction technology of Beijing Kowloon Railway continuous beam disease

Bai Hongxing

(ChinaRailway17thBureauGroupCo.,Ltd，Taiyuan030006,China)

Combining with Taihe Ganjiang extra-large bridge engineering conditions of Jing-Jiu railway, the paper detects the bridge diseases types. Based on the bridge diseases causes, it describes repair measures of concrete dropping and vertical cracks of straight line section of lateral span of the continuous beam. As a result, it guarantees the bridge operation safety.

continuous beam, disease detection, concrete, vertical cracks

1009-6825(2017)03-0152-03

2016-11-09

白洪星(1980- )，男，工程師

U445.71

A