公路橋梁空心板梁鉸縫空脫處治方法

廖秀敏

【摘 要】鉸縫空脫破壞造成橋梁單板受力已成為橋梁的一種通病。鉸縫空脫破壞修復的難點在于加固過程中的安全，不能中斷交通或盡量減少中斷交通，為解決此難題，本文提出了采用灌漿加固鉸縫的方法，在梁板底部灌漿，施工便利、快捷、安全，有其他傳統加固方法不能比擬的優點。

【關鍵詞】公路橋梁；鉸縫空脫破壞；處治方法

1 現狀

對于簡支裝配式梁橋，板梁之間橫向聯結依靠鉸縫來實現，一旦鉸縫受到破壞，橋梁受力的橫向分布、整體受力性能都將會受到嚴重的影響，甚至形成單板受力狀態，致使梁板撓度過大、板底開裂及橋面鋪裝破壞，加之雨水下滲進而造成板梁內鋼筋銹脹、混凝土侵蝕等危害，造成極大的安全隱患。鉸縫空脫破壞嚴重的橋梁，兩側板梁上下錯動明顯，板梁底部出現橫向彎曲裂縫。鉸縫空脫破壞造成橋梁單板受力已成為橋梁的一種通病。鉸縫空脫破壞修復的難點在于加固過程中的安全，不能中斷交通或盡量減少中斷交通。

在車輛荷載的反復作用下，板梁鉸縫的受力是非常不利的，板梁在偏載作用下同時發生彎曲、扭轉，鉸縫反復受到拉、壓作用。根據觀察發現，鉸縫空脫破壞主要發生在跨度16.0m以下的簡支梁橋中，而16.0m以上跨度的橋梁中發生的幾率比較低，并且跨度越小的橋梁鉸縫空脫破壞越嚴重。分析其原因：一是，跨度小的橋梁活載所占比例較大，車輛超載對橋梁形成的施加荷載相對設計荷載的比例較大；二是，跨度小的橋梁活載沖擊系數μ（與跨徑成反相關的函數）較大，另外，中小跨徑的頻率與車跳頻率較接近，容易引起共振。因此，鉸縫空脫破壞普遍發生于中小跨度的簡支梁橋中，目前針對板梁橋鉸縫空脫破壞的加固方法主要有以下四種：

①重新鋪裝鋼筋網

鑿除、清理原有橋面鋪裝以及遭到破壞的鉸縫混凝土，重新鋪設橋面鋪裝鋼筋網，澆筑橋面鋪裝及鉸縫混凝土，恢復鉸縫的剪力傳遞。

②鋼板聯結加固

按照一定的間距，在兩側板頂錨固鋼板來實現剪力的傳遞。

③設置剪力鋼筋

穿過鉸縫，設置一定間距的剪力鋼筋，上下端分別錨固于板頂、板底來實現剪力的傳遞。

④橫向預應力

對空心板間企口縫下緣施加橫向預壓應力，抑制、減小企口縫下緣混凝土橫向拉應力，增大兩側板梁間的摩擦力，實現鉸縫剪力的傳遞。

前三種方法都需要鑿除、清理原有橋面鋪裝以及遭到破壞的鉸縫混凝土，第一種方法為常規做法，在不完全中斷交通的情況下，混凝土受到撓動難以達到設計強度，加固效果較差；第二、三種方法涉及聯結鋼板和剪力鋼筋的錨固，工藝較為復雜，施工不便；第四種方法比較可靠，但預應力筋及夾具等材料消耗較多，安裝、張拉預應力筋的工藝復雜，施工不便。

以上加固方法限制了鉸縫空脫破壞加固的實施及推廣。為探尋更加安全、快捷、便于施工的方法，本文提出了灌漿加固鉸縫的方法。

2 灌漿鉸縫加固

就是將鉸縫封閉成一個密閉空腔，按照一定間距預留進出口，運用高壓灌漿設備，將一定的灌漿料（聚合物灌漿料、環氧樹脂等），灌入鉸縫空腔，使其迅速擴散、膠凝并固化，恢復兩側混凝土之間的粘結，進而有效恢復橋梁結構的整體性。灌漿加固鉸縫施工，可以在不破壞原結構、不中斷交通的情況下進行，操作簡便，施工速度快。

2.1 主要材料

化學灌漿加固鉸縫用的材料主要有AC-R7灌漿膠泥、P.O42.5水泥、AC-K5以及飲用水。AC-R壓漿膠泥是一種以水泥為主膠結材，經聚合物改性、配以復合添加劑的水泥基壓漿材料。適用于各種結構縫隙、洞穴壓漿。該材料有以下特點：

①良好的粘結力，有利于與基層的有效附著。

②高流態、高滲透性，有利于壓漿灌注的密實性。

③灌注膠泥在塑性狀態發生高膨脹，保證縫隙填充密實。

④膠泥硬化后形成堅固的水泥石，不收縮、耐老化、耐水、耐中溫（300℃）。

材料比例為水：AC-K5：中粗砂=1.2：1：1，注漿用材料比為水：水泥：AC-R膠泥=0.5：1：0.1。

化學灌漿料具有以下性能及優點：①粘度低，滲透性好，便于灌注；②固化收縮小，抗拉強度高；③與老混凝土的粘結性能好；④可以結合現場施工情況，適當調整其凝膠及固化時間。

2.2 鉸縫加固施工流程及工藝

灌漿鉸縫加固施工即通過高壓灌漿設備將化學灌漿料壓入鉸縫密閉空腔，其流程主要包括鉸縫處理、設置灌漿嘴、封縫、灌漿、成品養護等工藝。

第一步：壓漿前準備

①除去舊結構表面上的浮灰、水泥浮漿、油垢、泛堿、松動混凝土、以及鹽漬與污物等。剔除鉸縫內松散雜物，徹底去除鉸縫兩側松動混凝土，鉸縫底面兩側打磨平整，并用吹風機、毛刷進行二次清理。

②對基面進行澆水保濕。

③鉸縫封閉與端頭堵頭設置。使用封閉劑或者裂縫封閉膠對鉸縫進行封閉，封閉期間，如有必要，可以考慮上部交通半幅通行。如果鉸縫間隙較大，則采用加工鐵條封閉的措施封閉。對于每條鉸縫兩端，則根據其鉸縫間隙大小，設置堵頭。堵頭高度要求達到梁高度的70%左右，以保證高壓灌漿的端頭填充高度。

④埋設灌漿嘴（內直徑8mm以上），間距50～100cm，根據鉸縫的寬度大小，選擇是埋置灌漿嘴或注膠針頭。灌漿嘴針對于較寬的鉸縫縫隙，而針頭適用于較窄的鉸縫。根據預埋注漿設施的大小，選擇合適的鉆孔尺寸，埋置好后，再次對埋置的預埋件進行封閉處理。灌漿嘴底部設置閥門，可自由開啟，以控制進出口。

第二步：材料攪拌、壓漿

①攪拌時請按廠方提供的加水量范圍加水拌合（采用手持式攪拌器），當物料攪拌均勻后須放置3分鐘以上，再略加攪拌即可使用。

②壓漿。待封縫材料具有一定強度后，進行灌漿，灌漿采用高壓灌注法，空壓機配合壓力容器（壓漿罐），其頂部連接空壓機，底部連接灌漿嘴。聚合物砂漿或環氧樹脂配料嚴格按預定配比制作，灌漿順序自中部向兩端對稱進行，灌漿壓力控制在0.8MPa，直到不再進漿或臨近的灌漿嘴溢出漿液后，即可停止，然后再依次移至其他灌漿嘴繼續灌漿。為確保灌漿密實，采取保壓措施，即在該灌漿孔前后相鄰孔都冒漿的情況下，保壓2～3min。灌漿完成后，將灌漿嘴拔出，遺留孔洞用水泥砂漿封堵，每次灌漿后及時清洗壓漿罐、輸漿管及其他容器。灌注后3個小時內，上部應當臨時封閉交通。

③使用AC-R聚合物砂漿修復梁底。修復剝落掉塊處，以及局部增厚保護層。使用電動高壓無氣噴涂機對橋底整體噴涂防水防鹽保護劑。同時在鉸縫以及空心板適當位置留置泄水管。割掉多余的注膠針管或者膠管，修飾好鉸縫的線性。

第三步：養護

化學灌漿料灌縫結束后，在一定時間內不得擾動鉸縫，其靜養時間根據不同材料及現場氣溫做適宜選擇。

鉸縫加固橋梁的結果表明，聚合物灌漿料對鉸縫的加固能夠顯著加強各板梁之間的橫向聯接、改善橋梁的整體受力性能，減小了直接承載板梁的校驗系數及其分擔所受荷載的份額，削減了板梁撓度峰值，使得荷載的橫向分布情況變得更加均勻合理。

2.3 注意事項

①材料的存放：材料應放置于陰涼干燥處，防止受潮；

②嚴格按照材料要求的水灰比拌合施工，拌合使用機械攪拌；

③對于橋梁鉸縫，在灌注施工前確認橋梁是否有單板受力病害；

④對鉸縫施工中，應對鉸縫兩側采取適當的堵塞措施，防止材料外溢；

⑤壓力注漿時，應對未灌注的孔洞堵孔，灌注完畢后及時封堵；

⑥需待膠泥強度達到設計強度70%以后（一般12～24小時）方可進行后續拆管工序。

化學灌漿加固板梁鉸縫技術是一種工藝簡單、施工速度快、交通影響小的一項新的鉸縫加固技術，該項技術可以在同類橋梁加固、維護中推廣應用。

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[責任編輯：王楠]