呂 鵬

（甘肅省公路交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

我國(guó)現(xiàn)有一些早期修建的道路橋梁存在病害問(wèn)題較多的情況。受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平等因素的制約，橋梁的整體質(zhì)量并不高，只能勉強(qiáng)達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。隨著時(shí)間的推移，部分橋梁?jiǎn)栴}逐漸顯露，其中常見(jiàn)的混凝土裂縫、鋼筋銹蝕等病害嚴(yán)重影響橋梁的安全性和穩(wěn)定性。為此，應(yīng)采取有效的施工處理技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行加固，在消除病害的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)橋梁的承載力，延長(zhǎng)使用壽命。

1 道路橋梁工程的常見(jiàn)病害分析

1.1 混凝土裂縫

1.1.1 裂縫類型

道路橋梁工程中，混凝土裂縫是最為常見(jiàn)的病害之一，也是影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性、耐久性的主要問(wèn)題。從外觀方面可將橋梁裂縫分為橫向和縱向兩類，從裂縫成因方面可分為結(jié)構(gòu)性和非結(jié)構(gòu)性。前者的形成主要與溫度、收縮等因素有關(guān)，裂縫的寬度相對(duì)較小，多出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)表面，影響程度較??；后者多是由荷載引起。通過(guò)分析裂縫在橋梁結(jié)構(gòu)中的分布情況，能夠判斷橋梁是否需要進(jìn)行加固處理。

1.1.2 裂縫成因

橋梁混凝土裂縫的成因較多，其中引起結(jié)構(gòu)性裂縫的受力因素有兩個(gè)，一個(gè)是剪力，另一個(gè)是彎矩，這兩個(gè)受力因素單獨(dú)或共同作用都會(huì)導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。如跨中彎矩過(guò)大會(huì)導(dǎo)致受拉區(qū)跨中截面開(kāi)裂，這是橋梁中比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)性裂縫。主拉應(yīng)力會(huì)引起斜向裂縫，當(dāng)此類裂縫的寬度超過(guò)一定程度時(shí)，極有可能造成脆性破壞。出現(xiàn)非結(jié)構(gòu)性裂縫主要與施工質(zhì)量、混凝土配合比、作業(yè)環(huán)境、養(yǎng)護(hù)等因素有關(guān)。其中，溫度裂縫和收縮裂縫最為常見(jiàn)。

1.2 鋼筋銹蝕

在道路橋梁工程中，鋼筋是除混凝土之外最為重要的材料之一，它的質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和橋梁的使用壽命。銹蝕是鋼筋中較常見(jiàn)的病害之一，隨著時(shí)間的推移會(huì)不斷加劇，當(dāng)銹蝕達(dá)到一定程度時(shí)，鋼筋可能會(huì)發(fā)生斷裂，使構(gòu)件喪失承載力。不僅如此，鋼筋銹蝕后，會(huì)在表面形成氧化層，導(dǎo)致鋼筋與包裹在外面的混凝土表面產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。目前，可將鋼筋銹蝕的影響因素歸納為以下幾個(gè)方面：（1）外部環(huán)境中氯離子含量過(guò)大時(shí)，引起鋼筋銹蝕。（2）混凝土發(fā)生碳化后，破壞鋼筋的鈍化膜，進(jìn)而導(dǎo)致銹蝕。（3）混凝土的水灰比過(guò)大，容易造成鋼筋的銹蝕速度加快。（4）環(huán)境的溫濕度會(huì)對(duì)鋼筋銹蝕有直接影響。

1.3 鉸縫病害

1.3.1 破壞形式

關(guān)于道路橋梁工程中的鉸縫，比較常見(jiàn)的破壞形式有以下幾種：（1）預(yù)制板梁之間的鉸縫出現(xiàn)松動(dòng)跡象，板底上產(chǎn)生明顯的裂縫。（2）受到?jīng)_擊荷載的長(zhǎng)期作用，部分車轍、裂縫出現(xiàn)在鉸縫的上方，雨雪天氣過(guò)后，水會(huì)通過(guò)裂縫滲入到鉸縫中，出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象。（3）受重型車輛的荷載作用，導(dǎo)致企口縫被破壞，原本的雙板共同受力變?yōu)閱伟迨芰Γ趶澗氐挠绊懴?，板下?lián)习l(fā)生塑性變形，造成永久性錯(cuò)臺(tái)。

1.3.2 病害成因

引起鉸縫病害的原因較多，大體上可分為以下兩個(gè)方面：（1）由于設(shè)計(jì)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致鉸縫斷面尺寸的取值過(guò)小，鉸縫與板未有效結(jié)合，使用一段時(shí)間后就遭到破壞。（2）施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，鉸縫設(shè)置過(guò)淺且寬度不足，增大了混凝土振搗密實(shí)的難度。因密實(shí)度不夠，進(jìn)而影響鉸縫的強(qiáng)度，容易出現(xiàn)早期破壞。

2 道路橋梁工程加固施工處理技術(shù)

在道路橋梁使用過(guò)程中，難免產(chǎn)生各種病害問(wèn)題，為消除病害對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、耐久性的影響，應(yīng)采取行之有效的加固方法，對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理。目前，在道路橋梁工程加固中廣泛應(yīng)用的處理技術(shù)有增大截面、粘貼鋼板、粘貼碳纖維、體外預(yù)應(yīng)力等。

2.1 增大截面

在道路橋梁病害問(wèn)題的處理中，增大截面是較常用的一種方法，該方法不僅能增強(qiáng)新老混凝土之間的粘結(jié)力，還能進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎剛度、抗剪承載力。該方法在橋梁的受彎和受壓構(gòu)件中較為適用。

2.1.1 力學(xué)特點(diǎn)

截面增大后，主梁從原本的一次受力構(gòu)件變?yōu)槎问芰ΟB合構(gòu)件，除需承受現(xiàn)有的應(yīng)力之外，還要承受后期的荷載應(yīng)力，即恒荷載+活荷載。所以采用增大截面的方法對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理后，應(yīng)驗(yàn)算梁的極限承載力是否符合要求。

2.1.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

混凝土澆筑與植筋是增大截面加固法的關(guān)鍵工序，為確保整體質(zhì)量，應(yīng)掌握相關(guān)施工技術(shù)要點(diǎn)，具體如下：

（1）澆筑混凝土前，應(yīng)先檢查槽鋼及模板的頂面高程，確認(rèn)符合要求后，進(jìn)行布料攤鋪?；炷恋牟剂蠑備伜穸龋陕愿哂谡駬v密實(shí)后的橋面標(biāo)高，以2.0～3.0cm 為宜；混凝土攤鋪的長(zhǎng)度達(dá)到10m 左右時(shí)，可進(jìn)行振搗密實(shí)，并用滾杠在振搗完的混凝土上進(jìn)行滾壓，達(dá)到整平的效果；以混凝土的凝結(jié)情況作為依據(jù)，對(duì)混凝土表面進(jìn)行三次清光處理。清光時(shí)，可采用3m 直尺法逐點(diǎn)檢查平整度，及時(shí)處理不平部位；混凝土初凝后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行刷毛及灑水養(yǎng)護(hù)，確?；炷帘砻娴臐駶?rùn)度，避免早期開(kāi)裂。

（2）植筋前，應(yīng)檢查錨固部位的混凝土，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測(cè)量放線，在現(xiàn)場(chǎng)確定出植筋的準(zhǔn)確位置，并做好標(biāo)記；可采用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔，鉆頭直徑應(yīng)略大于植筋直徑，成孔后將孔口臨時(shí)封堵，避免落入雜物，影響后續(xù)鋼筋的植入；當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)進(jìn)行清孔，可使用高壓氣清除孔內(nèi)的粉塵，再通過(guò)化學(xué)法進(jìn)行清孔，以此達(dá)到預(yù)期的清孔效果；液體的存在會(huì)導(dǎo)致植筋結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度下降，因此，要確?？妆诘母稍镄裕恢步钋皯?yīng)對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹，向孔內(nèi)注入適量按比例配制的結(jié)構(gòu)膠，緩慢植入鋼筋并確保鋼筋植入到底，最后將孔口的結(jié)構(gòu)膠清除干凈。

2.2 粘貼鋼板

粘貼鋼板簡(jiǎn)稱粘鋼法，主要是利用環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)橋梁構(gòu)件病害部位的鋼板進(jìn)行粘貼，來(lái)提高構(gòu)件的抗彎剛度、抗剪承載力，消除病害對(duì)構(gòu)件的影響。同時(shí)，在橋梁結(jié)構(gòu)中一些受力較為薄弱的部位粘貼鋼板，能夠顯著提升橋梁的耐久性。需要注意的是，該加固方法無(wú)法承受較大幅度的動(dòng)荷載及疲勞荷載，并且要求橋梁所處的環(huán)境中無(wú)化學(xué)腐蝕。

2.2.1 技術(shù)特點(diǎn)

粘鋼法技術(shù)較為先進(jìn)，其利用環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)鋼板進(jìn)行粘貼，整體性能良好，工藝簡(jiǎn)單，工期較短，加固過(guò)程中消耗的材料較少，能夠滿足橋梁病害加固處理的需要。此外，該技術(shù)占用空間較小，經(jīng)過(guò)加固后的橋梁外觀基本不會(huì)受到影響。

2.2.2 材料要求

粘貼鋼板的膠黏劑應(yīng)滿足一定的韌性、較高的彈性模量以及耐久性等要求?？蓪235 鋼板作為首選，其與鋼板連接的螺栓必須具備足夠的強(qiáng)度。

2.2.3 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）先在鋼板上鉆設(shè)注膠孔和螺栓固定孔，在無(wú)特殊要求的情況下，1m2鋼板上的注膠孔數(shù)量以3～4 個(gè)為宜，螺栓固定孔的數(shù)量以6～7 個(gè)為宜。注膠孔應(yīng)依據(jù)灌膠嘴尺寸進(jìn)行鉆設(shè)，確保二者能夠匹配，注膠孔鉆好后，應(yīng)對(duì)其周邊進(jìn)行密封。

（2）將鉆好孔的鋼板緊貼在待粘合的橋梁構(gòu)件表面上，按照鋼板上的螺栓固定孔位置，在構(gòu)件表面鉆設(shè)相應(yīng)孔位，確保位置吻合，以免影響固定效果。打磨處理鋼板與構(gòu)件表面，要求鋼板無(wú)銹，構(gòu)件表面應(yīng)達(dá)到一定的粗糙度，從而確保兩者能夠緊密粘合。

（3）托起鋼板后，將其懸掛在構(gòu)件表面的螺栓上，并將螺母擰緊。在待粘貼鋼板的構(gòu)件表面，每間隔50cm 左右，插入一節(jié)軟管進(jìn)行排氣。需要注意的是，鋼板的各個(gè)角上應(yīng)設(shè)置排氣管，確保注膠后，鋼板與構(gòu)件貼合面之間的空氣能順利排出，提高粘合效果。

（4）使用配制好的封口膠，對(duì)鋼板周邊的縫隙、螺栓及注膠孔周圍的間隙進(jìn)行密封處理，確保密封的嚴(yán)密性，以免影響粘貼質(zhì)量。根據(jù)產(chǎn)品使用說(shuō)明書中推薦的配膠比來(lái)配制粘貼膠，攪拌均勻后進(jìn)行注膠。作業(yè)時(shí)應(yīng)遵循少量多次的原則，為避免影響粘貼效果，配好的膠應(yīng)立即注入。通過(guò)灌膠工具，從注膠嘴將膠液注入，注膠應(yīng)從一端開(kāi)始，直至相鄰注膠孔有膠液溢出時(shí)，便可停注。要控制注膠速度，不宜過(guò)快，以免形成氣囊。注膠3～5h 后，觀察有無(wú)流膠的情況，避免出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。

2.3 粘貼碳纖維

碳纖維是一種性能非常優(yōu)良的材料，在所有化纖中，它的耐高溫性最好。不僅如此，碳纖維中碳含量在90%以上，因而具備較高的強(qiáng)度及模量。通過(guò)粘貼碳纖維，能有效處理橋梁中一些病害問(wèn)題。橋梁中絕大部分構(gòu)件尺寸較大，粘貼碳纖維雖然能夠增強(qiáng)構(gòu)件的抗彎承載力，但總體幅度并不大，因此，限制了粘貼碳纖維的適用范圍，其常被應(yīng)用于小型構(gòu)件、應(yīng)力較為復(fù)雜的部位。

2.3.1 碳纖維主要特點(diǎn)

第一，碳纖維材料自身重量非常輕，粘貼在橋梁構(gòu)件上，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)自重。第二，碳纖維強(qiáng)度非常高，耐久性好，易于粘貼，不會(huì)像鋼板出現(xiàn)銹蝕的情況，使用年限更長(zhǎng)。第三，當(dāng)碳纖維材料受到拉力作用時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出線彈性關(guān)系，直至材料完全被破壞為止。這個(gè)特性與鋼筋的延性存在較為明顯的差別，由于缺乏延性，會(huì)使構(gòu)件中應(yīng)力的重新分配受到一定約束。

2.3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）先對(duì)待加固橋梁混凝土構(gòu)件表面的劣化層進(jìn)行處理，去除蜂窩、輸送、風(fēng)化的混凝土，使其露出內(nèi)部完好的混凝土結(jié)構(gòu)層，再用預(yù)先準(zhǔn)備好的修復(fù)材料進(jìn)行整平施工。采用灌縫或封閉的方法對(duì)細(xì)小裂縫進(jìn)行處理，將被粘貼表面的混凝土打磨平整，并清除干凈粘附在其表面的雜物，轉(zhuǎn)角應(yīng)進(jìn)行倒角。

（2）使用滾刷在處理好的混凝土表面均勻涂刷打底膠，當(dāng)指觸不粘時(shí)，用找平膠修補(bǔ)凹陷部位，然后粘貼碳纖維。溫濕度直接影響碳纖維粘貼的施工，當(dāng)氣溫在5℃以下，或空氣相對(duì)濕度超過(guò)95%時(shí)，不得進(jìn)行粘貼作業(yè)，雨雪天不可以施工。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸對(duì)碳纖維材料進(jìn)行剪裁，粘貼位置最大允許偏差2.0cm。碳纖維的拉伸強(qiáng)度與排列方向有關(guān)，要按照結(jié)構(gòu)物的受力情況，確定碳纖維的粘貼方向。粘貼時(shí)，應(yīng)確保碳纖維與混凝土構(gòu)件之間的有效粘貼面積在95%以上，如出現(xiàn)空鼓，可按照面積大小采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。碳纖維應(yīng)從跨中向兩側(cè)粘貼，并用滾筒滾壓，將內(nèi)部空氣排除干凈，粘貼好的碳纖維用抹灰層進(jìn)行保護(hù)。

（4）碳纖維粘貼施工完畢，通過(guò)錘擊法檢測(cè)粘貼質(zhì)量，合格標(biāo)準(zhǔn)為空鼓的總面積小于粘貼總面積的5%。需要特別注意的是，為給水分提供散發(fā)的途徑，盡可能避免大面積粘貼。

2.4 體外預(yù)應(yīng)力

這是一種能夠明顯改善原結(jié)構(gòu)受力狀況的加固方法，在消除橋梁結(jié)構(gòu)病害方面的效果極為顯著，應(yīng)用非常廣泛。此外，其在解決橋梁結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題中的應(yīng)用較多。

2.4.1 力學(xué)特點(diǎn)

對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固后，能夠改變?cè)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布狀況，應(yīng)力水平會(huì)隨之下降，消除應(yīng)力應(yīng)變滯后的現(xiàn)象。使加入的部分與原結(jié)構(gòu)可以共同工作，進(jìn)一步提升橋梁的承載力。

2.4.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

（1）在橋面相應(yīng)位置處布設(shè)施工人孔，因需要在箱梁內(nèi)部施加體外預(yù)應(yīng)力索，所以，在作業(yè)開(kāi)始前要清除干凈箱梁內(nèi)的混凝土等雜物。為最大限度減輕體外預(yù)應(yīng)力施工對(duì)原橋梁結(jié)構(gòu)的影響和破壞，可將鋼結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，并在箱梁外進(jìn)行預(yù)制。

（2）對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行穿索時(shí)，可以采用單根穿索的方法，保持索位一致。為避免損傷鋼絞線的包裹層，可將馬凳設(shè)置在箱梁內(nèi)部。在新增端的錨固橫梁內(nèi)安裝錨具。

（3）張拉預(yù)應(yīng)力索之前，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行預(yù)緊，通過(guò)雙控的方法控制張拉過(guò)程，以此確保張拉質(zhì)量。張拉完畢，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌漿封錨，加裝鋼索限位器，避免預(yù)應(yīng)力索振動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，道路橋梁工程在使用一段時(shí)間后，由于受到各種因素的影響，會(huì)出現(xiàn)一些病害問(wèn)題，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性有所下降。為有效解決這一問(wèn)題，應(yīng)采取有效的施工處理技術(shù)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，消除病害，提升橋梁承載力，延長(zhǎng)使用壽命。進(jìn)一步加大對(duì)橋梁加固技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)一些新興技術(shù)，為橋梁工程加固提供技術(shù)支撐。