肋板式橋臺裂縫處理研究

董 婉

(河北銳馳交通工程咨詢有限公司，河北 石家莊 050019)

0 引言

橋臺是連接兩岸道路的橋路銜接構造物，其除了支承上部結構外，還起著擋土護岸的作用。橋臺不僅承受由支座傳來的豎直力和水平力，還承受臺后填土及填土上附加作用引起的側向土壓力。橋臺如果出現裂縫，將會對上部結構產生較大的影響，嚴重的可能會影響橋梁結構安全。因此，有必要對出現裂縫病害的橋臺進行有效的加固處治，增強結構強度，延長其使用壽命。

1 工程實例分析

1.1 工程概述

該橋位于某高速公路跨越河道處，橋梁全長285 m，其中主橋為3孔預應力連續剛構(主墩為V型墩)，中孔跨徑為60 m，兩邊孔各為35 m，長度為130 m。下行方向引橋為一孔預應力簡支空心板，上行方向引橋為5孔預應力先簡支后連續空心板。上部結構設置3條伸縮縫，即兩岸橋臺處以及5孔引橋與主橋連接處，下行方向簡支孔與主橋間不設伸縮縫，采用橋面連續方式處理。下部結構采用鉆孔灌注樁，V型墩及橋臺基礎設置承臺，其他一般中墩采取樁接墩柱，不設承臺。橋臺處采用肋板式橋臺，肋板臺厚度為0.8 m，高度為8.5 m。

1.2 病害概況

根據橋梁檢測情況，該橋橋臺處蓋梁側面部分混凝土脫落，脫落處長3.2 m、高0.8 m、厚0.2 m，脫落部分沒有鋼筋外露；下部肋板臺出現上寬下窄的斜向結構性裂縫，裂縫貫通至蓋梁，裂縫最寬處可達5 cm，長度沿肋板延伸約1.5 m，遠遠超過了《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》相關要求。

1.3 病害原因分析

本橋2008年對上行方向0號橋臺80型異型鋼伸縮縫更換為80型異型鋼伸縮縫，更換原因為鋼梁斷裂；2015年對下行方向0號橋臺160型異型鋼伸縮縫更換為160型異型鋼伸縮縫，更換原因為鋼梁多處焊縫、混凝土帶損壞；2019年對下行方向0號橋臺160型異型鋼伸縮縫更換為160型梳齒板伸縮縫，更換原因為鋼梁斷裂。自2014年以來，下行方向0號橋臺經常出現橋頭跳車現象。

綜合該橋養護歷史來看，在2008—2019年間多次更換伸縮縫，更換原因為鋼梁多處焊縫、混凝土帶損壞，伸縮縫更換過程中梁端間距存在雜物填充、背墻擠死的情況，致使主梁不能自由伸縮，產生了較大的水平推力。在該力的反復作用下，臺后土壓力也變得不再均勻，二者相互作用。而且，下部結構剛度較大，蓋梁與肋板交界處截面較小(肋板寬1.5 m，厚0.8 m)，在較大水平推力下，該處成為受力薄弱面，加上混凝土收縮徐變以及溫度荷載等長期作用，最終使肋板在彎矩和剪力共同作用下發生斜截面剪切破壞，出現了上寬下窄的斜裂縫，嚴重的甚至已經出現裂縫貫通的現象。裂縫的存在，致使臺后填土不再密實，也會導致橋頭跳車，汽車沖擊力對肋板來說也是不利的因素，長此以往，肋板裂縫也會逐漸增大，最終出現現場病害。

2 加固措施

2.1 蓋梁維修處治

根據現場病害情況，蓋梁側面混凝土脫落20 cm寬度范圍內仍沒有鋼筋外露，說明極大可能是建設期施工原因導致，因此決定對蓋梁側面脫落處進行維修處治。具體為鑿除蓋梁脫落處混凝土，直至露出滿足原設計強度的混凝土，對外露的鋼筋進行除銹，除銹完成采用等直徑鋼筋進行焊接補強。搭設模板布置鋼筋，并通過植筋技術將新修補混凝土與原結構連接，植入鋼筋采用梅花形布置。施工前應先探明原結構鋼筋位置，不得損傷原結構鋼筋。由于蓋梁底部混凝土難以振搗密實，擬采用自密實混凝土進行澆筑，相關質量要求參照《自密實混凝土應用技術規程》(JGJ/T 283-2012)。

2.2 臺后土體加固處治

肋板加固處理前，首先應該對肋板臺開挖后臺后土體進行加固處治。挖除肋板橫橋向及順橋向填土后，對肋板后側填料采用打錨桿、支撐鋼板法進行加固。具體內容如下：

(1)垂直于臺后墻身鉆孔，錨孔橫向間距為100 cm，縱向間距為100 cm，孔深10 m，鉆孔孔徑>90 mm，成孔后用高壓風機清除孔內碎屑等雜物，插入錨桿，并將M30水泥砂漿注入錨孔。為保證孔內漿液飽滿，應二次注漿。

(2)錨桿施工完成后，在臺后墻身橫向和豎向均采用20 mm厚分塊鋼板支撐，將鋼板與填土盡可能粘結密實。

(3)臺后土體加固完成后，對肋板臺后粘貼鋼板與土體空隙部分采用水泥漿澆筑，使鋼板與填土粘貼密實。

2.3 肋板加固處治

增大截面法加固肋板臺的原理是通過鉆孔植筋，在肋板臺產生裂縫的截面增大側面外包混凝土面積，澆筑新混凝土與原結構形成整體，從而增大肋板臺的有效厚度和受力鋼筋面積，提高肋板臺的承載力。對肋板臺進行加固處治時，首先封閉肋板裂縫，并對肋板順橋向施加預應力鋼筋進行加固，橫橋向側面采用增大截面法進行加固。具體內容如下：

(1)裂縫處理前先沿其垂直位置粘貼10 cm寬鋼板條，并灌注環氧樹脂膠[1][5]。

(2)對3塊肋板順橋向設置預應力精軋螺紋鋼筋進行加固。每個肋板各設置三處預應力，每處預應力在肋板橫向兩側各設置兩根精軋螺紋鋼筋，在肋板順橋向兩側各設置一處鋼結構錨固端。在現有肋板臺前端通過植筋并澆筑C60高強無收縮灌漿料延伸出20 cm長的范圍，方便鋼結構錨固端錨固。

(3)肋板橫橋向兩側采用增大截面法進行加固處治[2-4]，即在原肋板兩側各加寬30 cm，并在肋板臺前端相同位置延伸出20 cm長的范圍，澆筑C50自密實混凝土。

(4)在蓋梁底鉆孔植栓，豎向支撐為φ200 mm無縫鋼管，并用φ57 mm無縫鋼管連接形成桁架式，豎向鋼管之間用法蘭盤連接固定。

(5)在無縫鋼管底通過干砂灰找平層找平后，支墊16 mm厚整體鋼板。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 植筋工藝要求

(1)鉆孔前應對鋼筋進行探測，鉆孔應避開梁體鋼筋，避免造成損傷。

(2)鉆孔：孔深與鋼筋埋設深度相同，孔徑比鋼筋大2～4 mm，孔位應避讓原構造鋼筋，孔道應順直。

(3)清理鉆孔：孔道先用硬鬢毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內應保持干燥。

(4)灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入鋼筋后，植筋膠即充滿整個孔洞。

(5)插入鋼筋：鋼筋插入前應清除插入部分的表面污物，污物應先以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并予拭干。錨栓須插入孔底，孔口多余的植筋膠應清除。

(6)在膠液干固之前，避免擾動鋼筋和在孔位附近的明水。

(7)為確保加固施工質量，減小焊接對植鋼筋的影響，植鋼筋施工應嚴格按《混凝土加固設計規范》(GB 50367-2013)和設計要求進行。鋼筋鉆完孔后，應立即清理干凈，并予以植埋，避免成片植鋼筋孔長時間空待。對施工的盲孔應立即清孔干凈后用植筋膠回填。

3.2 臺后土體加固

(1)采用合適的鉆機鉆孔，鉆孔要垂直臺面。錨桿采用φ22 mm鋼筋，縱、橫向間距均為100 cm。

(2)插入錨桿，采用壓力泵將1∶1的水泥砂漿注入錨孔。要保持0.1 MPa的工作壓力。注漿時注漿管應插至孔底5～10 cm處，隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。注漿要保證砂漿飽滿，不得出現里空外滿的現象。

(3)注漿完成后，若孔口無砂漿溢出，應及時補注砂漿。

(4)采用厚20 mm鋼板支撐墻身，鋼板表面須進行除銹和粗糙處理。如鋼板未生銹或輕微生銹，可用噴砂、紗布或平砂輪打磨，直至出現金屬光澤；如鋼板銹蝕嚴重，須先用適度鹽酸浸泡20 min，使銹層脫落，再用石灰水沖洗，中和酸離子，最后用平砂輪打磨出紋道。

(5)臺后土體加固完成后，對肋板臺后粘貼鋼板與土體空隙部分采用水泥漿澆筑，使鋼板與填土粘貼密實。

3.3 預應力工藝要求

(1)將全部預應力精軋螺紋粗鋼筋穿好，并用錨具臨時錨固后方可張拉；(2)僅在肋板臺前單端張拉預應力筋，張拉時注意兩側預應力筋對稱張拉；(3)設計張拉力：600 kN；(4)張拉程序：0→初應力→1.05張拉控制應力(持荷5 min)→0.9張拉控制應力→控制應力(錨固)；(5)在兩側鋼板錨固端灌注C40微膨脹水泥砂漿；(6)在肋板臺前端通過植筋并澆筑混凝土延伸出20 cm長的范圍，保證鋼結構錨固端與肋板緊密貼合。

4 結語

本文分析了某高速公路橋梁橋臺處蓋梁及肋板臺出現裂縫病害的原因，提出蓋梁維修處治措施，以及采用預應力螺紋鋼筋結合增大截面法加固肋板臺的措施，提高了結構整體強度及承載能力，延長了結構使用壽命。同時介紹了植筋工藝要求、臺后土體加固、預應力工藝要求等內容，指導了施工。可供同類工程借鑒與參考。