淺談既有舊線跨度混凝土梁橫向加固施工工藝的實施

李斌

【摘要】既有中小跨度混凝土梁橫向加固方案、施工工藝和技術要求。

【關鍵詞】既有跨度混凝土梁；橫向加固；施工工藝；

對既有鐵路中小跨度混凝土橋梁橫隔板斷裂病害，提出的梁體橫向加固技術，經2011年、2012年兩年來的探索實踐，取得了良好的效果和顯著的經濟效益。

一、概述

蘭新線烏西-阿拉山口間線路（以下簡稱烏阿線）為1985年建設，1991年全線開通運營。全線有橋梁131座，其中95%以上是中小跨度混凝土T形梁，該種梁型目前已停止使用，按原有的設計，每孔兩片混凝土T梁之間的橫隔板連接較弱，對低高度混凝土梁而言兩片T梁之間無連接。1996年檢查發現，橋梁出現橫隔板斷裂、梁體產生裂縫等病害，經檢定已不能滿足列車運營需要。為確保鐵路運營安全，對裂縫嚴重病害橋的梁體逐年實施了大修更換。1996年-2005年，對15座橋的梁體進行了更換。由于更換梁體工程費用耗資巨大，自2005年-2007年開始嘗試對橋梁梁體進行加固，先后采用梁體表面粘貼鋼板加固、梁體橫向予應力加固等方法對6座橋病害梁體進行了加固。目前烏阿線全線仍有35座跨度在10m及24m之間的橋梁未進行處理，為確保列車安全運行，經申報烏魯木齊鐵路局批準，自2011年開始，逐步對烏阿線35座橋既有中小跨度混凝土T形梁進行橫向加固。

二、方案設計

1、以2011年加固K2041+103橋四孔普通鋼筋混凝土T形梁為例。加固方案設計是在已有常用跨度混凝土梁加固方法研究成果基礎上，在梁兩端和跨中腹板中間各增設一塊橫向聯結板。

2、施工技術要點

（1）鉆孔嚴禁損傷既有預應力鋼筋，如果孔位無法避開鋼筋，可適當調整鉆孔位置，移動距離不應大于50mm；

（2）模板應與原梁可靠聯結并有足夠的剛度；

（3）預應力筋初張拉應力為0.15fpu；

（4）混凝土須進行配合比試驗，要求三天內強度、彈性模量達到設計值的80%，如砂石料發生變化，應重做配合比試驗，累計20孔梁須做一組彈性模量試驗；

（5）在混凝土強度、彈性模量達到設計值的80%后，方可進行預應力筋終張拉，張拉控制應力為0.73fpu。

（6）預應力筋終張拉采用YQD230-100型千斤頂，先張拉至設計噸位，頂壓錨固后，拉動換向閥重復張拉至設計噸位，擰緊承壓螺母，以保證預應力筋回縮量小于1mm。

（7）應采用環氧砂漿將錨墊板粘于梁體；

（8）更換千斤頂、油表、油泵的配件后必須重新標定，配套標定使用期為一個月或不超過200次張拉作業；

三、施工步驟及流程

1、搭設作業平臺

根據橋下周圍環境情況，采用臨時吊籃或搭設腳手架作為作業平臺。

2、測量鉆孔位置

根據橋梁加固設計及施工規范要求，先在腹板上測量出鉆孔的位置，然后使用電子探測儀器探測鉆孔處鋼筋的情況，如果鉆孔的位置有鋼筋，則適當調整鉆孔的位置，但移孔距離不宜大于50mm。

3、鉆孔

當孔位確定后，采用鉆機成孔，鉆機用支架固定，鉆孔中避免損傷預應力筋或主筋，并保證鉆孔的水平度和垂直度，同時注意使兩片梁的鉆孔中心在同一直線上。鉆孔完成后，孔內用水清洗干凈。

4、鋼筋綁扎、安裝預應力鋼筋及波紋管

在鉆孔以及新舊混凝土結合部位表面鑿毛完成后，在兩片梁腹板之間撐上方木，安裝好模板底板。將保留的橫隔板鋼筋與梁體普通鋼筋用電焊焊接，然后按照加固設計鋼筋布置圖綁扎鋼筋，同時安放置波紋管，然后將預應力鋼絞線安裝在波紋管內，使鋼絞線垂直于梁片，最后將其用螺母固定。

5、安裝模板

按橫隔板的設計尺寸制作定型組合模板。模板應具有足夠的強度、剛度和穩定性，能模板表面應平整、接合嚴密并便于拆卸，立模時預留天窗，便于混凝土入模。

6、澆注混凝土

灌注混凝土前，在新舊混凝土的結合部位噴灑專用界面粘接劑并在模板上涂脫模劑。混凝土采用機械攪拌并加入早強型減水劑，人工灌注，小型振搗棒振搗。當養護達到一定強度后，方可拆除模板。

7、張拉

張拉分兩步進行：初張拉和終張拉。初張拉在灌注隔板砼前進行，初張拉前用木支撐塊將兩片梁在梁端、梁中上、下緣處支撐緊，撐木做成楔形，使其在列車通過時不易脫落；當混凝土強度達到設計值的80%時，且在砼凝固養護5天后方可進行終張拉。張拉前首先在設計的專用臺座上對精軋螺紋預應力粗鋼筋進行冷拉及時效處理。張拉工藝采用一端張拉，另一端錨具在墊板外旋緊螺母。張拉時，先張拉跨中段，然后再張拉梁端段，每段兩根預應力筋同時張拉。預應力筋張拉前，先將張拉缸頂出50mm，張拉過程中，油泵進油要緩慢平穩，當張拉力達到預定的噸位后，鎖緊螺母，即可頂壓回油。

8、封錨

錨頭采用細石混凝土封錨，頂面做成流水坡，錨頭與既有混凝土梁結合部位涂刷2～3道防水涂料。

四、質量控制

1、混凝土表面鑿毛時，應將風化、脫落、裂損部分徹底鑿除。

2、混凝土的澆筑應確保其達到設計強度要求，外表要光滑、平整、無蜂窩，內部要密實、均勻。

3、在既有橋梁上施鉆預應力孔道時，應確保兩片T梁同一位置的孔道在同一軸線上。

4、應嚴格控制張拉力，確保達到設計規定的噸位。

5、按規定制作混凝土、水泥漿試塊及鋼筋試件。

五、改造加固效果

2011年安排加固3座、2012年加固16座，經過兩年的運營，橋梁使用狀態良好。2013年7月，路局橋檢隊對部分加固橋梁進行了抽查檢定，梁體橫向剛度顯著增強。

六、結論及建議

按照目前工程預算費用計算，包括成品梁購置、運輸及架梁安裝，更換一孔梁需要40-45萬。若采用橫向加固方案，加固一孔梁費用只需要10-15萬元，與更換梁方案相比可節約費用約30萬元。經兩年的運營實踐和觀察，按上述設計方案加固的梁體橫向連接牢固、橫向剛度明顯增強，而且施工速度快，不需要申請施工“天窗”或進行限速，不干擾行車，不僅確保了行車安全，又節約了大量資金。綜上所述，采用橋梁橫向預應力聯結加固技術對中小跨度混凝土梁進行加固，具有顯著的經濟和社會效益，值得推廣和運用。