橋面鋪裝病害檢測與加固

徐紅玲　蔣蘭蘭

摘要:以某高速公路橋梁橋面鋪裝出現的病害情況為依據,論述橋面鋪裝病害的檢測方法并分析病害產生原因,提出維修加固設計方案及施工工藝和方法。

關鍵詞:橋面鋪裝病害檢測加固

1 概述

橋面鋪裝層與面板、伸縮縫一起,都直接承受車輪荷載的作用,應力集中顯著。但常常會因為施工不當、混凝土本身老化等方面的原因,致使結構產生不同程度的病害,如開裂,剝離等,由于橋面鋪裝層的破損,會引起橋面平整度差,車輛通行時,使橋梁產生震動,對橋梁產生不利影響。

2 病害標準:《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》JTJ/23-92;《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規

程》CECS02:88。

2.1 檢測目的與內容

使用鉆孔取芯機、數顯回彈儀、超聲波測試儀等設備,對該橋梁橋面鋪裝和空心板頂板進行混凝土質量檢測,評價其質量狀況,提出修補及加固設計。根據病害程度不同對上述橋梁橋面鋪裝和空心板進行,具體內容如下:

確定檢測斷面及測區;對橋面鋪裝鉆孔取芯進行強度檢測,并判斷鋪裝與梁板間是否存在結合面;用超聲儀和回彈儀檢測橋面鋪裝層和空心板頂板強度;采用超聲回彈綜合法對點位間鋪裝混凝土整體進行測試;用超聲儀檢測空心板頂板的厚度。

2.2 檢測原理

回彈法測定混凝土強度的大原理;回彈法是用一個彈簧驅動的重錘,通過彈擊桿,彈擊混凝土表面,測出重錘被反彈回來的距離,以回彈值作為與強度相關的指標,來推定混凝土強度的一種方法。回彈值通過重錘在彈擊混凝土前后的能量變化,反映混凝土的彈性性能和塑性性能。回彈法測區混凝土換算值可采用測區平均回彈值及平均炭化深度值查表取得,超聲回彈綜合法是指采用回彈儀測取測區混凝土回彈值和用超聲儀測取混凝土聲速值,采用經驗公式推定混凝土的強度值。

2.3 超聲法測定混凝土強度的原理

應用超聲儀檢測混凝土,采用能量轉換的方法,即將電能通過壓電換能器轉換為超聲能量,產生出超聲波,當超聲波在混凝土中傳播后,為了度量超聲波的各個聲學參數,又將超聲能量通過換能器轉化為容易測量的電量,然后以放大處理,對電信號進行量測,利用脈沖波在技術條件相同(即原材料、配合比、齡期和測試距離一致)的混凝土中傳播的時間(或速度)、接受波的振幅和頻率等聲學參數的相對變化,來判斷混凝土的缺陷。超聲脈沖波傳播速度的快慢與混凝土的密實程度有關,對于原材料、配合比、齡期和測試距離一定的混凝土來說,聲速高則混凝土密實,相反則不密實。

3 病害產生原因分析

通過測試,可以得出橋面鋪裝和空心板頂板發生病害的主要原因有以下幾種。

部分混凝土強度施工中未達到要求;施工工藝不合理,澆筑鋪裝層混凝土前對空心板板頂面鑿毛及清理做得不好,使鋪裝層與梁板之間未能緊密結合成整體,形成“兩張皮”,在行車振動作用下發生破壞;空心板在預制過程中,由于操作不規范,致使空心板內模因過度振動而上浮,導致空心板頂板過薄,頂板鋼筋保護層達不到應有厚度; 在鋪裝層施工過程中,由于振搗過度,造成粗集料沉在下層,砂漿浮在表層。在行車碾壓及雨、雪水滲入腐蝕作用下將其表層壓碎,從而造成坑槽和翻漿;因鋪裝層防水性能較差,冬季雨雪滲入空心板內,熱脹冷縮而導致空心板頂板的破壞和底板裂縫的形成。

4 橋面鋪裝加固設計

根據檢測結果及原因分析,確定應將橋梁進行全幅處理,鑿除原瀝青混凝土和水泥混凝土鋪裝層以及空心板頂板厚度小于6cm的空心板,加強度空心板頂板和橋面鋪裝強度,重新布設鋼筋網,加密加粗鋼筋,橋面鋪采用40號防水混凝土,加強防排水設計。具體如下:

4 1 橋面鋪加固施工步驟

鑿除瀝青面層及水泥混凝土橋面鋪裝,并清理干凈;在空心板肋板上按20cm間距鉆孔,孔深30cm,孔徑16cm;用高壓氣泵將孔清理干凈;嚴格按配方調配環氧樹脂膠液,并做到隨用隨調;灌入調配好的環氧樹脂膠液并植入直徑12mm鋼筋;用高壓氣泵或水槍將板頂浮土清理干凈,以利于新舊混凝土良好結合;采用直徑16mm鋼筋布設鈍角加強鋼筋;重新采用直徑12mm鋼筋布設橋面鋪裝鋼筋網;將植入的直徑12mm鋼筋與橋面鋪裝鋼筋網牢固焊接;澆筑聚丙烯纖維混凝土,混凝土須采用低收縮配方,以減少收縮開裂。

4.2 空心板頂板厚度小于6cm的空心板頂板混凝土加固方案:

對于頂板厚度小于6cm的空心板應將頂板混凝土鑿除,然后重新澆筑頂板混凝土。施工說明如下。

鑿除空心板的頂板,一直鑿到混凝土露出新茬,而且鋼筋未銹蝕處;

鑿除完畢后,對鋼筋進行除銹處理。對銹蝕嚴重,已達不到設計要求的鋼筋,應切除并按原鋼筋直徑進行焊接。鋼筋焊接時,若采用雙面焊方法,焊縫長度要大于5倍鋼筋直徑;若采用單面焊方法,焊縫長度要大于10倍鋼筋直徑。

在空心板內重新埋設內模,待澆筑鋪裝層凝土時一起澆筑空心板頂板。

4.3 如橋面漏水,全橋應加設排水

在重新澆筑的橋面鋪裝混凝土之上,鋪設耐高溫的140℃以上的防水卷材,然后再鋪筑瀝青混凝土面層。

在板底漏水處鉆孔,排除空心板內積水,具體位置在施工過程中視實際情況而定。

此外,空心板底裂縫可使用SikaWrapHex-230C型纖維布進行加固。

5 主要施工工藝

在高速公路上進行施工,具有工程技術等級高,施工不斷交等特點,因此可將料場、鋼筋加工、混凝土拌制現場進行,舊橋橋面鋼筋混凝土、瀝青混凝土均采用人工鑿除并清理干凈,空洞內的廢料及冰塊清除干凈,橋底鉆孔放凈存水,施工時為保證車輛順利通行,采用半側施工。如先封閉超車道和行車道,利用緊急停車帶通車,待超車道和行車道施工完畢、混凝土達到設計強度后,開放超車道和行車道,在封閉緊急停車帶車進行施工。

橋面鋪裝鑿除后,清洗干凈,把鑿除的瀝青混凝土全部運出場外,對有空洞的空心板及頂板過薄的空心板,均鑿出新茬,對鋼筋銹蝕嚴重部分進行更換,再接原設計斷面重新放置芯模,與橋面混凝土一并澆注,對于空心板內存水,在底板跨中距板端1m處用探測儀進行觀測定位后,再鉆孔放水,并清理干凈。為保證橋面盡快通車,配制聚丙烯纖維混凝土,摻和加劑;減水劑、流化劑、膨脹劑,嚴格按照設計和施工規范進行摻和,適當延長攪拌時間,便纖維在混凝土中充分均勻。采用人工運輸,人工攤平粗整平,振搗棒配合平板振搗器振搗密實,利用滾壓痕。混凝土試件現場同步養生,待強度達到設計要求方可進行下道工序。瀝青混凝土采用人工攤鋪,機械碾壓,做到平整密實。

碳纖維布施工時首先用鋼刷對裂縫處混凝土進行打磨,清除強度較低的混凝土浮皮、碎渣、使混凝土露出新茬,用環氧砂漿將裂縫抹平,并將粘貼碳纖維布處的混凝土緊密貼合,在施工及養生時間內限制行車速度。