丽水桥梁加固

上海毅实建设集团有限公司

2、病害分析
尽管这些年桥梁病害是我们这个行业很难处理的问题,有耐久性问题、结构问题、载问题以及施工过程中留下的后患等等,但大体出现的病害症状却基本有以下几类:
2.1 裂缝病害
裂缝病害按性质分主要分为结构缝和非结构缝如龟裂等;按分布可分为梁端的剪切缝、梁底承载不够或载引起的裂缝以及预应力梁的顺筋缝,还有一种就是墩柱轴压不够引起的在墩柱两端碎纹,或者梁体横向受力不均或地基的不均匀沉降引起梁体扭转竖纹等,双屿桥的裂缝基本比较规则,都是分布在梁底的横向裂缝,以及局部盖梁负弯矩出现的竖向裂缝,根据*的多次讨论分析,各种原因都存在,运营过程中的载、交通流量的不断增大以及施工质量的控制方面。
2.2 混凝土病害
混凝土的破损、脱落以及露筋现象,这类问题出现的核心本质是混泥土中的孔隙与进入到里面的水分结合形成碳水,致使里面的钢筋锈蚀膨胀反过来进一步胀裂混泥土,如此循环,导致钢筋更快的,很终形成我们检查时常见的局部破损现象:混泥土脱落、露筋。
2.3 伸缩缝病害
渗水,多半是伸缩缝老化或者施工处理是质量控制不严,或者养护时未及时处理,一般原因前者比例较大,这和当时设计的伸缩缝材料属性以及施工过程的管理都不无关系,还一种情况就是桥头存在刹车或者发生变速处也容易破坏。双屿桥当时个别缝也存在这个问题,拟采用局部加固处理以及加强日后的养护这种方式来解决当时的这个问题
2.4 支座病害
支座的变形、破损与更换,这是个目前隐形后患,不是说它本身的破坏性,而是如不及时处理引发的桥面反射裂缝或者更严重的后患是不言而喻的,解决它一样也不是容易的事,即技术含量较高的同步**升,因为更换一个支座和一根盖梁一样,都需要精密的仪器和整个梁同时抬高到一定的高度,需综合考虑作业时间、空间、费用。
2.5 附属设施病害
栏杆及其它一些非结构但设计到美观和运营安全的问题,做到勤检查,及时处理就可以了,这里暂不做详叙。

由于这些无横向联结双片并置的铁路梁，空间整体工作性能差，横向刚度弱，在高速行驶列车的作用下，梁体产生较大的斜弯曲，同时，车辆转向架的蛇行运动激励又将引起桥梁横向振动的加剧，从而导致桥梁横向振幅增大，而桥梁的横向振幅是判断横向刚度的一项重要指标，当横向振幅出《铁路桥梁检定规范》的参考限值时，将严重影响提速后列车正常运营的安全性和舒适度。此外，在无横向联结的低高度混凝土梁上进行大修(如换枕)施工时，若在人行道上增加荷载，将会降低梁体的初始倾覆稳定系数，可能导致梁体的横向倾覆失稳，由此引起的重大事故在京广线某桥的大修施工中已有发生。《铁路桥涵设计基本规范》规定，梁体横向倾覆稳定系数不应小于1．3，是没有考虑支座缺陷和变形的，若同时存在支座缺陷或采用平板橡胶支座时，这些梁体横向倾覆失稳的危险性将更为严重。

双屿立交桥位于金丽温高速公路温州段,中心桩号为K8+97.1,分左右两幅（左幅52跨,右幅53跨）,桥面全宽26米,单幅桥面净宽11.5米,上部结构为50号先张法预应力混凝土空心板及现浇箱梁组成。下部结构桥台采用埋置式桥台、钻孔灌注桩基础,桥墩采用*柱墩/双柱式墩、钻孔灌注桩基础。该桥于1999年12月建成通车。根据检测结果,桥梁的主要病害情况主要有梁板裂缝病害严重,普遍存在纵、横向裂缝,钢筋出现锈蚀,部分盖梁有裂缝、渗水、混凝土剥落、露筋等现象。
桥梁加固【电话--申工】某市一座跨城市道路高架桥，全长397.99m，共22跨，23排桩，每排桩有4根钻孔灌注桩。桥梁主跨为35m预应力混凝土箱梁，主桥基础为Φ1.5m钻孔灌注桩（桩身为水下C25混凝土，设计嵌入中风化岩层1.5倍桩径，设计桩长32.0m，墩桩号为11#～13#，其中，11#和13#墩桩设计单桩承载力为590t，12#桩墩设计单桩承载力为650t。全桥桩基施工完毕，各桩桩长均符合设计长度要求。对桩基进行小应变检测，13#墩桩发现异常，初步怀疑是桩底沉渣过厚。随后对13-2、13-3桩进行取芯检测，发现桩端未嵌岩，桩端部为含量80%的碎、块石层，其下为强风化或全风化层。由此发现原地质勘探资料与实际地质存在差异，随后对全桥地质进行补探，及对13-1、13-2桩基进行高应变检测。
2、桩底注浆机理
桩底注浆是在钻孔灌注桩成桩后，用注浆泵以一定的压力将能固化的浆液（常用水泥浆）通过桩身注浆通道（可预埋管道，也可后造孔）注入桩底。浆液首先渗透到较疏松的桩底沉渣间隙中，与残渣相结合，形成强度较高的结石，消除了桩底沉渣的影响，减小桩基沉降。当沉渣间隙被浆液充满后，随着注浆量的增加，桨液不断向桩端持力层中渗透、填充和压密，形成渗透注浆和压密注浆。
3、桩底注浆施工工艺
桩底注浆的施工工艺直接影响到注浆后的效果，本工程桩底注浆施工流程为：桩上造孔→高压水清洗→埋设注浆管→压水试验→制浆→注浆→封孔。
3.1浆液。根据工程施工经验，水泥浆的性能，特别是浆液的水灰比和初凝时间，直接影响到注浆质量，所以浆液的配合比十分重要。本工程浆液的主要材料有水泥、早凝剂和水，水泥采用42.5级普通硅水水水泥，早凝剂为三乙醇胺，水为普通工程用水。水灰比根据注浆状况进行调整，按先稀后浓的原则，初始水灰比为1?U1，后期水灰比为0.5?U1，同时掺入0.3%早凝剂。
3.2注浆压力。一般情况下，较大的注浆压力能提高浆液的扩散速度和扩散能力，但是当注浆压力过地层的压重和强度时，将可能导致地基土甚至桩基的破坏，因此一般以不使地层结构破坏或仅发生局部少量破坏作为允许注浆压力的原则，限制注浆压力。对于本工程，12-1和12-2取0.7，12-3和12-4取1.0，13-1和13-3取1.2，13-2取1.5；h为注浆段深度，m。
3.3造孔。用钻机在钻孔灌注桩上进行造孔，钻头为Φ11cm合金钻头，旋转钻进至桩端以下3m。由于12#桩上已经完成立柱和盖梁，需先在盖梁上搭建工作平台，架设钻机，造孔前凿除孔位处盖梁混凝土保护层和切割**部钢筋（**部以下允许钻孔打断），待注浆完成后再焊接加固。对于已经有取芯孔的桩则不需要再进行造孔，直接将取芯孔作为注浆孔。
3.4注浆管。注浆管由2根直径不同的镀锌钢管组合成，即内管和回浆管，回浆管管底设有止浆塞。将注浆管放入已造好的孔内，内管管底距孔底30cm，回浆管管底在桩底处。注浆开始时，浆液从内管注入桩底，开启止浆塞，使浆液从回浆管流出，待浆液达到要求后再关闭止浆塞，将浆液注入土体。
3.5压水试验。压水试验是注浆施工前必不可少的重要工序，压水试验不仅起到疏通注浆通道的作用，而且注浆设计的有关参数也可以根据压水试验的结果做相应调整。本工程压水试验压力在1～2MPa。
3.6注桨。待注浆前期工序都完成后，可正式进行注浆。施工发现，由于水泥浆容易流向邻近薄弱层，致使水泥浆从桩附近的地质钻探孔内冒出，偏离桩底有效区域。因此结合实际情况及时调整注浆工艺，采用间歇性注浆。间歇性注浆是先通过几次间断性注浆（次数可根据现场情况确定），每次控制注浆量，主要目的是将桩底一定范围内的土层孔隙先进行封闭。每次注浆间隔时间应大于水泥浆的初凝时间（本工程3h），每次注浆后应及时用清水冲洗注浆管，冲洗间隔时间一般为2-3h，直至水泥浆初凝以后停止，防止浆液堵塞注浆管。待土层孔隙基本被前几次注浆浆液封闭后，再进行随后注浆。由于桩底地层孔隙已被前几次间歇性注浆浆液封闭，迫使浆液对土层进行压密、劈裂以及沿桩周上移破坏泥皮，注浆以灌浆压力和注浆量进行控制，压浆流量不宜过大，控制在75L/min以内，控制稳压时间为5min。压浆完成后，将注浆管利用浆液灌实封闭。注浆顺序应先边后中，以13#为例，先注13-1和13-3，再注13-2。由于各桩底土层存在差异，其间歇性注浆次数在3～10次不等。同时，注浆量和注浆压力也与设计值有较大的差异，实际注浆量是设计值的1.5～5倍，注浆压力则基本都小于设计值。分析原因可能是桩底土体主要是碎块石或含粘土碎（块）石，其渗透性较好、范围大，1～2次的间断性注浆和少量的注浆量无法将空隙填充和封闭，很难达到较高的注浆压力。
4、桩底注浆效果与探讨
钻孔灌注桩桩底注浆后的效果（单桩轴向受压承载力）应通过静载试验进行试验，经过计算，其桩底注浆后各桩的单桩承载力见下表：
为了对桩注浆前后进行对比，注浆结束15d左右后（13-1为13d，13-2和13-3为12d），对13#墩桩进行高应变检测。经过2次高应变检测，结果表明，13-1和13-2桩注浆前后承载力提高值分别23.8%和53.4%。很后，根据规范要求对13-2桩进行静载试验，当荷载加至设计承载力时，其沉降值为11mm，满足设计要求。
5、结语
此次工程由于钻孔灌注桩成桩后桩端持力层下存在2～3层软弱下卧夹层，致使其单桩承载力不足，通过对事故桩桩底注浆后，其结果总结如下：1桩底注浆能较大程度提高桩端承载力，改善桩底持力层性能。通过高应变检测，单桩承载力提高值23.8%～53.4%，其中，桩侧提高值在14.0%～20.4%，桩端提高值在49.7%～110%。同时，静载试验结果表明，设计荷载下沉降值为20mm。2注浆时，浆液在工作压力作用下会流向邻近薄弱层，影响面积较大，为防止注浆时浆液从其他通道冒浆，注浆孔周围一定范围内应没有钻孔或将孔道堵塞。3桩端持力层为碎块石或含粘土碎（块）石，其注浆量较大，本工程注浆量在4.45～18.5t不等，平均每根桩约10t。④间歇性注浆施工效果比较好，其注浆间歇次数应根据施工情况确定，本工程注浆间断次数在3～10次。⑤施工注浆压力基本比其设计值小。本工程施工注浆量已远过其设计值，而注浆压力没有过设计值。

3、主要施工工艺及相应的控制点
3.1 裂缝处理
混凝土裂缝处理方法根据裂缝宽度分为两种:对于非结构性裂缝,宽度<0.15mm的采用凿槽封闭法处理,宽度≥0.15mm的则还需进行压力灌浆;对于结构性受力裂缝,则需做全厚度的灌浆处理。
(1)裂缝封闭,主要是采用环氧树脂胶进行裂缝封闭。具体方法为:先查找裂缝,后清理,清理过后,再用环氧树脂胶封闭。封缝时封缝胶一般涂抹宽度以2~3cm,厚度2mm为宜。
(2)裂缝灌缝工艺流程,测量与记录→表面处理→标注位置→埋设灌浆嘴→封闭裂缝→密封检查→配置灌浆用材料→灌浆→养护→表面清理。
3.2 粘钢施工程序及技术措施
全桥钢板加固总共有29片空心板梁,18片盖梁,在空心板梁下加固钢板厚度为5mm,盖梁梁侧面加固钢板厚度为6mm。所用固定膨胀螺栓为M8。
(1)表面处理:表面处理包括加固构件结合面处理和钢板贴合面处理,是粘钢加固施工过程很关键的工序。打磨混凝土表面保护层,去掉6～8mm后表层,表面清除干净。对钢板粘合面,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直,然后用水擦拭干净。
(2)埋设膨胀螺栓:按设计位置和尺寸钻孔埋设膨胀螺栓,定位并钻孔,清理孔内浮沉,并用水清孔,在孔内注入三分之二孔深结构胶,打入膨胀螺栓并在紧固后松下螺母。
(3)钢板焊接:将横向小钢板条与纵向长条焊接成一个整体,采用双面焊接,在每段粘贴上板底后再整体焊接连接,焊接时注意不要灼伤混凝土。
(4)配胶:本工程采用JGN型结构胶粘剂。须搅拌至色泽均匀为止,搅拌是应按同一方向进行搅拌,以免带入空气形成气泡,降低粘结性能。
(5)粘贴:胶粘剂配制好后涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板上,厚度为2mm,中厚边薄;然后将钢板贴于预定位置;粘好钢板后,用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板,如无空洞声,表示已粘贴密实,否则应剥下钢板,补胶,重新粘贴。
(6)固定与加压:钢板粘好后立即做好加压保护,加压方式采用螺栓加方垫、紧固螺母进行锚固加压,压力以不应小于0.1MPa,以使胶液刚从钢板边缝挤出以便达到粘贴密实。
(7)固化:JGN型胶粘剂在常温下固化,24小时即可,一天可受力。固化期间不得对钢板有任何扰动。
(8)检验:拆除夹具后,应用小锤轻轻敲击粘结钢板,或用声波法探测粘贴密实度。如锚固区粘结面积少于90%,则此粘结件无效,应剥下重新粘结。
(9)钢板外表面涂刷防锈漆。
4、支座修复处理
4.1 分析
根据检测报告,共有291个支座有不同程度的损伤,根据现场踏勘发现主要病害存在为橡胶支座的侧面有细微的环向裂纹,分布在左右两幅约50片盖梁上,每根盖梁上布置48个支座,部分盖梁的支座除外,具体见检测报告中统计表。