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        水泥混凝土橋面鋪裝病害成因分析及處治方法

        2019-03-15 01:51:00陳宇飛
        福建交通科技 2019年1期
        關(guān)鍵詞:裝層橋面病害

        ■陳宇飛

        (福建省龍巖市公路局漳平分局,漳平 364400)

        0 前言

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,實(shí)際通行荷載不斷增大,橋梁的橋面鋪裝極容易出現(xiàn)不同程度的病害,這些病害的發(fā)展,直接影響到行車的安全舒適性,進(jìn)一步惡化還將影響到橋梁的主要部件,橋面鋪裝病害防治已成為國省道干線橋梁養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)。

        本文結(jié)合梧溪中橋和大窯口中橋維修案例,分析水泥混凝土橋面鋪裝常見病害及其成因,提出可行的處治方法和維修注意事項(xiàng)。

        1 工程概況

        梧溪中橋位于省道S219線龍巖市漳平境內(nèi),中心樁號K315+012,全長90m。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100,橋面寬度為凈-7.0+2×0.75。上部結(jié)構(gòu)為5×16m鋼筋混凝土空心板梁,橋面連續(xù);下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙柱式墩、鉆孔灌注樁,重力式U型橋臺。原橋面鋪裝采用C30防水混凝土,設(shè)計(jì)中線處鋪裝層厚14cm,該橋建成于2004年。

        大窯口中橋位于省道S219線龍巖市漳平境內(nèi),中心樁號K301+140,全長71m。該橋設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100,橋面寬度為凈-8.0+2×0.5。上部結(jié)構(gòu)為3×16m鋼筋混凝土空心板梁,橋面連續(xù);下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙柱式墩、擴(kuò)大基礎(chǔ),重力式U型橋臺。橋面鋪裝采用C30防水混凝土,設(shè)計(jì)中線處鋪裝層厚14cm,該橋建成于2004年。

        2 橋面鋪裝病害現(xiàn)狀及其成因分析

        為了全面了解水泥混凝土橋面病害情況,2014年龍巖市公路局漳平分局組織對漳平市境內(nèi)管養(yǎng)的國省道橋梁的水泥混凝土橋面鋪裝病害進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查,發(fā)現(xiàn)梧溪中橋橋面出現(xiàn)大量裂縫、坑槽,橋面連續(xù)處嚴(yán)重破碎等病害,如圖1所示;大窯口中橋橋面局部出現(xiàn)小坑槽及露骨等病害,如圖2所示。

        圖1 梧溪中橋橋面連續(xù)處破碎坑槽

        圖2 大窯口中橋橋面露骨

        經(jīng)調(diào)查分析,病害的原因主要包括下面幾點(diǎn):

        (1)施工方面的原因,導(dǎo)致橋面鋪裝厚度不均,局部混凝土橋面鋪裝層偏薄,無法承受車輛荷載,或者鋪裝層鋼筋網(wǎng)的安放高度沒有滿足設(shè)計(jì)要求,前期鋪裝層表面產(chǎn)生龜裂,后期在荷載及滲水作用下病害迅速發(fā)展形成坑槽;

        (2)主梁橫向連接或墩頂連續(xù)處施工質(zhì)量欠缺,導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)反射裂縫;分幅施工時(shí)對接縫處的混凝土振搗不夠密實(shí),在荷載及滲水作用下板角發(fā)生斷裂;

        (3)施工時(shí)混凝土養(yǎng)護(hù)不規(guī)范,鋪裝表面出現(xiàn)干縮裂紋,在車輛沖擊力作用下,表層脫皮,產(chǎn)生露骨。

        3 病害處治方法及維修注意事項(xiàng)

        水泥混凝土橋面鋪裝病害處治分為病害輕微時(shí)的局部修補(bǔ)和病害嚴(yán)重時(shí)的整體維修加固。

        3.1 橋面鋪裝的局部修補(bǔ)

        (1)使用混凝土表面修補(bǔ)料修補(bǔ)病害部位

        筆者在國省道橋梁的水泥混凝土橋面修補(bǔ)實(shí)踐中,先后采用了多種修補(bǔ)材料,經(jīng)對比分析,結(jié)果如表1所示:

        從使用情況來看,由北京華夏先河新材料有限公司生產(chǎn)的華夏一號修補(bǔ)料,抗壓強(qiáng)度增長快、粘接強(qiáng)度高、干縮性小、耐久性好,是一種較理想的修補(bǔ)材料,抗壓強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度增長如表2所示。該修補(bǔ)料的組分主要為堿渣復(fù)合煅燒物及鋁酸鈣等。

        表1 多種修補(bǔ)材料性能比較

        表2 華夏一號修補(bǔ)料抗壓強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

        以往,水泥混凝土橋面鋪裝一旦出現(xiàn)坑槽、露骨等病害,往往維修困難,其中養(yǎng)護(hù)時(shí)間長,交通影響大、耐久性差是其主要原因。本次選用了強(qiáng)度增長快、粘接強(qiáng)度高、干縮性小的華夏一號修補(bǔ)料,對大窯口中橋的橋面鋪裝的局部露骨和小坑槽等病害進(jìn)行處治,施工后4h即開放交通。

        (2)修補(bǔ)注意事項(xiàng)

        修補(bǔ)坑槽的施工工藝及注意事項(xiàng)如下:

        ①沿病害部位外沿1cm以上用切割機(jī)切割出方正的形狀,隨后用電鎬鑿除。鑿除深度應(yīng)準(zhǔn)確把握,不得損傷到鋼筋網(wǎng)。鑿除后徹底清理碎塊和粉塵;

        ②澆搗混凝土前須將修補(bǔ)面用水充分濕潤,并將明水吸干;

        ③按照修補(bǔ)料∶粒徑 5mm 細(xì)石∶水=1:1.5:0.18 的配合比充分拌和,嚴(yán)格控制水灰比,并確保骨料的含泥量不超標(biāo);

        ④用小型的平板振搗器振動(dòng)至混凝土表面上漿后抹面,待將初凝時(shí)拉紋,然后灑水覆蓋養(yǎng)生4~6h,即可開放交通。

        修補(bǔ)露骨的施工工藝及注意事項(xiàng)如下:

        ①露骨面的松動(dòng)部分應(yīng)先剔除干凈,然后用混凝土銑刨機(jī)進(jìn)行拉毛處理;

        ②用高壓水沖洗修補(bǔ)面,注意應(yīng)將泥漿沖出作業(yè)面并防止回流;

        ③將修補(bǔ)面用水充分濕潤,并將明水吸干;

        ④用膠帶粘貼好修補(bǔ)面與相鄰板之間的斷縫;

        ⑤嚴(yán)格按照修補(bǔ)料∶水=1∶0.16的水灰比充分拌和,直接攤鋪在病害部位,抹平后待將初凝時(shí)拉紋;

        ⑥初凝后取出膠帶,灑水覆蓋養(yǎng)生4~6h后,用瀝青填縫料填充斷縫,即可開放交通。

        3.2 橋面鋪裝的整體維修加固

        (1)橋面鋪裝鑿除后重新鋪筑

        梧溪中橋的橋面出現(xiàn)大量嚴(yán)重的坑槽,裂縫較多形成破碎板,對正常交通已造成不安全影響,經(jīng)檢查評定,橋面鋪裝的技術(shù)狀況評定標(biāo)度達(dá)到3類,采用的處治方法為將原鋪裝鑿除后重新鋪筑水泥混凝土。為避免鑿除時(shí)損壞到梁板,鑿除至離梁板30~50mm處為宜,在舊鋪裝層上植入錨筋(如圖3所示),與新鋪裝層的鋼筋連接一體,以增強(qiáng)新舊鋪裝層的整體性。為避免增加恒載,新舊鋪裝層的總厚度與原設(shè)計(jì)鋪裝層厚度一致。

        (2)維修注意事項(xiàng)

        圖3 在舊鋪裝層上植入錨筋

        ①交通安全布控:應(yīng)優(yōu)先考慮橋梁施工時(shí)交通是否有繞行條件,這樣不但能減緩交通疏導(dǎo)壓力,避免交通安全事故,而且也能避免半幅通車時(shí)橋梁振動(dòng)對混凝土早期強(qiáng)度增長造成影響,提高維修使用壽命。若無繞行條件,則要編制好交通組織方案,確保足夠的交通疏導(dǎo)人員,安全警示標(biāo)志、夜間警示燈等,建立應(yīng)急救援預(yù)案。

        ②鑿除舊橋面:梧溪橋橋面設(shè)計(jì)橫坡度為1.5%,橋面兩側(cè)靠近人行道的位置的鋪裝層厚度比中線處少52mm左右,并且由于該橋建設(shè)施工時(shí),梁板安裝高度參差不齊,部分鋪裝層厚度甚至不到6cm。為了防止鑿除作業(yè)時(shí)對深度掌握不當(dāng),導(dǎo)致?lián)p壞梁頂板,因此要求施工人員在風(fēng)鎬鑿除作業(yè)時(shí),先在每跨的每片梁頂范圍內(nèi)選取5~10點(diǎn)試鑿,初步掌握鋪裝層的厚度后,再實(shí)施大面積鑿除??紤]到靠近人行道處的橋面鋪裝厚度較薄,臨近該處時(shí)應(yīng)逐步放慢鑿除速度,防止造成梁板損壞。鑿除工序完成后,在鋼筋安裝前,必須徹底清洗橋面碎渣。

        ③鋼筋的制作安裝:鋼筋進(jìn)場后,檢查出廠合格證明書和試驗(yàn)檢測報(bào)告單,并對鋼筋進(jìn)行抽樣檢驗(yàn),檢驗(yàn)合格后方能使用。安裝過程中,除鋼筋連接和接頭布置應(yīng)滿足規(guī)范要求外,尤其應(yīng)注意鋼筋網(wǎng)的安放高度。梧溪橋設(shè)計(jì)要求的鋼筋網(wǎng)安放位置為距離鋪裝層頂面以下25mm,在鑿除過程中發(fā)現(xiàn),原有橋面施工時(shí)部分鋼筋網(wǎng)的安放位置位于鋪裝底部,沒有滿足設(shè)計(jì)要求,從而影響到鋪裝層表面的抗裂性能,造成了原有橋面的坑槽破損。為此,在維修加固過程中,將錨筋設(shè)計(jì)成“7”字型,并根據(jù)鋼筋網(wǎng)的安放位置調(diào)整錨筋長度(見圖3),從而通過與錨筋的連接達(dá)到固定鋼筋網(wǎng)位置的作用。在橋面連續(xù)處,存在多層鋼筋網(wǎng),通過短鋼筋進(jìn)行支墊,以確保鋼筋間距滿足設(shè)計(jì)要求。

        ④混凝土的澆筑與養(yǎng)生

        首先,應(yīng)選定合理的混凝土配合比。梧溪橋的橋面鋪裝重鋪時(shí)采用的是C40防水混凝土,在配合比設(shè)計(jì)時(shí),須注意的方面有:a、為確保防水性能,選擇合適的水灰比和砂率;b、因橋面連續(xù)處鋼筋密集,為保證該處混凝土密實(shí),采用4.75~19mm的粗集料;c、為滿足防水、早通車的需要,摻入CNF-3型引氣早強(qiáng)高效減水劑。施工時(shí)及時(shí)根據(jù)集料的篩分和含水量情況調(diào)整施工配合比。

        其次,為了減少混凝土在強(qiáng)度增長期間產(chǎn)生干縮裂紋,須注意的方面有:a、澆筑時(shí)間避開高溫時(shí)段。梧溪橋維修時(shí)正處在夏季高溫期間,因此將鋪裝層混凝土的澆筑時(shí)間安排在下午4點(diǎn)開始至夜間,半幅連續(xù)澆筑不留施工縫;b、二次收面后,進(jìn)行拉毛,隨后立即覆蓋塑料膜,3h后用浸濕的粗麻布覆蓋養(yǎng)生,日常的灑水應(yīng)能保證混凝土面濕潤不間斷;c、當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時(shí),安排縮縫切割。墩頂中心正對的橋面連續(xù)處必須設(shè)置縮縫。切縫深度以2cm為宜,避免損傷鋼筋網(wǎng)。切割完后,及時(shí)灌注瀝青填縫料。

        最后,覆蓋灑水養(yǎng)生14d后,對同條件養(yǎng)生的試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn),確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可開放交通。

        4 結(jié)束語

        橋面鋪裝是公路橋梁橋面系的重要組成部分,如果在日常管養(yǎng)中不加以重視,任其病害發(fā)展,不但直接影響行車的舒適性,易引發(fā)交通安全事故,而且還會進(jìn)一步惡化導(dǎo)致承重構(gòu)件的損傷,從而減少橋梁的使用壽命。橋面維修時(shí)應(yīng)做好交通組織,尤其注意精細(xì)化施工,避免損傷梁體等主要結(jié)構(gòu)部位,提高維修質(zhì)量和壽命。經(jīng)回訪觀察,梧溪中橋和大窯口中橋的橋面鋪裝病害處治基本達(dá)到維修效果,該兩座橋于2014年8月按上述方法完成處治,經(jīng)過4年多的運(yùn)營,截止目前無發(fā)現(xiàn)明顯病害。

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