鐘勇云 陳紅

1中交云南高速公路發(fā)展有限公司 云南 昆明 650000

2云南省交通運(yùn)輸廳工程造價管理局 云南 昆明 650000

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，交通物流運(yùn)輸在社會經(jīng)濟(jì)中的重要性尤為突出，運(yùn)輸車輛的軸載也越來越大，因高速公路治超限載且過路費(fèi)高昂，超限貨車選擇了走二級公路，“百噸王”對橋梁造成了嚴(yán)重的破壞。近年云南省公路局開始分批次分地州對全省二級公路橋梁采取加固措施，通過混凝土無損檢測技術(shù)在橋梁加固上的實(shí)際運(yùn)用確保了加固施工質(zhì)量。

2 混凝土無損檢測技術(shù)

2.1 混凝土無損檢測技術(shù)分類

混凝土無損檢測技術(shù)主要分為三類：即聲波類檢測技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)類檢測技術(shù)、電磁感應(yīng)類檢測技術(shù)。

1）橋梁CT是聲波類檢測技術(shù)典型代表，用聲波穿透混凝土，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理反演對混凝土的聲波速度成像，重現(xiàn)混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像[1]。聲波速度反映混凝土內(nèi)部的密實(shí)性、缺陷和力學(xué)性狀。檢測結(jié)果直觀，準(zhǔn)確。

2）地質(zhì)雷達(dá)是用超高頻電磁波探測目標(biāo)，發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位等信息[1]。

3）鋼筋位置測定儀由主機(jī)（信號發(fā)生系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)）和探頭組成，信號發(fā)射系統(tǒng)產(chǎn)生激勵信號至探頭，探頭產(chǎn)生電磁場在鋼筋內(nèi)產(chǎn)生渦流，渦流產(chǎn)生的電磁場又被探頭接收并輸出電信號，電信號經(jīng)主機(jī)處理系統(tǒng)計(jì)算判定鋼筋的位置和保護(hù)層厚度以及鋼筋的直徑[1]。

2.2 混凝土無損檢測技術(shù)應(yīng)用方向

無損檢測主要是提供結(jié)構(gòu)物理現(xiàn)存狀態(tài)結(jié)構(gòu)模量的分布、缺陷位置、規(guī)模，為結(jié)構(gòu)功能評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，損傷結(jié)構(gòu)檢算的參數(shù)分布，機(jī)構(gòu)物理損傷與功能損傷分析，為修復(fù)關(guān)鍵部位提供基礎(chǔ)資料，對加固部位物理效果進(jìn)行評價。

2.3 無損檢測技術(shù)的特點(diǎn)

對缺陷的位置、大小、強(qiáng)度能定量指示，結(jié)果直觀，能直接用于結(jié)構(gòu)檢算。可用于舊橋梁病害的檢測和加固效果評價，還能作為新建橋梁的質(zhì)量控制手段。

3 橋梁加固方法

3.1 橋梁加固方法分類

橋梁加固的方法主要有：增大截面加固法，粘貼鋼板加固法，粘貼纖維復(fù)合材料加固法，體外預(yù)應(yīng)力法，改變結(jié)構(gòu)體系加固法。

3.2 各種橋梁加固方法適用條件

1）增大截面加固法適用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件、鋼筋混凝土受壓構(gòu)件的加固。

2）粘貼鋼板加固法適用于鋼筋混凝土受彎、受拉、受壓構(gòu)件的加固[2]。

3）粘貼纖維復(fù)合材料加固法適用于鋼筋混凝土受壓柱、梁、板的加固[2]。

4）體外預(yù)應(yīng)力法適用于預(yù)應(yīng)力梁的加固，改善原結(jié)構(gòu)受力狀況。

5）改變結(jié)構(gòu)體系加固法適用于多跨簡支梁改為連續(xù)梁，連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋改為矮塔斜拉橋等使原有結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生改變的方法[2]。

3.3 混凝土簡支梁梁橋加固方法選擇

1）簡支梁抗彎能力不足或梁體撓度過大時，比較適合采用體外預(yù)應(yīng)力法，增大截面、簡支變連續(xù)等加固法。

2）個別主梁體病害嚴(yán)重，其它主梁狀況良好，可采用更換主梁加固。

3）對于提高承載能力幅度不大時的加固設(shè)計(jì)，可采用粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料加固。

4）主梁斜截面抗剪能力不足時，可采用粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料加固。

4 無損檢測技術(shù)在橋梁加固上的案例運(yùn)用

4.1 橋梁概況

S315元陽-綠春二級公路格瑪6#橋全長126.08m，橋面寬9m。橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁，橋面聯(lián)系為：3×20m+3×20m；每跨梁4片裝配式后張法預(yù)應(yīng)力T梁。該橋原設(shè)計(jì)荷載等級為《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）中的公路-Ⅱ級荷載，比《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2015）中的公路-Ⅱ級荷載小，實(shí)際運(yùn)營中，交通流量大，重載車輛較多，造成T梁出現(xiàn)豎向裂縫，裂縫位于翼緣板以下跨中位置，縫寬度0.04～0.19mm之間，裂縫大致呈“棗核”形，裂縫中部寬，向梁頂、底發(fā)展。

4.2 橋梁加固方案

依據(jù)橋梁技術(shù)狀況和復(fù)檢結(jié)果、病害成因、加固目標(biāo)、施工條件等，T梁腹板在距梁端 4～16m范圍（即梁的約 1/5～4/5 處）存在腹板豎向裂縫，裂縫從馬蹄側(cè)面沿腹板向上延伸，貫穿至行車道板，病害情況嚴(yán)重。

經(jīng)理論計(jì)算擬定每片梁增設(shè)2束3φ/15.2抗拉強(qiáng)度為1860MPa的體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行加固，改變原結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布并降低原結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，使一般加固結(jié)構(gòu)中所特有的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象得以消除，后加部分與原結(jié)構(gòu)粘為一體，較好地共同工作，使結(jié)構(gòu)的總體承載能力有一定程度提高；使構(gòu)件中原有裂縫寬度減小甚至完全閉合，并抑制新裂縫的出現(xiàn)。

4.3 混凝土無損檢測技術(shù)的應(yīng)用

此次體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固方法的難點(diǎn)在于體外預(yù)應(yīng)力錨固塊（見圖1）的施工，T 梁兩側(cè)錨塊腹板貫穿植筋，植筋數(shù)量較多且密集，T梁內(nèi)鋼絞線與植筋鉆孔理論最小距離2.5cm（見圖2）。

圖1 預(yù)應(yīng)力錨固塊位置圖

圖2 鋼筋鋼絞線位置圖

1）鋼筋測定儀檢測錨固塊位置原T梁腹板鋼筋保護(hù)層厚度，防止在鑿毛混凝土表面上傷害到原T梁鋼筋。

未采用鋼筋測定儀檢測保護(hù)層厚度就開始在T梁腹板進(jìn)行錨塊位置混凝土切割鑿毛，造成T梁鋼筋損傷甚至斷裂（見圖3）。

圖3 未測定保護(hù)層厚度施工造成T梁鋼筋損傷

2）本次危橋改造項(xiàng)目由于貫穿植筋較多，如何避免鉆孔過程中傷及原梁鋼絞線是施工成敗的關(guān)鍵，經(jīng)查閱資料及多方咨詢，原梁鋼絞線的探測采用地質(zhì)雷達(dá)探測方法，準(zhǔn)確度高，探測相對便捷，工期影響小。

①收集相關(guān)設(shè)計(jì)資料

a）梁體在錨固塊區(qū)域內(nèi)的波紋管埋深、分布圖；

b）梁體在錨固塊區(qū)域內(nèi)鋼筋（豎向鋼筋、水平鋼筋）的直徑、凈保護(hù)層厚度。

②根據(jù)收集的圖紙?jiān)诹后w側(cè)面標(biāo)記出波紋管設(shè)計(jì)的分布位置。

③利用鋼筋檢測儀探測出鋼筋在梁體側(cè)面的實(shí)際位置，并作網(wǎng)格線標(biāo)記（見圖4）。

圖4 鋼筋測定儀檢測保護(hù)層厚度

④在梁體表面錨塊區(qū)域內(nèi)畫出多條間距40cm左右的豎向測線標(biāo)記，測線位置盡量布置在相鄰兩根豎向鋼筋中間，避免豎向鋼筋對采集信號的干擾。

⑤采用1.6G手持式地質(zhì)雷達(dá)（天線頻率為1.6G，探測深度為30cm，深度分辨率約為1mm）在每條豎向測線上進(jìn)行勻速掃描（見圖5），根據(jù)雷達(dá)特征圖像（見圖6），現(xiàn)場標(biāo)記出各條測線上鋼絞線中心點(diǎn)位置，然后將各條測線上探測出的鋼絞線中心點(diǎn)連接起來得到鋼絞線中心點(diǎn)在梁體的實(shí)際位置分布線。

圖5 1.6G手持式地質(zhì)雷達(dá)

圖6 波紋管內(nèi)鋼絞線典型雷達(dá)特征成像圖

3）錨固塊混凝土質(zhì)量控制

由于錨固塊位于梁端翼板下面，混凝土澆筑面距翼板底部16～36cm，狹小的操作空間對錨固塊混凝土澆筑質(zhì)量控制有很大難度，為檢測混凝土的施工質(zhì)量現(xiàn)場采用橋梁CT對錨固塊質(zhì)量進(jìn)行檢測，通過橋梁CT檢測出的錨固塊混凝土波速剖面圖（見圖7）可以看出錨固塊混凝土密實(shí)度比較均勻，只有在預(yù)埋孔道周圍稍差，均滿足質(zhì)量要求。

圖7 T梁錨固塊BCT剖面圖

5 總結(jié)

混凝土無損檢測技術(shù)在橋梁加固施工中的應(yīng)用，解決了橋梁加固施工中遇到的一系列技術(shù)難題，通過鋼筋測定儀檢測避免了在新老混凝土結(jié)合面鑿毛施工中對原結(jié)構(gòu)中鋼筋的損傷，通過高頻地質(zhì)雷達(dá)檢測避免了在植筋鉆孔施工中對原T梁中預(yù)應(yīng)力鋼絞線的破壞，通過BCT技術(shù)對錨固塊混凝土質(zhì)量缺陷進(jìn)行透視檢測保障了錨固塊混凝土的內(nèi)在質(zhì)量，確保橋梁加固的實(shí)施[3]。

新檢測技術(shù)在工程施工中的廣泛應(yīng)用，為工程質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障條件，為我們國家的實(shí)現(xiàn)中國夢做出了有力的貢獻(xiàn)。