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1、俸伯桥旧桥加固技术杨霞(北京市交通委路政局顺义公路分局，北京，101300)摘 要：本文针对顺平辅路俸伯桥主梁病害产生的原因进行分析，并根据病害情况提出加固方案。通 过加固实例论述了裂缝修补、植筋和体外预应力束的施工工艺，可供类似工程参考。 关键词：旧桥加固；裂缝修补；植筋；体外预应力束1 工程概况俸伯桥位于顺平辅路K4+157处，跨越潮白河。本桥建于1961年，设计采用原苏联的标 准图，上部结构为钢筋混凝土简支T梁，计算梁长为22.16m。横隔梁与T梁一起完整预制， 横隔梁之间的连接采用上下连接钢板的焊接连接方式。支座为钢柱摆式支座，设计荷载为汽 18 级，拖80。由于当时的设计理论的局限，
2、桥梁在建成初期运行时就出现裂缝。在后续的近45年的 使用中裂缝有了明显的增密，增宽，并呈区域性集中趋势增长、增密。1974-1975年间曾对 桥梁做了抗震加固处理。 1980年进行了拓宽改造，在桥梁两侧预留位置上各加宽2片新梁， 其截面形式和旧梁保持一致，并对已经破碎的桥面全部更新。加固拓宽后的俸伯桥孔径布置为11x22.16m，T梁采用300号混凝土(原规范的标号)， 每跨共设9道横隔梁。桥梁全宽18m。下部结构为双柱式墩柱接承台，双排28根打入方桩 基础和盖梁接桥台桩基。2 病害情况随着当今交通量的不断增加，且超载车辆频频出现，在经过45年的营运后，桥梁总体 承载状况已不能满足通行所需。根
3、据检测报告和动静载试验结论，本桥综合评定为四类桥梁 差状态。其主梁病害表现为：(1) 大部分梁体均出现贯穿裂缝，裂缝主要分布在(梁跨中、跨端1/4处)腹板两侧及 端部，以间距小100cm的分布单元计算，裂缝单元面积占整个腹板面的50%。(2) 本桥横隔板较密，每孔设置9道横隔板。梁体横向连接钢板锈蚀严重，甚至断裂， 横向整体性严重不足，单梁承载现象普遍。3 病害原因分析根据旧桥的分析计算，本桥主T梁抗弯承载力略大于公路II级荷载，抗剪与正常使用 极限状态满足规范要求。但本桥梁体出现了较多的破碎和露筋现象，主梁腹板出现了大量裂 缝，裂缝最大宽度超过0.25mm，已超过规范限值，直接影响结构的耐久
4、性和刚度，使上部 结构的继续承载能力降低。发生梁体破碎和开裂的原因主要包括以下几方面。(1) 当年的梁体预制质量差，缺陷是原有结构就已存在，如下图中的蜂窝、麻面病害， 在施工时就已发生，且裂缝走向的方向与受力方向并不一致。(2) 桥梁荷载横向分布不能有效传递，横隔板焊接连接不可靠，且连接密度比较低，车 辆荷载得不到有效的横向分布，致使单梁承载受力过大，特别是车道线1/4位置(即车胎位 置)，引起梁体易开裂。(3) 桥梁原设计荷载等级较低，桥梁跨度较大，在后期运营过程中又长期超限使用。(4) 桥梁运营过程中，发生开裂现象，裂缝未得到及时有效处理，钢筋受腐蚀。混凝土 炭化现象严重，性能收到严重影响
5、，同时也削弱了梁体受力断面。(5) 支座受限引起个别梁端部变化为刚性连接，不能有效传递桥面荷载。 以上原因导致本桥主梁在设计强度基本满足要求的条件下发生开裂和破碎现象。4 加固方案从本桥的运营状况来看，大规模翻修或拆除重建是最佳选择，但考虑到路网交通需求、 建设资金情况和2008 年奥运会顺义奥运场馆周边道路出行保障等因素。暂行对该桥采取较 为保守的加固方案。本桥加固标准为公路II级。根据病害情况及原因分析，为避免病害的继续扩展，保证 桥梁的承载力和安全使用，提高结构的耐久使用性能，将从砼缺陷修补、增强横向连接等方 面进行加固：(1) 对T梁裂缝进行处理：对于宽度小于等于0.15mm的裂缝，当
6、裂缝细而浅且条数较多 时，进行封缝处理，即用环氧树脂浆液进行表面封闭。对于宽度大于0.15mm的裂缝，采用 壁可法进行灌缝处理，灌缝主要材料为灌缝胶。修补前应清理裂缝表面浮物，清理干净后在 裂缝表面按照裂缝不同宽度进行不同的处理方法；对于大范围的砼破碎、脱落等缺陷，在不 影响结构整体安全的情况下，应先凿除缺陷周围破损混凝土，清理干净，并涂刷水泥基界面 剂，然后用速凝型C30的细石混凝土修补。(2) 拆除旧有桥面铺装后在梁体顶面植筋，植筋应与铺装网状钢筋钩接，以加强梁体本 身与桥面铺装层的整体性。植筋间距应严格按照设计图纸进行植筋作业，本次为纵向36cm, 横向24cm，植筋规格为12mm，钻孔
7、直径为14-16mm，钻孔深度16cm。(3) 加强横向连接。如下图所示：A、凿除横隔板破损处50cm混凝土段，同时在相应翼缘板处开15 X 50cm的孔，增加横 隔板的连接为钢筋连接，从翼缘板孔洞灌注混凝土，使横隔板有效横向连接。B、在横隔梁中高位置用取芯钻进行直径15cm的取孔作业，内填高强聚合物砂浆，通过 增加抗剪面积的方式增强横隔板的抗剪能力。全桥共增设剪力孔1018 个。C、在桥梁全宽范围内增加体外预应力束。具体位置为每跨的中横隔梁位置，孔道高度 应为T梁中高向上10cm的位置。每根束预加应力为10t,以增加本桥横向整体性能，避免 单梁承载。施加横向预应力包括所有中横隔板，每跨14道
8、，全桥共计154道。5 施工工艺5.1裂缝修补(1) 裂缝修补材料的选用灌缝用树脂材料应选用粘度低、韧性好、固化后体积收缩小、耐久性好的树脂类灌胶材 料。一般常用有环氧树脂和甲基丙稀酸脂类材料。(2) 钻孔 在裂缝交叉的地方应钻孔，对深孔还需在裂缝表面进行骑缝钻孔，作为压力灌缝的异向 孔。(3) 清理裂缝 对裂缝用高压空气将孔眼吹干净，使其不被灰渣阻塞，然后沿裂缝从上而下将两边 34cm 范围内的灰尘、浮浆用小锤、手铲、钢刷、毛刷依次处理，将构件表面整平，凿除突 出部分，然后用丙酮擦洗，清除裂缝周围的油污，清洗时应注意不要将裂缝堵塞。(3) 粘贴灌浆嘴清缝处理后，用502 胶水将底口与孔眼对准
9、粘贴在裂缝上，灌缝的孔眼必须对准裂缝， 以保证倒流通畅，灌浆嘴应粘贴牢靠。灌浆嘴的间距沿缝长依缝的宽窄以3050cm为宜， 原则上宽缝可稀、窄缝可密，但每一条裂缝至少要有一个进浆孔和排气孔。(4) 封缝 为使砼缝隙完全充满浆液，并保持压力，同时又保证浆液不外渗，必须对已处理过的裂缝表面(除孔眼和嘴子)用环氧树脂胶泥沿裂缝走向进行封闭，形成宽度为68cm的封闭带。(5) 密封检查 灌缝前，应逐一加压检查灌胶嘴的连通和裂缝封闭效果即试漏，试漏需待封缝胶有一定强度时进行。试漏前沿裂缝涂一层肥皂水，从灌胶嘴压入气压为 0.150.3MPa 的压缩空气， 检查缝的密封效果。凡漏气处，应修补密封。(6)
10、灌浆 灌缝浆液必须按所选用产品确定的配合比进行拌合，准确称量各组成材料并均匀搅拌。灌缝浆液配置好后，应尽快将其注入到裂缝中，并在该产品规定的适用期内使用完毕。一般 每次不宜超过 1kg灌浆程序：启灌之前，先接通管道，打开所有灌浆阀门，用气压为0.2MPa以上的压缩 空气将管道及裂缝吹干净。灌浆压力以0.20.4MPa为宜，注意观察压浆管里的浆液流动情 况，如果进浆不顺畅，可把泵压适当提高。从一端开始压浆至另一端压浆嘴喷出的浆液与压 入的浆液浓度相同时，停止压浆，并在保持压力下封堵浆嘴。压力灌浆的顺序为：顶板及底板的裂缝由低端逐渐压到高端。对于竖向裂缝由下向上逐 渐灌注。待灌缝浆液固化后，拆除灌
11、浆嘴，并用环氧胶泥将嘴子处抹平，使其颜色与原砼结构表 面尽量保持一致。(7) 灌缝结束后应检验灌缝效果及其质量。凡有不密实或重新开裂等不合格的情况，应 采取补灌等补救措施，确保灌缝质量。必要时可钻芯取样以检查灌缝是否饱满、密实。(8) 对于宽度大于等于1.0mm的裂缝，采用凿槽嵌补法施工。先用钢钎沿混凝土裂缝凿 一条“V”形缝，槽宽和槽深根据裂缝深度和有利于封缝原则来确定。凿槽时先沿裂缝打开， 再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷及压缩空气将混凝土碎屑粉尘清除干净。然后在裂缝处涂刷 一层水泥界面剂，再用微膨胀环氧水泥浆修补封闭。5.2植筋加固(1) 植筋位置定位 首先对照原桥施工图，掌握受力主钢筋和结
12、构钢筋的分布情况，利用钢筋探测仪探测出需植筋的具体位置，并尽量与受力主钢筋和结构钢筋错开布置，尽可能减小植筋钻孔对原结 构的损害。考虑到施工的可操作性，对钢筋探测仪探测出的钢筋较密的位置，采用凿除植筋 处钢筋保护层的方法，确保不会钻断原桥受力主钢筋和结构钢筋。(2) 钻孔钻孔采用专用电锤成孔。施工时电钻应垂直于植筋部位的结构砼。钻孔直径和深度根据 设计图纸中不同规格和植筋种类分别确定。钻孔前用标尺标出钻孔的深度来控制孔深。成孔 后，首先检查钻孔直径和深度，并用拟植入的钢筋试插，满足要求后方可进行下道工序施工。为防止钻孔碰到钢筋，钻孔时应特别小心，边钻边查看，如碰到钢筋，允许该钻孔及随 后钻孔位
13、置适当偏移避开。偏移量以与设计钻孔位置距离不大于5cm控制。对于废孔，应采 用化学锚固胶或高强等级的树脂水泥砂浆填实。(3) 清孔植筋前，用压缩空气吹出孔内积灰，并用毛刷子刷去孔壁上浮尘，然后再次配合压缩 空气吹灰。如此反复几次，可完成一次清孔工作。清孔后，用丙酮清洁擦拭孔道，并保持孔 道干燥。禁止用水冲洗孔洞。(4) 注胶注胶前需对胶剂进行粘结抗拉拔试验，确保抗拉拔力不小于钢筋的抗拉强度，并验证 胶凝和固化时间，拉伸到每根植筋能承受设计荷载的拉力而钢筋不被拉出为合格。将植筋胶装入手动注射枪中，扣动扳机，使药胶在通过前端混合器后自动混合，前端 的药剂舍去不用。在确保孔洞干燥清洁的情况下，将注射
14、器混合嘴深入孔底，扳动注射器扳 机，当孔内压入一定量植筋胶时，注胶枪有3-5cm埋在已注胶中间，慢慢抽出混合嘴，在向 外退出的时候注胶枪沿孔壁旋转退出，以防孔内塞有空气，药剂不密实将影响钢筋与混凝土 的粘结强度。当注胶量达到孔深的2/3时，停止注射植筋胶。(5) 植筋植筋应逐根检查钢筋质量，确保其表面应无油污、锈蚀，植筋一端顺直无弯头，钢筋线形符合设计要求。如考虑分段植筋再连接，应确保外露部分能够满足钢筋的搭接长度要求。植筋时将钢筋慢慢旋入孔洞，并敲击钢筋，尽量排除注胶时堵塞在孔内的空气，确保 钢筋表面与胶充分结合。钢筋端头顶入孔底时，钢筋与孔壁间的空隙应完全填满。然后将挤 出的胶水抹干净。(
15、6) 凝固 严格遵守植筋胶的化学凝固时间。要求凝胶时间20分钟以内，固化时间1小时以内。固化养生期间，严禁扰动钢筋。5.3对横隔梁横向连接破损处进行湿接横隔梁横向连接破损处采用湿接加固。加固措施为凿除横隔板破损处50cm混凝土段(每 片主梁25 cm),同时在相应翼缘板处开15X50cm的孔，增设钢筋将原横隔板与翼缘板中的 横向钢筋连接，再从翼缘板孔洞灌注混凝土。混凝土采用C30自密实混凝土，砼罐车运送， 人工铲入模内。砼入模后不需要振捣器振捣，依靠砼自身密实。浇注时用木锤轻敲外模，尽 可能使外观光洁。砼浇筑完成后及时养生,其表面应维持适当湿度，防止在强度增长期间因温度而出现砼 干缩裂缝，并保
16、证砼内部充分发生水化作用，强度不断增长。5.4 增设剪力孔对湿接剩余的横隔梁采用增设剪力孔进行抗剪增强。首先将横隔板之间接缝清理干净， 在横隔板中间采用水钻钻出两个直径为15cm的剪力孔，并将横隔板下端锈蚀严重(原钢板连 接质量较好者可不凿除)的原焊接钢板凿除，然后在横隔板间隙及剪力孔内充填高强聚合物 砂浆。要求聚合物砂浆2小时内的抗压强度不低于30MPa,且应具有较好的粘结性。为保证 横隔板间隙及剪力孔内高强聚合物砂浆的密实性，可添加少量膨胀剂。5.5 施加体外预应力束(1) 材料:预应力钢束采用江阴法尔胜住电新材料有限公司生产的外加 PE 护套的光滑型环氧涂 层填充型钢绞线。这种钢绞线具有优良的防腐性能。其标准强度为1860MPa,弹性模量 为1.95X 105MP
