陈　闯

(路桥建设(贵州)试验检测有限公司，贵州 黔南布依族苗族自治州　551200)



高速公路旧桥病害特征及综合加固技术研究

陈闯

(路桥建设(贵州)试验检测有限公司，贵州 黔南布依族苗族自治州551200)

依托蓝商高速杜家村大桥现场踏勘结果，分析了桥梁病害特征及成因，并从梁体裂缝处理、碳纤维布加固、梁体表面防护等方面，提出了病害综合处治方案，实践表明，该加固方案具有简便可行、实用美观、环境效果良好等优点。

公路桥梁，梁体裂缝，加固技术，碳纤维布

0　引言

随着我国交通事业的蓬勃发展，交通基建设施日益完善，越来越多的桥梁建成并投入到运营中去[1，2]。早期建设的桥梁承载力标准低，随着大型、重型车与日俱增和桥梁服役年限的不断增长，桥梁梁体出现病害是不可避免的问题，严重威胁到高速公路的运营安全，随着运营年限的增加，旧桥和危桥加固应当提到日程上来，提出合理、快速、有效、可靠的桥梁加固措施是目前亟待解决的问题。目前许多学者已经对桥梁加固技术做了一些研究[3,4]，并且交通部也出版了针对于桥梁加固的技术规范[5-8],但是都未对桥梁加固技术进行详尽的说明，目前对混凝土梁体的加固技术尚不完善。本文结合蓝商高速杜家村大桥的实际调研情况，针对某一特例分析了病害成因，并建议了合理的加固处理方案，可为以后的混凝土梁桥加固提供借鉴。

1　病害调研及成因分析

1.1工程概况

蓝商高速公路起于蓝田县席家河，与西蓝高速公路相接，止于商州区西涧村，是国家高速沪陕线在陕西境内穿越秦岭的重要路段[7]。其中杜家村大桥在2010年被评定为三类桥，处于较差状态，因此有必要对杜家村大桥进行加固处理，确保行车安全。杜家村大桥中心桩号为K1478+920，桥梁全长525.0 m。左、右幅上部结构均采用(4×30+3×3×30+4×30)m装配式预应力混凝土连续箱梁(单幅每孔4片箱梁)；下部结构为柱式墩、U形台，钻孔灌注桩基础。

1.2病害调研情况

杜家村大桥共有143片混凝土箱梁，梁体之间接缝共计121道，两端横隔板供给226块。现场勘察发现，梁体跨中附近两侧的腹板存在竖向裂缝，裂缝长度基本贯通腹板整体，经测量梁体上的大部分裂缝宽度介于0.08 mm～0.16 mm之间,其中路线左幅的3号～4号箱梁腹板竖向裂缝最大缝宽达到0.26 mm～0.28 mm,右幅个别箱体贯通形成U形裂缝，其中梁体底板处横向裂缝最大宽度达0.04 mm，杜家村大桥箱梁腹板处裂缝分布特征如下：跨中裂缝多于边跨，裂缝多集中于梁体腹板处，梁体底板处裂缝较少。另外，裂缝宽度特征多为细长的横向裂缝，纵向裂缝比较少。

1.3梁体病害特征及分析

根据杜家村大桥裂缝现场踏勘结果，认为杜家村大桥梁体病害诱因包括：

1)踏勘结果表明梁体裂缝规律呈不规则出现，且裂缝出现处均不对称，裂缝长度宽度等也无特定规律，其中裂缝宽度特征为细长型分布，说明该梁体的设计符合要求，裂缝出现，应归因于梁体的预制及养护等过程。

2)杜家村大桥左幅9-3号、12-1号箱梁出现“U形”裂缝，“U形”裂缝在腹板上部位置裂缝宽度较宽，到腹板下部及底板位置宽度很小，底板裂缝宽度为0.04 mm，几乎难以分辨腹板竖向缝与底板横向缝的连通。而梁式桥抗弯承载能力不足所表现的受力U形裂缝其形态为下宽上窄，底板裂缝与腹板裂缝完全连通。故认为裂缝产生并非箱梁抗弯承载力不足。

3)设计为保证梁张拉预应力和二期恒载作用下发生过大上拱而导致整体化层厚度不满足或相邻箱梁顶面高差大横向连接困难和连接刚度不足，预制梁设置了向下的预拱度。现场观察成桥跨中上拱明显，说明箱梁的纵、横向刚度满足设计要求，抗弯储备满足设计要求。

4)过度超张拉也可导致梁片产生竖向裂缝。预应力筋在进行张拉施工时，实行张拉力和预应力筋伸长值两个指标同时控制。在实际施工中，由于预应力管道变形、钢绞线绞缠等原因，可能导致预应力筋张拉伸长值达不到理论计算伸长值。此时，如要强行保证达到计算伸长值，可产生预应力筋超张拉。如施加预应力过度，可导致梁片上拱，产生竖向裂缝。

2　病害综合处治措施

2.1梁体裂缝处理

根据现场踏勘的裂缝结果，制定初步裂缝处治措施。现场施工前，进一步核实裂缝宽度、深度及裂缝开裂形式，分析裂缝开裂机理，最终制定裂缝处治方案。对于杜家村大桥，制定裂缝处治原则为当裂缝小于0.15 mm时，采用表面打毛，涂胶封闭的方式处置，当裂缝宽度大于该值时，采用灌缝的方式进行处理。其中，对于微小裂缝，可不予处理。现场裂缝处理方式主要有以下几个步骤：

首先依据设计图纸，制定现场放样方案，准备好所需的浆液材料以及与注浆有关的器材等。对于宽度小于0.15 mm的裂缝，进行表面拉毛并覆盖涂料，对于裂缝宽度大于0.15 mm的裂缝进行灌浆处理。本文以需要灌浆的裂缝为例进行说明。

根据现场踏勘结果及设计图纸，确定需要灌浆的裂缝位置，根据现场条件选择搭设施工架或应用桥检车，对于地形不利于搭设施工架的梁体，可使用桥检车进行裂缝处治施工。确定需要处理的裂缝后，首先对表面进行打毛，即用砂轮处理裂缝表面，使其光滑，目的是为了涂布防护胶，根据裂缝的长度，在裂缝体上进行钻孔，作为注浆导向孔，钻孔深度取5 cm，孔径为8 cm，孔间距为25 cm～40 cm，裂缝两端必须钻孔，钻孔完成后进行清洗工作，确保钻孔与裂缝之间贯通，清孔可用高压空气进行清洗，钻孔清洗干净之后，进行灌浆工作，灌浆前首先粘结灌浆嘴，使得孔眼对准粘贴在裂缝正中央，裂缝中留有一个出气孔，注浆嘴安设完毕后进行压气试验，确保注浆嘴与裂缝不透气，施工完成后可进行裂缝灌浆，灌浆原则为，竖向裂缝一般由下往上进行浆液灌注，裂缝顶端留有出气孔，当浆液灌注到出气孔有浆液流出为止，对于水平裂缝，裂缝一端留有注浆孔，一端留有出气孔，进行水平灌浆，灌浆注浆也是通过出气孔有浆液流出为止，说明灌浆效果良好，灌浆完毕后对裂缝表面进行防护涂料覆盖，确保其耐久性。

2.2碳纤维布加固

为进一步提高梁体的使用寿命及安全性，裂缝处理完成后，对杜家村大桥开裂箱梁腹板中间15 m范围内粘贴一层碳纤维布。首先对混凝土梁进行处理，旧混凝土打磨直至露出新鲜混凝土结构层，着重打磨模板接缝处，使其平整，对梁体上凹凸不平及缺陷的地方进行找平处理。对梁体表面缺陷及裂缝处理完成之后，根据设计要求在梁体腹板上中间15 m内粘贴三条碳纤维布，限制裂缝发展，同时提高结构的耐久性能，箱梁腹板粘结碳纤维布图见图1。

碳纤维布粘贴步骤如下：

1)为了使得施工更具有针对性，首先在梁体中央进行放线工作，即在梁体中间需要粘结碳纤维布范围内进行预先放线，放线尺寸根据设计要求控制，放线应尽量符合设计的要求，各尺寸应尽量控制在较小的误差范围内，放线工作是所有工作的基础，其放线的准确与否关系到碳纤维布的整体施工质量。

2)混凝土梁体表面处理。为了使得碳纤维布粘结更为牢靠，需对梁体进行初步处理，采用砂轮打磨梁体表面，去除梁体表面风化的混凝土层，对于施工模板引起的不平整，应着重处理，如进行着重打磨，或进行找平处理，若梁体钢筋外露，则应先对钢筋进行处理，然后用胶体进行找平，基面先用钢丝刷将表面松散浮渣刷去，然后用压缩空气除去粉尘，用丙酮或无水酒精擦拭表面，用清洁布将表面擦干净，确保表面充分干燥。

3)梁体涂布底胶。涂布底胶也是为了加强碳纤维布的粘结效果，在梁体表面处理的基础上进行底胶涂布工作，底胶原则上只在放线范围内，即碳纤维布粘贴的范围内施工，但是为了更好的粘结效果，应使得底胶涂布范围略大于放线范围，涂布底胶前要

确认混凝土的表面干净干燥，底胶干燥之前应采取适当的保护措施，避免表面沾上尘土等杂质。

4)底胶初步干燥后可进行下一步工作，即粘贴碳纤维布，碳纤维布应预先按照设计长度进行裁剪，并且卷成小卷便于携带，碳纤维布准备妥当后，在底胶上再涂刷一层胶体，然后将碳纤维布在初步干燥的底胶上匀速展开，碳纤维布展开过程中切忌避免空气卷入，当碳纤维布与梁体之间出现气泡时，应采取措施将气泡赶出，如果气泡太多无法满足要求时，应迅速取下碳纤维布，进行重新粘贴，直到两者不产生气泡为止。对于胶体应即用即取，避免浪费。

5)最后为了增加碳纤维布的粘结效果，还需要涂布一层面胶，即等碳纤维布粘贴牢固后，在其表面涂刷一层面胶，其原则为涂布面积略大于碳纤维面积。

2.3梁体表面防护

为了美观和耐久性要求，最后需要在梁体施工表面刷涂一层耐久性涂料，耐久性涂料选择应以符合美观、耐久性及防水要求为准，在耐久性涂料涂刷前，应首先检查碳纤维的粘贴效果，确保其加固能力。

3　结语

结合蓝商高速公路杜家村大桥现场调研结果，分析了梁体病害特征及产生的原因，认为产生病害的原因与箱梁制作工艺、混凝土配合比、浇筑质量、混凝土早期(移梁)强度等控制有关。针对病害结果有针对性的提出了裂缝灌浆封闭、粘贴碳纤维布和梁体表面防护等进行加固措施。以实体工程杜家村大桥加固为例，说明经过文中所述的加固措施处理后，梁体达到了耐久性和美观的要求，对于桥梁的运营安全具有重要意义。

[1]黄颖.碳纤维加固桥梁技术[J].公路交通技术,2005,2(1):79-83.

[2]郭大进.桥梁加固维修技术应用[J].公路交通科技,2004,8(2):71-73.

[3]周昊,黄培彦,郭馨艳.碳纤维加固桥梁结构界面剪应力的试验研究[J].公路交通技术,2010,12(6):43-46.

[4]郭毅先.桥梁加固技术特点及施工技术[J].施工技术,2012,2(4):194-195.

[5]JTG/T J22—2008，公路桥梁加固设计规范[S].

[6]JTG/T J23—2008，公路桥梁加固施工技术规范[S].

[7]JTG B01—2003，公路工程技术标准[S].

[8]JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

Study on old highway bridge diseases features and comprehensive reinforcement technologies

Chen Chuang

(Highway Bridge Construction(Guizhou) Testing Detection Co., Ltd, Miao Nationalities Autonomous Region 551200, China)

According to Lanshang highway Dujia village bridge field survey results, the paper analyzes the bridge disease features and causes. Starting from aspects of beam crack treatment, carbon fiber cloth reinforcement, and beam surface protection, it puts forward comprehensive disease treatment scheme. Practice proves that: the above-mentioned reinforcement scheme is convenient, feasible, applicable, beautiful, and good environment protecting effect and so on.

highway bridge, beam crack, reinforcement technology, carbon fiber cloth

1009-6825(2016)25-0168-02

2016-06-26

陈闯(1979- )，男，工程师

U445.71

A