鋼板圍帶加注漿錨桿在橋臺病害處治中的應用

孫 武，黃 帥，袁新順

(1.中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，武漢 430040；2.海工結構新材料及維護加固技術湖北省重點實驗室，武漢 430040； 3.中交二航局建筑科技有限公司，武漢 430040)

橋臺是橋梁結構的重要組成部分之一，它是和路堤相銜接并對橋梁上部結構起支承作用的構造物，其主要功能是將來自橋梁上部結構的荷載傳遞到基礎，同時以不同的結構形式抵抗臺后土壓力、穩固橋梁兩端路基、使橋跨結構連接線路平穩牢靠，提高行車舒適度[1]。

由于長期受到外界荷載作用，造成臺后土壓力偏大，以及橋臺地基不均勻沉降，或是在橋臺施工過程中，混凝土澆筑質量不佳及養護不到位，通常會造成橋臺側墻產生大量裂縫。這些裂縫不僅呈通長走向，而且縫寬較大，對橋梁結構安全帶來極大隱患[2]。因此，需要采取針對性的橋臺病害處治措施，及時消除橋臺隱患，確保行車安全。

1 工程概況

楊家灣大橋位于翻壩高速公路樁號K32+944處，橋跨結構為6×30 m預應力混凝土T梁，下部結構為樁柱式墩及U 型橋臺 ，該橋于2010 年12 月建成并通車。

根據楊家灣大橋2017年的橋梁檢測報告，橋臺側墻均產生了大量通長的豎向裂縫，裂縫寬度達到2～3 mm，且部分裂縫封閉后又重新開裂。經分析，楊家灣大橋橋臺的臺身高度達11 m，為高填土橋臺，裂縫形成的原因主要是臺后填土壓力過大造成，并且在長期外界荷載影響下，形成橋臺側墻豎向貫通裂縫。因此需要制定該橋臺的病害處治方案，及時消除橋臺安全隱患。

2 橋臺處治方案

楊家灣大橋位于翻壩高速公路主線上，翻壩高速公路是連接三峽庫區的重要通道，針對橋梁結構病害的處治工作，要求在保通的原則下，進行針對性的橋梁養護維修處治。

對于楊家灣大橋因臺后土壓力偏大而造成的側墻豎向貫通裂縫，總體維修加固方案是采用臺身注漿錨桿結合臺身和側墻增設鋼板圍帶進行病害處治，主要施工順序：裂縫處治→臺身、側墻增設鋼板圍帶→臺身注漿錨桿。橋臺維修加固方案如圖1所示。

3 施工過程

3.1 裂縫處治

橋臺裂縫處治材料選用裂縫修補膠，其漿液狀態的黏度小，保證了裂縫的可灌性，其膠體性能和粘結能力滿足A級膠要求，且符合《混凝土結構加固設計規范》(GB50367)的有關要求。

因楊家灣大橋臺裂縫寬度達到2～3 mm，采取壓力注漿法進行處治。

3.2 臺身、側墻增設鋼板圍帶

3.2.1 材料選擇

鋼板圍帶選用Q345B級鋼加工而成，作為臺身和側墻加固用鋼板，其性能指標均符合《碳素結構鋼》(GB/T 700)的有關要求[3]。

3.2.2 施工工藝流程

臺身、側墻增設鋼板圍帶的主要施工工藝流程：準備工作→鋼板和混凝土表面處理→鉆孔、安裝錨栓和鋼板→預留排氣孔和注膠孔以及周邊封閉→壓力灌膠及固化。

3.2.3 施工操作要點

1)準備工作

首先依據設計圖紙要求，按照規定尺寸裁剪圍帶鋼板，裁剪采用切割法，使切割輪廓光滑，沒有咬口、翹曲、毛刺等瑕疵。

搭設牢固的操作平臺，準備好灌注粘鋼的成套設備，如打磨、鉆孔、灌膠等設備以及配制膠液所需工具。

2)鋼板表面處理

針對鋼板粘貼面進行除銹處理并增加粗糙度，以改善鋼板粘貼面極性，增強黏附能力。操作時使用電動磨光機對鋼板粘貼面反復打磨，達到外露金屬色光澤效果，然后使用砂輪片磨光機進行拉毛，盡量增加打磨面的粗糙度，并形成與鋼板圍帶受力方向垂直的打磨紋路。最后清洗鋼板表面的附著物，可采用丙酮清理表面油污等雜質。

3)混凝土表面處理

因混凝土構件的表面狀況各不相同，按照其新老程度、干濕狀態、堅實情況等按如下方式進行處理：

①對于外觀較差的混凝土構件，可先采用鋼絲刷或硬毛刷清理表面的污垢及油污等，必要時使用強效洗滌劑配合清洗，然后使用電動磨光機對混凝土表面進行打磨，除去粘貼面2～3 mm厚的舊混凝土面表層，達到混凝土新面完全展露的效果，最后使用空壓機將表面的粉塵清理干凈。

②若混凝土構件外觀不是很差，可直接使用電動磨光機對混凝土表面進行打磨，去除粘貼面2～3 mm厚的舊混凝土面表層，最后使用空壓機清理表面粉塵或采用高壓清水將粉塵清洗干凈。

③對于混凝土構件表面較新的情況，可先采用鋼絲刷除去表面松散的浮渣，再用強效洗滌劑清洗粘貼面，后用高壓清水進行沖洗干凈[4]。

④若混凝土構件表面濕度較大，可在粘貼鋼板前采用烘干機對混凝土粘貼面進行干燥處理，以保證粘鋼膠液的粘結強度，從而保證鋼板圍帶粘貼質量。

4)植螺栓

按照設計圖紙要求，在處理好的混凝土表面確定鋼板位置，并精準定位螺栓，采用化學植筋法安裝螺栓。

5)鋼板現場配套打孔

粘貼的鋼板需要依據現場植螺栓的實際情況進行匹配打孔，并按實際位置鉆螺栓孔。注膠孔一般設置為40 cm間距，通常按現場實際施工情況實施。為保證注膠孔周邊的密封性，注膠孔的尺寸需要匹配灌膠嘴大小。

6)固定鋼板

采用懸掛的方式將需要安裝的鋼板托起，精準套入各螺栓上并擰緊螺母。為保證粘鋼膠的層間厚度，可在混凝土與鋼板中間墊3 mm厚的金屬墊片。

7)留排氣孔及周邊封閉

排氣孔設置在粘貼面頂面以及安裝鋼板的頂角位置，通常設置間隔為0.5 m的軟管即可。采用封邊膠將鋼板周邊、注膠嘴周圍、排氣孔周圍、螺栓四周等部位的縫隙密封嚴實，確保在壓力灌膠時不發生漏膠現象。

8)壓力灌膠

壓力灌膠使用專門的灌膠設備，注膠時壓力應低于0.4 MPa。從最低處的灌膠嘴開始，依次注入粘鋼膠液。當有粘鋼膠液從相鄰的灌膠嘴流出時，立即關閉當前灌膠嘴，然后轉移到剛出膠的灌膠嘴繼續注膠。當有粘鋼膠液從排氣孔流出時，立即將排氣孔軟管彎折扎緊。壓力灌膠時，用小鐵錘擊打鋼板面，根據聲音狀況判斷粘鋼膠液的流動進展以及是否注滿鋼板。為了避免產生粘鋼膠層的脫空現象，應在持續的注入壓力下封堵最后一處的排氣孔軟管。

9)固化

壓力灌膠完成后，在粘鋼膠液固化前需要注意檢查是否有漏膠現象，防止產生粘鋼膠層的脫空現象。常溫(25 ℃)下，固化時間不少于3 d。當固化期間的溫度降低，固化時間也應相應增加。

3.3 側墻鋼花管錨固施工

3.3.1 材料選擇

注漿錨桿的制作采用尺寸為φ60×4 mm的無縫鋼管，沿著鋼管軸向方向布置注漿孔，并設置成螺旋型，注漿孔按每延米上布置6～7個，注漿孔大小為φ6 mm，采用彈性較好的橡膠帶將注漿孔纏裹[5]。每間隔2 m沿著鋼管壁焊接3根定位鋼筋，定位鋼筋尺寸為φ8 mm，使鋼管保護層厚度不低于2 cm。鋼花管可采用螺紋套管連接，螺紋套管長度為10 cm，在每處接縫點施加焊接，接縫點分別錯開布置，接縫點在同一平面上所占面積小于50%。

注漿漿液材料采用水灰比為1∶l.2(質量比)的42.5普硅水泥純水泥漿， 42.5號水泥漿液用量按1.23 t/m控制。

3.3.2 施工工藝流程

側墻鋼花管錨固施工的主要施工工藝流程：準備工作→鉆孔→插管注漿→錨固、封錨。

3.3.3 施工操作

1)準備工作

施工平臺不需要另外重新搭設，可沿用鋼板圍帶的側墻操作平臺，在保證安全牢固的前提下根據現場實際情況稍作調整即可使用。

側墻鋼花管錨固施工前，按要求制備好注漿錨桿，并準備好水泥等材料，確保水電供應保障到位，注漿設備調試正常。

2)鉆孔

在前墻上測定孔位后，使用鉆機在孔位上鉆孔，穿透墻身至臺后填土層，然后按照左右對稱、先下后上的原則打入錨桿。

3)插管注漿

注漿前先將制備好的鋼花管及注漿管按孔位插入，并一直伸入至孔底，然后封閉好注漿孔口與管壁之間的空隙，確保注漿時無漏漿現象發生。注漿采用反復間歇方式進行，并注意瞬間壓力不超過0.8 MPa。

4)錨固、封錨

待注漿結束，將注漿管拔出后留下鋼花管，并采用專用構件錨固好留下的鋼花管，將其作為錨桿。最后進行錨頭防護處理。

4 處治完成后的效果

對楊家灣大橋采用臺身注漿錨桿結合臺身和側墻增設鋼板圍帶進行病害處治，首先采用壓力注漿法對裂縫進行處治，有效阻止了空氣和水分侵入橋臺，對橋臺內部形成保護；臺身、側墻增設鋼板圍帶起到加固作用，使橋臺形成整體，結構受力更加穩固；通過側墻鋼花管錨固施工，在橋臺內部填充大量水泥漿，臺后填土達到密實和固結效果；綜上，維修加固方案的實施達到了楊家灣大橋橋臺病害處治的目的，消除了橋臺安全隱患。楊家灣大橋橋臺病害處治完成后的狀態見圖2。

5 結 語

隨著我國高速公路建設的快速發展和逐漸完善，在高速公路運營中，許多橋梁結構都不可避免地出現各種病害。對于初步顯現的橋臺病害，其成因仍需進一步檢測或繼續觀測的，首先進行預防性養護維修處治，確保橋臺結構物的安全運營；對于病害成因明顯、確定的橋臺結構病害，在保通的前提下，及時采取針對性的養護維修處治，確保橋梁結構在安全狀態下運營。