刘世锦LIU Shi-jin；卢林LU Lin

（昆明市政工程设计研究院（集团）有限公司，昆明 650228）

0 引言

预应力空心板梁桥由于桥型简单，造价低廉，施工方便，在我国城市和公路交通中运用十分广泛。根据相关研究资料表明，空心板桥随着结构累积损伤和使用荷载的增加，出现了下挠过大，底板裂缝，局部破损等严重病害[1]-[3]。为了保证桥梁的使用安全，急需对此类桥梁进行加固维修。目前，常用的加固方法有：增大截面法，体外预应力，粘贴钢板，简支变连续，粘贴碳纤维布等[4]-[6]。对于桥梁的加固，除了加固方法的选择，正确的施工工艺也是保证桥梁加固效果重要的一环。许多桥梁因为施工的缺陷以及误差导致加固效果不能达到预期的加固状态，增加了后期二次加固的可能性，浪费了人力和财力。本文以云南某空心板为例，通过具体可行的施工工艺处治维修，使得该桥的承载力恢复并且有所提高，为同类工程的加固维修提供一定的参考。

1 工程概述

云南某桥建于1999 年，桥梁全长132.6m，桥面宽12.0m。上部结构为预应力砼空心板梁，桥跨组合为6×20m，双向两车道；下部结构为U 型桥台，双柱式桥墩，每个桥墩设置两道横系梁，扩大基础；桥面铺装为沥青混凝土路面，采用TST 无缝式伸缩缝。

该桥在运营14 年后，出现了大量病害。经过检测得知，桥梁的主要病害为：

①大部分板梁梁底存在纵向断续或贯通裂缝，最大缝宽1.20mm；②部分板梁底存在横向裂缝（图1（a）），最大缝宽为0.28mm；③空心板底部混凝土局部破损、钢筋及钢绞线外露、出现空洞（图1（b）），最大空洞面积达0.18m2，且从孔洞部位可以看出板底过薄；④铰缝混凝土脱落、部分部位渗水泛白（图1（c）），铰缝存在错台现象，最大错台位置达4.0～5.0cm；⑤盖梁负弯矩区存在自顶向下倒“U”型开裂，最大缝宽达0.90mm，盖梁存在混凝土锈胀露筋现象；⑥5 个支座出现局部脱空（图1（d）），伸缩缝失效，引起桥面铺装沥青层局部破损、沉陷。

图1 空心板的部分病害情况

2 加固设计方案

根据该桥病害特征，结合实际情况分析，把加固目标确定为在提高桥梁结构耐久性的基础上，适当提升其承载能力。因此，针对该桥的病害，提出加固方案，即：空心板板底采用碳纤维筋高强聚合物砂浆补强，横向设置通长钢板增加其整体性，加固盖梁负弯矩区以及表观病害处治和附属设施的维修。

3 施工工艺及技术要点

3.1 碳纤维筋喷浆加固施工工艺及要点

碳纤维筋喷浆加固空心板梁实质是体外配筋加固法，通过碳纤维筋来提高梁板受力筋的数量，高强的砂浆以喷浆法将炭纤维筋和梁底结合成一个整体，使碳纤维筋与原结构共同受力，从而提高结构的整体强度，增强结构的承载能力。为了保证碳纤维筋加固成效，需要准确合理的施工工艺，并严格按照要求施工。因此，碳纤维筋喷浆加固宜采用如下施工工艺流程：

3.1.1 原构件表面处理

碳纤维筋加固前，应对原结构表面进行处理：

①原结构因运营多年，其结构表面通常会伴随混凝土脱落、破损等病害，应先用高强砂浆修复破损处，保证结构表面的完整；

②针对结构表面的污渍、蜂窝麻面，应先用工具进行处理，同时为了加强碳纤维筋与原结构的连接，需对加固部位进行凿毛处理，将结构打磨平整；

③根据图纸要求，在结构加固位置进行锚固钻孔施工；

④针对结构表面的灰尘，需用高压水枪清洗，待其干燥。

3.1.2 涂抹表面强化剂

①表面强化剂用于增强原结构砌体表面的密实性，提高与聚合物砂浆的粘结力；

②结构表面干燥后，对结构表面涂抹强化剂，待强化剂与混凝土表面融合后，清理表面残留部分，保证结构表面的平顺。

3.1.3 安装锚具及碳纤维筋

①碳纤维筋的锚固采用螺栓固定（见图2）。

图2 固定螺栓布置图

②碳纤维筋主要靠锚具来固定，可通过调整锚固的间距来保证碳纤维筋的下垂。

③为了保证锚具的可靠性，需采用不锈钢材料，或者对其进行防锈蚀处理。

3.1.4 高强砂浆喷浆处理

①碳纤维筋安装完成后，用喷涂装置喷涂聚合物砂浆，保证砂浆的厚度不低于2cm，并对其表面处理，使其平顺。（见图3）。

图3 梁底加固断面图

②用喷涂机施工时，为清除孔隙，提高粘结力，在喷涂之前先打底。

③砂浆的初凝时间一般为30 分钟，砂浆的混合宜以1 次的使用量为准；

④为保证砂浆施工质量，其温度最佳控制在10～35℃。如果超过30℃以上，应先喷水降温以后再施工。

3.1.5 养护及保养

①涂抹砂浆后，需对其用布进行湿润养护；若条件不允许，可使用液体喷涂机、刷子或滚筒在表面涂抹液体成膜养护剂进行湿润养护；

②常温下养护时间为3 天，根据天气及气温情况，可增减养护时间。

3.2 主梁跨中横向加固处理

3.2.1 施工工艺

在跨中位置每一道铰缝处凿开1.5m×0.4m 区域的桥面铺装层。首先清理铰缝内的破损混凝土，空心板底部在跨中采用3 条0.3m 宽×8.0mm 厚的钢板加强横向联系；在主梁L/4 及3L/4 位置每一道铰缝处凿开0.6m×0.4m 区域的桥面铺装层，L/4 及3L/4 处粘贴1 条横向贯通0.3m 宽×8.0mm 厚的钢板，将钢板和钢条用螺杆和螺栓锚固连接（见图4）。

图4 铰缝处理断面图

3.2.2 技术要点

①对原铰缝杂质清理：针对原铰缝中的颗粒，灰土等杂物，用15.0MPa 高压枪冲洗干净；

②横向贯通0.3m 宽钢板，增设钢板前，应清除原结构表面的浮浆、盐污等杂质。如果遇到局部梁板间的错台，用高强聚合物砂浆抹平；

③表面清理：待结构胶达到强度后，清理表面溢出胶体；

④浇筑凿除位置桥面铺装层混凝土。

3.3 裂缝处理

3.3.1 施工工艺

梁板的裂缝主要分为两种情况，针对不同的情况，处理的方法如下：

①当梁板的裂缝宽度小于0.15mm，而且没有贯通结构，这种裂缝属于非结构裂缝，对结构的安全影响较小，只需用环氧树脂胶封闭即可（见图5）；

图5 裂缝封胶处理图

②当梁板的裂缝宽度大于等于0.15mm，这种属于结构裂缝，对结构安全有较大影响，除了需要封闭裂缝以外，还需对其用灌浆法灌注，保证其结构的的强度（见图6）。

图6 裂缝注浆处理图

3.3.2 技术要点

①表面封闭处理须清楚混凝土表面粉尘、油污，并用甲苯或者工业丙酮擦洗干净的混凝土表面，然后涂刷3 道密封胶，前后两次涂刷方向相互垂直；

②注浆封闭处理须清理表面混凝土后，跨缝安置注浆咀，注浆后铲去表面注浆咀和封闭材料，清理处理后裂缝表面；

③布设注浆嘴的原则是缝端及裂缝交叉处均应设注浆嘴，间距一般为20.0～40.0cm，一条裂缝至少设两个注浆嘴。

3.4 空洞处理

针对空心板板底出现的混凝土脱漏、露筋现象，应先对钢筋进行除锈处理，再涂上阻锈剂，板底空洞采用吊模喷射高强聚合物砂浆进行封堵，施工要点如下：

①准备材料及工具，搭设脚手架施工平台；

②将板底破损的混凝土清理，使钢筋暴露出来，并对其除锈；

③吊模喷射高强聚合物砂浆，与梁板底部平齐；

④最后对表面进行平顺处理。

3.5 盖梁粘贴钢板加固处理

盖梁负弯矩区存在自顶向下倒“U”型裂缝，考虑采用粘贴钢板加固。为保证加固的效果，粘贴钢板加固适宜温度为15～40℃；主要的施工流程：

首先应对混凝土表面的污秽进行清理，保证构件表面的清洁；

然后进行凿毛，使骨料外露；

其次钢板表面须清除干净，并用环氧树脂薄浆将其保护起来；

最后为了防止钢板腐蚀，延缓粘结剂的老化，粘贴的钢板表面应做密封防水防腐处理。

防腐处理的方法是：清除钢板表面油污和铁锈后，涂刷防锈漆。

3.6 支座维修

该桥的板式橡胶支座出现局部脱空或不均匀压缩变形等病害，宜采用嵌入楔形块的方法调整支座，以保证支座恢复工作状态。具体的施工工艺如下：

①嵌入楔子之前，先对支座附近进行清理打扫，保持清洁；

②根据脱空情况，选择合适的楔子，保证支座能发挥作用；

③支座顶端与梁板底面脱空或者支座底面与支座垫石顶端脱空，均须将楔形块嵌入至支座底面与支座垫石顶端之间，以保证维修后支座不受桥上行车干扰而窜动。

3.7 更换伸缩缝

该桥部分伸缩缝已经失效，应拆除原桥伸缩缝，更换为80 型伸缩缝。桥台通过新建前墙时预埋锚固钢筋与伸缩缝连接，板梁通过空心板内植筋与伸缩缝连接，锚固区混凝土采用C50 钢纤维混凝土。具体施工工艺如下：

①划线、切割及混凝土破除。依据实际情况画出施工所需宽度；然后桥面铺装层进行切缝；最后清理保证梁体间空隙。

②预埋钢筋检查、修整及植筋。首先对预埋钢筋的好坏进行查看，如有缺失、压坏则采取植筋处理。

③伸缩缝的安装。伸缩装置安装前要检查梁体间是否清理干净，伸缩宽度是否符合要求，伸缩装置是否接缝完好。

④伸缩缝与锚固钢筋焊接。首先安装伸缩装置，检查其是否平稳、顺直，一切满足要求后再进行焊接。

⑤混凝土浇筑及养生。安装完成后，将伸缩缝间隙封闭，保证其无漏浆现象，同时加入削型钢纤维。

4 结语

采用碳纤维筋高强聚合物砂浆加固桥梁，运用锚固和开槽方式施工，施工简单便捷，无需支模板，工期短，不需要大型设备，不受空间限制，对交通影响小。碳纤维筋自重轻，早期强度增长快，粘接力强，与原结构形成一体，提高结构配筋的同时加强了结构的整体性，提高构件的刚度和承载能力。

通过加固完成后的监测数据表明：在活载作用下，碳纤维钢筋与空心板底缘的混泥土保持协调变形，提高了桥梁上部结构的安全储备；空心板底缘的应力明显下降，结构的刚度有所提高，桥梁上部结构的整体受力性能得到显著提高和改善。并且该桥加过固后已运营近5 年，状态良好。该桥的加固方案以及施工工艺的可行性可为同类桥梁的加固维修提供参考。