增大截面法在珠海大橋加固工程中的應(yīng)用

盧小偉

(中鐵武漢大橋工程咨詢監(jiān)理有限公司，湖北 武漢 430050)

1 工程概況

2 原主航道橋?qū)嵤┣闆r及主要病害

2.1 原橋?qū)嵤┣闆r

主航道連續(xù)剛構(gòu)橋跨徑組成為(70+2×125+70)m，50 號混凝土，單箱單室箱形截面，墩頂梁高為680 cm，跨中梁高為250 cm。主梁采用縱、豎、橫三向預應(yīng)力體系，采用懸臂澆筑施工工藝。

2.2 主航道橋主要病害情況

1)跨中下?lián)稀Ｗ蠓鶚騼芍骺缈缰蟹謩e下?lián)?3.3 cm，12.6 cm;右幅橋兩主跨跨中分別下?lián)?.7 cm，13.0 cm。

2)混凝土裂縫。左幅橋共發(fā)現(xiàn)673 條裂縫，其中腹板斜向裂縫528 條、裂縫寬度0.04 mm～0.5 mm，頂板縱向裂縫145 條、裂縫寬度0.02 mm～0.24 mm;右幅橋共發(fā)現(xiàn)727 條裂縫，其中腹板斜向裂縫436 條、裂縫寬度0.04 mm～0.56 mm，頂板縱向裂縫291 條、裂縫寬度0.02 mm～0.24 mm。

3)施工遺留質(zhì)量問題。箱梁底面保護層過薄，梁底距腹板10 cm～50 cm 范圍內(nèi)分布鋼筋普遍外露、銹脹較嚴重;左幅橋局部底板出現(xiàn)空鼓及混凝土分層現(xiàn)象。

3 主航道橋加固方案

針對主航道橋病害類型及現(xiàn)狀形態(tài)，為恢復橋梁承載力和結(jié)構(gòu)剛度、抑制跨中下?lián)线M一步惡化的趨勢、保證橋梁的使用安全，采用增大箱梁腹板截面并設(shè)置體內(nèi)預應(yīng)力的加固處理方案。

在腹板內(nèi)側(cè)增加18 cm 厚C50 自密實聚丙烯纖維混凝土，腹板每側(cè)新增混凝土范圍內(nèi)，布置5 孔縱向預應(yīng)力鋼束。原腹板變厚度區(qū)域根據(jù)部位不同，新增厚度為44 cm～70 cm，腹板增厚結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

4 主航道橋腹板增厚加固施工

4.1 總體施工工藝流程

主航道橋增大截面加固施工總體工藝流程為:腹板表面缺陷處理→測量放樣、新老混凝土接觸面鑿毛→過橫梁預應(yīng)力鉆孔→植筋放樣、鉆孔植筋→分段綁扎鋼筋、安裝預應(yīng)力管道→分段安裝模板，澆筑自密實混凝土、養(yǎng)護→預應(yīng)力張拉、錨固，孔道壓漿→錨頭防護。

圖1 主航道橋腹板增厚結(jié)構(gòu)示意圖（單位：cm）

4.2 腹板表面缺陷處理及鑿毛

在腹板加厚混凝土施工前，對既有裂縫及露筋等病害問題先進行處理。對腹板范圍內(nèi)的原混凝土表面寬度不小于0.15 mm的裂縫進行壓力灌膠封閉處理，對較小裂縫采取開槽并進行表面封閉處理;鑿除露筋部位的松散混凝土，對暴露的鋼筋進行除銹、阻銹處理，然后采用環(huán)氧砂漿進行覆蓋修補。

（191）寬片葉苔 Riccardia latifrons（Lindb.）Lindb.楊志平（2006）

為保證新澆混凝土與原結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)合良好并共同受力，鑿除面保持毛面，鑿毛后，表面清刷干凈。

4.3 過橫梁預應(yīng)力鉆孔、埋設(shè)鋼管

新增腹板內(nèi)設(shè)各束預應(yīng)力均要穿過中橫梁，各橫梁厚度較大、內(nèi)部配筋密集，縱向鉆孔前提前對預應(yīng)力孔道位置進行準確放樣，并采用鋼筋探測儀對橫梁內(nèi)既有鋼筋進行探測。

橫梁鉆孔完成后，穿入鋼制襯管，并對鋼襯管端頭進行打磨倒圓弧處理，避免預應(yīng)力穿束及張拉過程中鋼絞線束觸碰管端棱角受損斷裂。

4.4 植筋放樣、鉆孔植筋

為了使新老混凝土結(jié)合緊密，形成共同受力體系，且為普通鋼筋及預應(yīng)力孔道定位提供支承骨架，采用對既有腹板進行鉆孔植筋的方案。

對分區(qū)鑿毛完畢后的腹板表面進行彈線定位，確定預應(yīng)力孔道線形及投影位置，每隔0.5 m～0.8 m 設(shè)置一道U 形定位箍，曲線段適當加密;腹板植筋水平間距10 cm、縱向間距20 cm;錨固齒塊區(qū)域，根據(jù)齒塊放樣情況及鋼筋設(shè)計圖確定植筋位置。

植筋孔彈線定位后，在鉆孔前需對原竣工圖中的預應(yīng)力體系進行現(xiàn)場放樣定位，并作出標記，遇有植筋孔位與既有預應(yīng)力孔道沖突的，適當平移植筋孔位，防止植筋鉆孔損傷既有預應(yīng)力體系。

4.5 分區(qū)段安裝鋼筋、預應(yīng)力管道及模板

因新增腹板屬典型的板式體，新老混凝土接觸面較大，但新增腹板厚度較薄，為降低新澆混凝土前期收縮徐變受接觸面約束、減少新增腹板出現(xiàn)約束裂縫，根據(jù)現(xiàn)場實驗選擇合適的分區(qū)尺寸。經(jīng)場外模擬實驗及箱內(nèi)實體驗證，分段長度超過10 m 時，新增腹板出現(xiàn)大量裂縫;分段長度控制在4 m～6 m 左右，裂縫數(shù)量可大大降低。混凝土澆筑則可采取間隔分段施工的方式，以保證每一澆筑段的分塊長度控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。

4.6 分段澆筑自密實混凝土、養(yǎng)護

新增腹板采用C50 自密實聚丙烯福塔纖維混凝土，每立方米纖維摻量1.0 kg，采用強制式混凝土攪拌機生產(chǎn)，為保證纖維分散均勻，攪拌時間較普通混凝土延長20 s～30 s。

腹板自密實混凝土澆筑完成后，及時在模板外掛設(shè)土工布并持續(xù)灑水保濕，進行初期養(yǎng)護;拆模后對新混凝土表面掛設(shè)覆蓋土工布并灑水保濕養(yǎng)護，持續(xù)養(yǎng)護期不少于7 d。混凝土澆筑及養(yǎng)護期間禁止重型車輛通行，防止因車輛振動造成混凝土凝固期間的擾動，形成內(nèi)部開裂。

4.7 預應(yīng)力張拉、壓漿

張拉前對新增腹板及張拉齒塊混凝土表面進行外觀檢查，對腹板加厚出現(xiàn)的裂縫進行封閉處理。1)張拉設(shè)備準備:提前對千斤頂、壓力表進行配套標定，并根據(jù)標定數(shù)據(jù)對分級張拉控制力進行核算;校核設(shè)計張拉延伸量理論值，如有不符，及時與設(shè)計單位溝通、重新核算確認。2)預應(yīng)力張拉:養(yǎng)護至規(guī)定齡期7 d，且現(xiàn)場同條件養(yǎng)護試塊強度達到100%設(shè)計強度時方可開始預應(yīng)力張拉施工;張拉順序為先長束、后短束，兩端同步對稱張拉;張拉作業(yè)按照0%→15%→30%→80%(穩(wěn)定30 min，檢查)→100%的程序進行張拉;量測每級張拉時的實測延伸量，兩端隨時進行復核，確認兩端張拉的同步性。3)張拉過程監(jiān)控:在新增腹板預應(yīng)力張拉過程中，密切關(guān)注錨固齒塊、新增腹板混凝土表面、中支點橫梁過孔位置等關(guān)鍵部位，出現(xiàn)異常響動時應(yīng)立即停止張拉，查明原因;在張拉至80%的設(shè)計張拉力時，暫停張拉，再次檢查確認各關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)外觀情況，檢查有無變形或開裂，同時有利于體外索張拉力的自平衡分配;待體系變形穩(wěn)定后再張拉到100%設(shè)計張拉力。4)張拉、錨固:張拉至100%時，記錄實測伸長量，并計算累計實測伸長量，與設(shè)計理論伸長量進行對比，確認實測伸長量與理論伸長量偏差在±6%以內(nèi);如超出限值，應(yīng)停止張拉，并分析原因、妥善處理;張拉力及實測伸長量符合要求后，持荷5 min，錨固。5)壓漿、封錨:錨固完成并穩(wěn)定后，用砂輪機切除錨頭兩端的多余鋼絞線，鋼絞線外露長度為3 cm～5 cm，并用封錨膠泥對錨頭鋼絞線進行封閉;預應(yīng)力孔道采用真空輔助壓漿工藝，利用側(cè)面檢查孔檢查孔道內(nèi)漿體是否密實、飽滿。壓漿完畢后，采用環(huán)氧砂漿對齒塊錨固區(qū)域進行封閉、防護。

5 施工監(jiān)控

增厚腹板加固施工過程中，為確保橋梁安全，及時了解結(jié)構(gòu)實際行為并檢驗加固效果，需對腹板加厚混凝土澆筑及新增預應(yīng)力張拉施工進行應(yīng)力和變形監(jiān)控。

1)撓度監(jiān)測。在腹板加厚混凝土澆筑期間及新增預應(yīng)力張拉施工中，根據(jù)施工進度情況選取各狀態(tài)進行橋面撓度監(jiān)測，并繪制曲線圖。

腹板加厚混凝土澆筑完畢后，左、右幅橋梁實測撓度曲線見圖2。

圖2 混凝土澆筑后撓度曲線圖

腹板加厚混凝土內(nèi)新增預應(yīng)力張拉完畢后，左、右幅橋梁實測撓度曲線見圖3。

圖3 預應(yīng)力張拉后撓度曲線圖

2)應(yīng)力監(jiān)測。腹板混凝土澆筑前后及預應(yīng)力張拉前后，各監(jiān)測點應(yīng)力變化情況均處于正常狀態(tài)。應(yīng)力變化主要監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 應(yīng)力監(jiān)測主要數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3)監(jiān)測結(jié)論。施工期間監(jiān)測情況表明，腹板增厚混凝土澆筑及新增預應(yīng)力張拉加固施工期間，主梁變形及應(yīng)力變化均較少，沒有出現(xiàn)大撓度、大應(yīng)力的現(xiàn)象，施工過程橋梁結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

6 結(jié)語

隨著運營時間的增加、車輛荷載的不斷提高，既有大跨度預應(yīng)力混凝土橋梁病害問題日趨突出［1］，增大截面法是預應(yīng)力混凝土橋梁加固的重要手段之一［2］。珠海大橋主航道橋連續(xù)剛構(gòu)采用增大截面法進行加固處理，整個加固施工過程較為順利;施工監(jiān)控數(shù)據(jù)表明，施工過程中，橋梁結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)［3］。

對加固完成后橋梁通車狀態(tài)進行監(jiān)測，表明加固后的主航道橋橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度有了較大提高，達到了加固設(shè)計及施工的預期效果。增大截面法在珠海大橋主航道橋中的成功應(yīng)用，可以為同類橋梁結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計與施工提供有益的借鑒。

［1］張開鵬，蔣玉龍，曾雪芳.橋梁加固的發(fā)展與展望［J］.公路，2005(8):299-301.

［2］沈 華.增大截面加固梁的正截面抗彎性能試驗［J］.遼寧工程技術(shù)大學學報(自然科學版)，2013，32(12):1639-1645.

［3］郭智剛，葉見曙，陶海峰.受拉區(qū)增大截面加固后相對界限高度系數(shù)研究［J］.蘇州科技學院學報(工程技術(shù)版)，2008，21(4):9-12.