徐巍 張碧鴻 程利平

針對(duì)既有橋梁伸縮縫混凝土極易開裂破損等質(zhì)量通病，提出了采用超高性能混凝土（UHPC）予以加固補(bǔ)強(qiáng)，并應(yīng)用于S343省道上巴河大橋維修加固工程中，驗(yàn)證了方案的可行性，可供類似工程參考借鑒。

橋面伸縮縫在車輛荷載的長(zhǎng)期沖擊作用下，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的推移經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土破損、開裂、坑洞等病害，顯著增加了運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，嚴(yán)重影響行車舒適性并具有較大的安全隱患。橋梁伸縮縫后澆段混凝土病害主要有混凝土斷裂、網(wǎng)裂、剝落以及混凝土與橋主體結(jié)構(gòu)、橋面瀝青混凝土鋪裝層發(fā)生脫粘分離等幾種類型。目前橋梁伸縮縫后澆段普遍采用的材料為普通混凝土、微膨脹高強(qiáng)混凝土和鋼纖維混凝土等幾種傳統(tǒng)材料，針對(duì)上述病害，管養(yǎng)單位多采取同等材料予以加固補(bǔ)強(qiáng)，但處理后病害很快反復(fù)出現(xiàn)，效果不甚理想，導(dǎo)致管養(yǎng)成本大大增加。本文以S343省道上巴河大橋維修加固工程為案例，將超高性能混凝土（UHPC）應(yīng)用于橋梁伸縮縫維修改造中，徹底根治伸縮縫混凝土病害。

一、UHPC材料介紹

1.材料性能

UHPC作為一種新型材料，其成分主要由增韌纖維、超強(qiáng)預(yù)混料、高效外加劑組成，較之傳統(tǒng)混凝土，其配合比具有均質(zhì)、致密、延展等優(yōu)點(diǎn)。其材料力學(xué)詳細(xì)參數(shù)如下：

表1 UHPC力學(xué)參數(shù)

通過(guò)表1看出，UHPC具有高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)，另外，因材料成分不含粗骨料，故其具有高流動(dòng)性、高致密性，抗碳化、凍融、耐磨損、耐沖擊能力極強(qiáng)。

2.UHPC與傳統(tǒng)材料對(duì)比

UHPC較傳統(tǒng)材料不僅具有較高的斷裂韌性及抗沖擊能力，亦具有較好的耐久性，非常符合伸縮縫后澆段混凝土的受力環(huán)境。在伸縮縫后澆段采用UHPC能夠充分發(fā)揮材料性能，有效杜絕和減緩后澆段混凝土病害的產(chǎn)生。

表2 UHPC與常規(guī)材料性能對(duì)比

二、應(yīng)用案例

1.工程簡(jiǎn)介

上巴河大橋是省道S343上一座重要橋梁，位于黃岡市團(tuán)風(fēng)縣境內(nèi)，跨越上巴河，是連接浠水縣與團(tuán)風(fēng)縣的交通要道。大橋全長(zhǎng)466m，橋面總寬12.5m，凈寬9m，跨徑布置為7×20+8×20+8×20m，上部結(jié)構(gòu)采用20m預(yù)應(yīng)力砼空心板，板高0.9m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支、橋面連續(xù)。橋面設(shè)雙向2%橫坡，由支座墊石調(diào)整。2007年建成通車。2010年橋面系維修：加鋪2cm瀝青砼、12#墩處增設(shè)伸縮縫。橋面伸縮縫主要病害如下：

（1）6個(gè)型鋼伸縮縫均存在橡膠條破損和堵塞；2處伸縮縫型鋼存在變形，變形最大長(zhǎng)度1m；2處伸縮縫型鋼存在斷裂、失效；7處伸縮縫錨固區(qū)混凝土存在破損，破損處最大面積1.5m2，其中1處存在鋼筋外露；7#墩頂梳齒板伸縮縫梳齒板存在1塊松動(dòng)，3塊缺失；

（2）橋面鋪裝存在6條橫向貫穿裂縫，橋面鋪裝瀝青面層破損嚴(yán)重。

2.設(shè)計(jì)方案

拆除原橋面7條伸縮縫，全部更換為全新D80模數(shù)式伸縮縫，考慮到伸縮縫混凝土反復(fù)破壞的特點(diǎn)，有針對(duì)性的采用UHPC-C120型超高性能混凝土，其相關(guān)性能指標(biāo)如表3。

3.施工工藝

伸縮縫施工工藝流程如下：

（1）既有伸縮縫拆除

表3 UHPC設(shè)計(jì)參數(shù)表

施工時(shí)，在原伸縮縫兩端混凝土處彈好墨線，之后再用切線機(jī)進(jìn)行切割，切線深度為10cm，最后采取風(fēng)鎬對(duì)原伸縮縫砼進(jìn)行鑿除，鑿除時(shí)注意邊角混凝土，清除鑿除的混凝土，安排人員用小挖車運(yùn)送到指定地點(diǎn)。

（2）原伸縮縫拆除及縫內(nèi)石渣清理

原伸縮縫砼清除完成后，采取氧割將原伸縮縫進(jìn)行拆除，注意保留原有預(yù)埋或種植的鋼筋，最后將伸縮縫內(nèi)的石渣等雜物清理干凈。

（3）種植鋼筋

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，若原伸縮縫未預(yù)留的鋼筋，則按伸縮縫環(huán)筋間距進(jìn)行帶線放出植筋鉆孔位置，在鉆孔時(shí)要減小植筋鉆孔對(duì)原結(jié)構(gòu)的損害，使孔位避開鋼筋或鋼絞線位置。

（4）新伸縮縫就位安裝

新伸縮縫下縫前先將梁端頭縫隙用海棉或泡沫板封堵，局部縫隙較大要進(jìn)行吊模。之后人工或小型吊架將伸縮縫緩緩放入槽內(nèi)，使縫中心線與實(shí)際預(yù)定的縫中心線相重合，偏差不得超過(guò)10mm，同時(shí)使鋼梁內(nèi)邊保持垂直。

（5）定位焊接

伸縮縫定位焊接，先點(diǎn)焊部分種植鋼筋，臨時(shí)固定伸縮縫位置。經(jīng)檢查符合質(zhì)量要求后再將箍筋、種植鋼筋及伸縮縫鋼板進(jìn)行焊接牢固，最后將伸縮縫型鋼槽內(nèi)封堵泡沫板防止砼進(jìn)入型鋼槽內(nèi)。安裝時(shí)間要根據(jù)設(shè)定的伸縮間隙寬度，在一天中與設(shè)計(jì)要求溫度合適的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行。沿伸縮裝置的一端依次將伸縮裝置兩側(cè)的配套錨環(huán)與錨筋每隔2～3個(gè)錨固筋先點(diǎn)焊，點(diǎn)焊完成后全面檢驗(yàn)一下伸縮裝置的平整度、順直度、高程等項(xiàng)目，合格后再進(jìn)行焊接。伸縮縫固定后對(duì)其標(biāo)高再?gòu)?fù)測(cè)一遍，確定在臨時(shí)固定過(guò)程中未出現(xiàn)任何變形、偏差后，把異形鋼梁上的錨固鋼筋與預(yù)埋鋼筋在兩側(cè)同時(shí)焊牢，最好一次焊牢。如有困難，可先將一側(cè)焊牢，待達(dá)到預(yù)定的安裝氣溫時(shí)，再將另一側(cè)全部焊牢。在焊接的同時(shí)，隨時(shí)用3m直尺、塞尺檢測(cè)異形鋼梁的平整度。平整度控制在0～1mm之間，以避免出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。焊接人員數(shù)量配置要合理，焊接時(shí)間要盡量縮短，在全部焊接工序完成后要及時(shí)拆除夾具、解除伸縮縫與吊縫裝置，放松后再進(jìn)行一次全面質(zhì)量檢驗(yàn)，如不符合要求則需重新調(diào)整。焊接完成后綁扎鋼筋。

（6）UHPC澆筑養(yǎng)生

現(xiàn)場(chǎng)配置一臺(tái)強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，將UHPC成品按要求比例兌入中水?dāng)嚢?0min，混合均勻后，采用斗車運(yùn)輸澆筑，輔以人工手持振搗棒振動(dòng)，收面，初凝后覆蓋薄膜養(yǎng)生，連續(xù)養(yǎng)生3天后，開放交通。

三、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)伸縮縫混凝土質(zhì)量通病，傳統(tǒng)混凝土材料性能往往難以克服，本文采用UHPC-C120型超高性能混凝土予以替代，具體優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：

（1）強(qiáng)度高、韌性好

UHPC能很好地滿足伸縮縫使用功能，有效杜絕和延緩病害的產(chǎn)生。

（2）流動(dòng)性好、可操作性強(qiáng)

混凝土澆筑時(shí)，其流動(dòng)性更好，極容易克服伸縮縫預(yù)埋件及普通鋼筋較多、空隙較小難以澆筑密實(shí)等難題。

（3）養(yǎng)生容易、齡期短

UHPC超高性能混凝土無(wú)需蒸汽養(yǎng)護(hù)，薄膜覆蓋即可，3天強(qiáng)度即可達(dá)到50MPa，28天強(qiáng)度可達(dá)120MPa，即澆筑完成3天后可開放交通，養(yǎng)護(hù)齡期短，減少了對(duì)交通的影響。