殷科福

（貴州省綏陽公路管理段，貴州綏陽 563300）

0 引言

隨著我國的汽車保有量猛增，橋梁在通行能力和荷載能力的需求上會(huì)越來越大。特別是信息化技術(shù)的快速發(fā)展加快了信息的交換與獲取效率，同時(shí)也提高了商品的交易頻率，商品運(yùn)輸?shù)囊?guī)模及數(shù)量都在不斷擴(kuò)大，老舊橋梁在運(yùn)輸能力與承載能力上將面臨更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。由于老舊橋梁存在修建時(shí)間較早的普遍性，在承載能力以及施工質(zhì)量上已經(jīng)很難滿足交通壓力日益猛增的需求。所以，舊橋梁需要利用現(xiàn)代技術(shù)通過維修與加固措施對(duì)其通行和承載能力進(jìn)行改造升級(jí)。在常規(guī)的橋梁加固方法中包括：碳纖維筋加固、表面粘貼碳纖維布加固以及施加預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固等主要加固方法。其中，碳纖維筋加固技術(shù)具有操作簡便、強(qiáng)度高、自重較輕等優(yōu)勢，同時(shí)在加固中還具有不中斷交通、工期短、人工少、對(duì)原有結(jié)構(gòu)物擾動(dòng)小的特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛用于混凝土構(gòu)造加固工程，形成了補(bǔ)強(qiáng)加固已有混凝土橋梁的新技術(shù)，在橋梁的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)及加固領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。

1 標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

碳纖維筋重量是鋼筋的1/4，且具有極好的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性。碳纖維筋彈性模量一般為180～240GPa，密度為1.6～2.0g/cm3，抗拉強(qiáng)度在1800～2400MPa，且耐高溫、腐蝕、在加工成型過程中便于附著其他物質(zhì)的特性。碳纖維筋通過植筋膠可以與混凝土形成緊密結(jié)合的狀態(tài)，從而使混凝土的承載能力得到有效加強(qiáng)，為橋梁的承載能力以及穩(wěn)固性提供重要保障。

2 工程概況

該橋梁位于貴州遵義市綏陽縣G243 線上，橋梁全長38.6m。該橋始建于2009年12月。橋面鋪裝采用瀝青混凝土鋪裝層。上部結(jié)構(gòu)：2×16m 鋼筋混凝土簡支空心板。下部結(jié)構(gòu)：橋臺(tái)采用框架式輕型橋臺(tái)，橋墩為雙柱框架式橋墩，基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載：公路-Ⅰ級(jí)（據(jù)檢測報(bào)告）。橋面寬度：0.5m（護(hù)欄）+9.5m（行車道）+0.5m（護(hù)欄）。

圖1 橋立面布置示意圖

2.1 工程中主要病害

該橋已經(jīng)使用了十多年之久，在長時(shí)間的高負(fù)荷和橋體混凝土效用流失的共同作用下，橋體顯現(xiàn)出裂縫的病害：1-1#梁底板存在整體網(wǎng)狀裂縫；2-1#梁存在大面積網(wǎng)狀裂縫；梁體共計(jì)11 條縱向裂縫；1-1#梁左右翼緣板存在整體銹脹露筋；梁體存在多處銹脹露筋；墊石存在7 處破損露筋；4 個(gè)支座脫空?？招陌宀贾萌鐖D2所示。

圖2 空心板布置立面示意（單位：cm）

2.2 加固處理方法

由于該橋空心板橫向裂縫較多，雖未超過限值，但應(yīng)采取措施對(duì)其進(jìn)行控制，避免裂縫進(jìn)一步發(fā)展。故此次對(duì)全橋空心板底板采用碳纖維筋增大截面法進(jìn)行維修處治。具體操作方式為：首先，按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诹喊迳祥_槽后，使用吹風(fēng)機(jī)將結(jié)構(gòu)的雜物吹干凈，避免雜物影響材料連接，同時(shí)按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)剪裁鋼筋以及纖維材料。其次，把鋼筋材料固定在膠槍結(jié)構(gòu)位置上，而后向槽體緩慢地進(jìn)行加壓，使其能夠有效與鋼筋結(jié)構(gòu)材料連接在一起，同時(shí)還需要采用植筋膠進(jìn)行包裹[2]。最后，在鑿毛完成之后，使用抹布對(duì)表面進(jìn)行清理然后涂上聚合砂漿，具體操作見圖3表示。

圖3 內(nèi)嵌碳纖維筋示意圖

2.3 施工工藝以及控制

2.3.1 開槽

在開槽階段結(jié)合設(shè)計(jì)方案的要求，先在開槽的平面上做好標(biāo)記，根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)確保開槽順直、平整，而后標(biāo)記完成之后安排作業(yè)人員采用人工角膜的方式處理局部問題，確保開槽的質(zhì)量達(dá)到制定規(guī)范。

2.3.2 內(nèi)嵌碳纖維筋

在內(nèi)嵌鋼纖維鋼筋之前，首先將表面存在的雜物進(jìn)行全面處理，避免直筋以及鋼筋混凝土不能有效的連接。同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)要求，做好碳纖維鋼纖維尺寸的裁定，并且使用膠槍在指定的位置對(duì)其進(jìn)行固定。一般來說在處理的階段，需要把檢查好的材料及時(shí)地放入鑲嵌槽孔內(nèi)，然后安排工作人員進(jìn)行表面加固，讓直筋能夠與材料鑲嵌在一起，在施工階段如果發(fā)現(xiàn)表面鋼筋鋪設(shè)不均勻，則需要采用人工處理的方式對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3.3 鑿毛清洗表面

在施工階段中需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的壓強(qiáng)進(jìn)行控制，使其能夠達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)的需求，然后再進(jìn)行噴射混凝土并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)做好鑿毛的處理。此外安排作業(yè)人員進(jìn)行施工管控，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題及時(shí)處理。最后在進(jìn)行涉水槽毛機(jī)調(diào)整的階段中，要確保它的壓力處于150bar 以內(nèi)。

2.3.4 涂抹表面強(qiáng)化劑

（1）使用強(qiáng)化劑對(duì)表面進(jìn)行涂刷，使其能夠和聚合物砂漿有效結(jié)合在一起。

（2）待混凝土表面風(fēng)干后，需要采用刷子進(jìn)行表面清理，保證表面結(jié)構(gòu)具備整潔性。

2.3.5 噴涂高強(qiáng)聚合物砂漿

（1）施工階段需要做好砂漿厚度的控制，使其能夠符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，而后采用鋼泥刀進(jìn)行磨墻確保表面結(jié)構(gòu)平整度滿足既定標(biāo)準(zhǔn)需要。

（2）在施工環(huán)節(jié)，當(dāng)聚合物砂漿處于10℃時(shí)，需要預(yù)留一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間；當(dāng)施工溫度小于5℃，或在35℃以上需要停止施工[3-4]。

（3）通過使用噴涂機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，在操作階段要控制好主機(jī)與噴涂設(shè)備間的距離，一般要控制在50cm 左右。同時(shí)為了能夠有效清除孔隙，提高黏結(jié)力，需要在先涂上一層5mm 的聚合物砂漿作為打底基礎(chǔ)，而后再進(jìn)行噴涂施工。

2.4 碳纖維筋材料要求

2.4.1 碳纖維筋在運(yùn)輸過程中，需進(jìn)行包裝保護(hù)，以避免表面污染和抗滑移表層(石榴石層)脫落。

2.4.2 碳纖維筋宜堆置在倉庫(棚)內(nèi)，露天堆置時(shí)，應(yīng)墊高并加遮蓋防護(hù)。

2.4.3 碳纖維筋表面上的油漬、漆污、浮皮、雜物在使用之前應(yīng)清除干凈。

2.4.4 抗滑移表層(石榴石層)有明顯脫落的碳纖維筋不得使用，少許污染的碳纖維筋應(yīng)采用高壓清洗，檢查合格后方可使用[5]。

2.4.5 碳纖維筋應(yīng)具有《產(chǎn)品質(zhì)量合格證》和《試驗(yàn)報(bào)告單》。抽取試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，碳纖維筋的技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 碳纖維筋技術(shù)指標(biāo)

3 碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用前景

在施工環(huán)節(jié)，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)加固之后的結(jié)構(gòu)性能與原有結(jié)構(gòu)的性能基本一致，達(dá)到了加固維修的效果，表明整體的加固能力得到了提升。

在不中斷交通背景下，碳纖維鋼筋混凝土噴漿技術(shù)的應(yīng)用具備施工周期短、組織方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠快速有效地完成橋梁加固作業(yè)，取得的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，碳纖維加固技術(shù)屬于一種科學(xué)性經(jīng)濟(jì)性的改造加固方案。

4 結(jié)語

該橋梁在完成碳纖維筋加固施工后，順利通過了動(dòng)載和靜載驗(yàn)收，目前已經(jīng)平穩(wěn)順利地運(yùn)營了2年的時(shí)間，并且在回訪過程中獲悉，其碳纖維筋加固區(qū)域的狀況非常良好，完全符合當(dāng)初的加固整改目標(biāo)。這是一次成功的橋梁加固維護(hù)真實(shí)案例。對(duì)橋梁加固維修行業(yè)以及相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施具有寶貴的參考意義，增強(qiáng)了橋梁的維護(hù)效果，對(duì)橋梁的運(yùn)營效益以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都起到了極大的綜合提升作用。