王 喆 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵維修段

1 前言

新時(shí)代，在“交通強(qiáng)國(guó)”的偉大方針指引下，我國(guó)高速鐵路經(jīng)過(guò)十幾年的快速建設(shè)和發(fā)展，截止至2018年底高速鐵路總營(yíng)業(yè)里程達(dá)29 000 km以上，高居世界第一，已經(jīng)成為我國(guó)新的“名片”。因此現(xiàn)階段設(shè)備管理單位擔(dān)負(fù)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)任務(wù)顯得尤為重要，各類設(shè)備病害整治技術(shù)亟需進(jìn)行系統(tǒng)的研究以確保高速鐵路運(yùn)輸絕對(duì)安全。

近期在對(duì)高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，高速鐵路混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)普遍出現(xiàn)：混凝結(jié)構(gòu)土松散剝落、裂紋、空洞不密實(shí)并伴有滲水等病害，通過(guò)進(jìn)一步的分析評(píng)估，上述病害幾乎全部發(fā)生在現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，而且此類型病害如果不及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)及防護(hù)，將嚴(yán)重影響橋梁耐久性。本文通過(guò)結(jié)合滬寧城際無(wú)錫西特大橋某座現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)病害整治實(shí)踐，總結(jié)混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)修補(bǔ)及防護(hù)技術(shù)，為設(shè)備管理單位提供相似工程的參考借鑒。

2 工程概況

滬寧城際無(wú)錫西特大橋某現(xiàn)澆混凝土連續(xù)梁橋跨布置形式為（60+100+60）m，梁部采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，箱梁截面為單箱單室。該連續(xù)梁服役僅僅10年不到的時(shí)間，已經(jīng)出現(xiàn)梁底混凝土松散剝落、局部混凝土空洞裂縫、局部混凝土不密實(shí)等病害（見(jiàn)圖1、圖2、圖3）。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步查看及混凝土結(jié)構(gòu)耐久性分析，以上病害均屬于施工工藝不當(dāng)或者不規(guī)范導(dǎo)致的梁體局部表層病害，橋梁正常運(yùn)行暫不受影響，但亟需進(jìn)行修補(bǔ)及防護(hù)，保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

圖1 梁底混凝土松散剝落

圖2 混凝土空洞及裂縫

3 關(guān)鍵技術(shù)

整治時(shí)根據(jù)專項(xiàng)的檢測(cè)評(píng)估報(bào)告確定該連續(xù)梁混凝土結(jié)構(gòu)病害的部位、范圍和程度，采用高強(qiáng)材料分層嵌補(bǔ)、壁可法、注漿法進(jìn)行有針對(duì)性的修補(bǔ)、整治，同時(shí)全面排查箱梁內(nèi)是否存在裂縫，發(fā)現(xiàn)裂縫一并納入整治，另外對(duì)梁體進(jìn)行一次全面的防護(hù)性涂裝。

4 主要施工技術(shù)方案

4.1 混凝土松散、脫落整治

4.1.1 原因分析

該連續(xù)梁采用滿堂支架現(xiàn)澆法施工，梁體內(nèi)外模板均在橋面進(jìn)行加工，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，模板加工過(guò)程中產(chǎn)生的鋸末等雜物散落至梁底，逐漸堆積到支座周邊，混凝土澆筑前未清理干凈，造成梁底支座周邊混凝土雜物較多，導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)松散、剝落病害。

4.1.2 處理方案

（1）首先將無(wú)強(qiáng)度的松散層全部清除徹底，對(duì)未超過(guò)鋼筋保護(hù)層的，將松散混凝土鑿去，洗刷干凈。松散層較深超過(guò)鋼筋保護(hù)層時(shí)，先清除松散部分和內(nèi)部夾雜物，用壓力水沖洗干凈。清除時(shí)要避免對(duì)梁體鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋造成損傷，如果鋼筋發(fā)生銹蝕狀況，應(yīng)先對(duì)鋼筋除銹，再使用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿涂刷進(jìn)行防銹處理。

（2）然后采用彈性FLW-QF膩?zhàn)硬牧线M(jìn)行分層嵌補(bǔ)?；炷帘砻媲堆a(bǔ)平整后，用FLW-JS聚合物水泥涂料進(jìn)行表面裝修。

（3）最后采用專業(yè)SIKA組合材料對(duì)其表面進(jìn)行整體裝修以保證整個(gè)工程的質(zhì)量和觀感。

4.2 混凝土裂縫整治

4.2.1 原因分析

該連續(xù)梁裂縫大小、分布無(wú)明顯規(guī)律，屬于混凝土收縮裂縫，按一般裂縫修補(bǔ)即可。

4.2.2 處理方案

（1）寬度＜0.15 mm的裂縫采用直接封閉處理，使用水性環(huán)氧封閉漆或溶劑型環(huán)氧封閉漆進(jìn)行3次以上刷涂，讓漿液靠毛細(xì)作用滲入裂縫中，以保證對(duì)裂縫的封閉。封閉漆對(duì)混凝土基材應(yīng)具有良好的濕潤(rùn)性、滲透性、耐堿性和附著力，厚度一般為 20 μm～30 μm，最大不超過(guò) 50 μm，封閉漆主要性能指標(biāo)見(jiàn)“混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件”防腐體系中的封閉底漆的技術(shù)條件。主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 主要性能指標(biāo)

（2）裂縫寬度≥0.15 mm的裂縫，采用“壁可法”注入肖邦BL-GROUT高分子樹(shù)脂膠進(jìn)行封閉處理。施工工藝流程圖如圖4所示。

圖4 施工工藝流程

①表面處理：用錘子和鋼釬鑿除裂縫兩側(cè)疏松的混凝土塊和砂粒，露出堅(jiān)實(shí)的混凝土表面；使用砂輪、鋼絲刷或類似工具對(duì)混凝土表面裂縫兩邊約5cm范圍內(nèi)的污物、灰塵、松散顆粒及粘結(jié)物等進(jìn)行清理；用略潮濕的抹布清除表面的浮塵并徹底晾干；如果縫內(nèi)潮濕，要等其充分干燥，必要時(shí)可用噴燈或電吹風(fēng)機(jī)烘干，使用噴燈時(shí)注意不要讓火焰直接燒灼混凝土。

②調(diào)制101#封口膠：封口膠主劑、硬化劑的配比為重量比7:3；確認(rèn)環(huán)境溫度和此溫度下材料的使用時(shí)間，用抹刀反復(fù)混合攪拌膠的兩種成分，直到其呈現(xiàn)均勻一致的灰色。

③安裝注入座：了解裂縫的走向、起止點(diǎn)、分岔情況，確定粘結(jié)注入座的位臵，用石筆在裂縫表面做標(biāo)記。用抹刀將少許封口膠抹在注入座底面四邊，將注入孔正對(duì)裂縫中心稍加按壓，使膠體從底面的4個(gè)小孔中擠出，并用膠將注入座底板四周包裹。注意不要讓膠堵住注入孔，粘好后不要再移動(dòng)注入座。注入座的數(shù)量，可按每米3個(gè)布置，裂縫分叉處應(yīng)有注入座。

④密封裂縫：用抹刀刮抹封口膠密封注入座之間的裂縫，密封寬度約5 cm，厚度2 mm左右?？上妊嘏c裂縫垂直方向抹，盡量使封口膠填充進(jìn)裂縫一定深度，然后再沿裂縫走向抹，避免在一處反復(fù)涂抹。縫兩側(cè)有較多細(xì)微龜裂的部位，應(yīng)抹至8 cm～10 cm寬，并按壓膠的邊緣，消除卷邊?；炷羷兟涮幰畛涿軐?shí)，裂縫末端也要封閉嚴(yán)密。裂縫密封后，對(duì)封口膠進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，環(huán)境溫度在50℃時(shí)養(yǎng)護(hù)24 h，環(huán)境溫度在150℃時(shí)養(yǎng)護(hù)12 h，固化前要注意防水。

⑤安裝注入器：同一條裂縫的注入器要一起安裝完成，防止注入材料從未安裝注入器的底座流出。

⑥調(diào)制灌注膠：BL-GROUT灌注膠為雙組分材料，使用時(shí)根據(jù)用量需要按主劑：硬化劑=2:1進(jìn)行混合攪拌均勻即可。

⑦注入灌注膠：將BL型注入器的連接端安裝在注入座上，把卡口部分的兩扣卡緊，確認(rèn)橡膠密封圈處于正常位置。打開(kāi)黃油槍的蓋子，把槍體的拉桿拉到頭，使槍體內(nèi)形成空腔，將膠裝入槍體，蓋好蓋子。將黃油槍倒置，打開(kāi)閥門，推動(dòng)黃油槍推桿，排除管道中的空氣。當(dāng)過(guò)濾器中有膠流出時(shí)，將它連接到注入器的注入端，卡緊兩扣卡口，慢慢推動(dòng)黃油槍推桿，開(kāi)始注入。每次推動(dòng)都要達(dá)到活塞的行程盡頭，每2 s～3 s推動(dòng)一下。注膠時(shí)，水平走向的裂縫從一端開(kāi)始逐個(gè)注入，傾斜或垂直走向的裂縫要從較低一端開(kāi)始向上推進(jìn)。同一條裂縫上的灌注膠應(yīng)連續(xù)注入，間隔時(shí)間不能太長(zhǎng)。

⑧注入量的控制：當(dāng)注入膠充滿注入器的限制套時(shí)，即停止注入，等待注入器緩慢的將膠體壓入裂縫內(nèi)。當(dāng)注入器膨脹后收縮較快，說(shuō)明該處裂縫，封內(nèi)空間大，要補(bǔ)灌，直到注入器能穩(wěn)定地保持一定的膨脹狀態(tài)。

⑨灌注膠的固化：在固化過(guò)程中，可手捏注入器隨時(shí)了解固化情況，完全固化一般需要10 h～24 h。固化以后即可取掉注入器和注入座。如有必要用砂輪機(jī)把膠口打磨掉，保證表面平整。

4.3 混凝土表面空洞整治

4.3.1 原因分析

（1）該連續(xù)梁施工時(shí)內(nèi)外模板距離狹窄，振搗困難，骨料粒徑過(guò)大，鋼筋過(guò)密，造成砼下料時(shí)被鋼筋或振動(dòng)棒卡住，下部形成孔洞。

（2）混凝土流動(dòng)性差，或出現(xiàn)離析，粗骨料同時(shí)集中到一起，造成澆筑不暢。

（3）施工時(shí)未按澆筑順序振搗，造成漏振點(diǎn)。沒(méi)有分層澆筑，或分層過(guò)厚，使下部砼振搗作用半徑達(dá)不到，形成松散狀態(tài)。

（4）水泥結(jié)塊、骨料中含有冰塊、泥塊等雜物。

4.3.2 施工方案

（1）基層處理，首先鑿除疏松位置的混凝土至堅(jiān)硬混凝土處，鑿除前要確定梁體鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋位置，避免對(duì)梁體鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋造成損傷。然后打磨去除混凝土表面浮漿。

（2）對(duì)混凝土空洞部分鑿除后的鋼筋進(jìn)行檢查，如果鋼筋發(fā)生銹蝕狀況，應(yīng)先對(duì)鋼筋除銹，基面涂刷界面劑后再進(jìn)行混凝土修復(fù)。

（3）界面處理采用加固型卡本界面劑或CB-720環(huán)氧基界面劑做界面處理，增強(qiáng)界面粘接力。拉伸粘結(jié)強(qiáng)度≥3.3MPa（混凝土破壞）。

（4）混凝土耐久性修復(fù)，混凝土表面處理：抹耐久性高強(qiáng)修補(bǔ)料進(jìn)行修復(fù)。厚度依照現(xiàn)場(chǎng)孔洞深度確定，每次抹灰厚度：20 mm左右，最終以基層修復(fù)平整為準(zhǔn)。抗壓強(qiáng)度R28≥50 MPa，耐久性要求的最小厚度為10 mm。

（5）面層處理，24 h后表面再刮一層耐久性薄層修補(bǔ)料保證面層美觀度，厚度1 mm左右。

4.4 混凝土內(nèi)部空洞不密實(shí)整治

4.4.1 原因分析

（1）該連續(xù)梁施工時(shí)內(nèi)外模板距離狹窄，振搗困難，骨料粒徑過(guò)大，鋼筋過(guò)密，造成砼下料時(shí)被鋼筋或振動(dòng)棒卡住，下部形成孔洞。

（2）混凝土流動(dòng)性差，或出現(xiàn)離析，粗骨料同時(shí)集中到一起，造成澆筑不暢。

（3）施工時(shí)未按澆筑順序振搗，造成漏振點(diǎn)。沒(méi)有分層澆筑，或分層過(guò)厚，使下部砼振搗作用半徑達(dá)不到，形成松散狀態(tài)。

（4）水泥結(jié)塊、骨料中含有冰塊、泥塊等雜物。

4.4.2 施工方法

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部空洞，采用注漿法進(jìn)行加固。

（1）布孔：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，標(biāo)定空洞位置，根據(jù)空洞大小，每個(gè)空洞部位布設(shè)3～5個(gè)孔。

（2）鉆孔：采用鉆孔機(jī)鉆孔，鉆孔直徑3 cm，孔深要達(dá)到混凝土空洞處，并保證各孔相通。鉆孔前要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙定位出梁體鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋位置，避免鉆孔時(shí)對(duì)梁鋼筋及預(yù)應(yīng)力鋼筋造成損傷。鉆孔完成后，由一個(gè)孔道注入清水，觀察各孔道是否出水，有不出水的孔，必須補(bǔ)鉆，直至各孔相通。選定一個(gè)作為注漿孔，與注漿孔最遠(yuǎn)的一個(gè)作為排氣孔。

（3）注漿壓力確定：由于漿液的擴(kuò)散能力壓力的大小密切相關(guān)，高壓漿壓力能使一些微細(xì)孔隙張開(kāi)，漿液填充得更密實(shí)，高壓漿壓力還有助于擠出漿液中多余水分，使?jié){液結(jié)石強(qiáng)度提高。但是當(dāng)壓漿壓力超過(guò)混凝土的抗折強(qiáng)度時(shí)，會(huì)造成混凝土破壞。因此，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定，本次壓漿采用的最大壓力為0.5 MPa～0.7 MPa。

（4）制備漿液：為保證修補(bǔ)質(zhì)量，選用TS-168G預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料作為注漿材料。TS-168G是由高標(biāo)號(hào)水泥以及多種無(wú)機(jī)和有機(jī)材料復(fù)合而成，具有流動(dòng)性好，泌水率小，早強(qiáng)、微膨脹、壓漿飽滿等特性，并可一次性壓漿施工，孔道內(nèi)漿體密實(shí)無(wú)孔隙，預(yù)應(yīng)力筋不銹蝕，并與混凝土牢固粘結(jié)成為一個(gè)整體。

（5）壓漿：將灌漿栓塞打入孔中，軟管出料口套在栓塞上并固定好，如果連接部牢固或密封不夠，就會(huì)發(fā)生漏漿、暴孔、壓力不足等現(xiàn)象。錨固牢靠后，啟動(dòng)壓漿泵，同時(shí)打開(kāi)攪拌機(jī)底部出料開(kāi)關(guān)，開(kāi)始連續(xù)地泵送灰漿。開(kāi)始?jí)簼{前，除排氣外，其余各孔均預(yù)先塞死。

開(kāi)始?jí)簼{后，按與壓漿孔的距離，由近而遠(yuǎn)，順序打開(kāi)木塞，一孔飽滿出漿后，將其塞住，再打開(kāi)下一個(gè)孔，如此循環(huán)進(jìn)行，直至最后的排氣孔出漿，并應(yīng)達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。關(guān)閉出漿口后，在0.5 MPa壓力下，保持穩(wěn)壓2 min，讓漿液在支座內(nèi)充分滲透，達(dá)到擠密和充實(shí)的效果，然后打開(kāi)卸荷開(kāi)關(guān)，緩慢降壓，直到壓力歸零，結(jié)束壓漿。

5 結(jié)束語(yǔ)

本工程對(duì)高鐵現(xiàn)澆混凝土橋梁結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的松散、裂紋、空洞、不密實(shí)等病害進(jìn)行整治，實(shí)施完成后效果良好，有效的提高了原有混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，可以廣泛運(yùn)用于同類型混凝土病害及修補(bǔ)，可供設(shè)備管理單位參考借鑒。