汪国庄
（甘肃省酒泉公路管理局，甘肃 酒泉 735000）
【摘要】本文结合G30连霍高速公路嘉安段桥梁养护维修工程设计，阐述装配式空心板桥梁腐蚀、裂缝及铰缝脱落病害的设计方案。
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关键词 高速公路；桥梁；养护维修；设计方案
0 前言
G30连霍高速公路横贯中国大陆的东、中、西部，连接江苏连云港和新疆霍尔果斯，全长4395千米。途经苏、皖、豫、陕、甘、新等6个省(自治区)，是中国建设最长的横向快速陆上交通通道，也是中国高速公路网的横向骨干。其中位于甘肃省酒泉市境内的嘉安段道路桥梁的安全和通畅，是保证G30高速全线畅通的关键，亦关系甘肃省及酒泉各市、县的经济建设。
1 桥梁现状及病害情况
G30连霍高速公路嘉安段桥梁上部结构多采用预应力混凝土或钢筋混凝土空心板，基础及下部结构视台后填土高度、跨径大小和地质情况，采用柱式墩台、U型桥台、薄壁桥台，扩大基础或桩基础。经过2008年元月通车至今7年的运营，大多数桥梁已产生多处较为严重的病害，对桥梁的安全和承载能力造成严重影响。桥梁的主要病害表现为：板底局部渗水腐蚀严重、铰缝混凝土脱落，且有渗水现象、空心板底产生不同程度纵横向裂缝。
2 养护维修设计原则及技术标准
2．1 设计原则
在维持原桥梁技术标准的前提下，以改善结构受力状态，提高耐久性方面维修加固，并进行预防性养护。
2.2 主要技术标准：保持原施工图设计的荷载标准和地震烈度
1）设计荷载：汽-超20级、挂-120
2）地震烈度：Ⅶ度
3 养护维修设计方案及要点
3．1 梁底渗水腐蚀处理
3．1．1 设计方案
梁板内部存在少量积水，底部渗水腐蚀面积较大，采用梁板两端部打眼设置排水孔，排除梁体内部积水，并对腐蚀面打磨除腐，用聚合物砂浆修补，以防止腐蚀加剧造成混凝土剥离和钢筋锈蚀。
3.1.2 设计要点
（1）对于渗水的梁底，在距两侧梁端各1.5m处打眼，排除梁内积水，工艺为：
①在梁底两端分别钻直径50mm孔，施钻时应避免伤到钢筋；
②选用外径与钻孔直径相同的PVC管，其长度比梁底板厚度长出3cm；
③将PVC管放入钻孔内，注入结构胶直到凝固。
（2）梁板底渗水腐蚀应根据构件表面的腐蚀、污染程度，分别按以下情况处理：
①对表面轻微腐蚀的梁底表面，先用钢丝刷清除表面腐蚀，后用清水冲洗，再对表面进行打磨，除去2-3mm厚表层，直至完全裸露出新面，并用压缩空气吹除粉粒，打磨处理后若表面凹凸不平，可用聚合物砂浆修补；
②对表面已碳化的旧混凝土表面，直接对粘合面进行打磨，去掉1-2mm表层，用压缩空气除去粉尘，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭表面；
③对于露筋的混凝土表面，需用钢丝刷将钢筋表面的锈蚀除去，涂抹防锈剂，再用聚合物砂浆修补混凝土。
3．2 铰缝修补
铰缝与梁板新旧混凝土结合不良，梁侧未经充分凿毛处理；铰缝混凝土浇筑不密实；
以及车辆超载运营，导致铰缝混凝土与梁侧壁分离，桥面水下渗腐蚀混凝土均可以造成铰缝脱落，严重影响桥梁上部结构的整体性。
3．2．1 设计方案
采用密封胶对铰缝进行注胶修补，可以有效解决桥梁因荷载横向分布不均匀造成单板受力及产生横向裂缝的状况。
3．2．2 设计要点
（1）表面清理：先用铲刀、凿子清除铰缝周边杂物、尘土，再用磨光机打磨平整。
（2）清理铰缝：先用合适大小的钢筋掏出铰缝内积存混凝土，再用特制钢丝刷将铰缝内壁上粘附的泥浆刷除干净，最后用高压水枪进行多遍冲洗，直至铰缝内清洁，冲洗滴落的水为清水时方可。
（3）每条铰缝每隔4m设置一道注浆管。在铰缝左右端头，分别用木条塞堵，木条与木条之间用聚氨酯发泡剂进行封堵，防止注浆过程中浆料从铰缝两端渗漏。
（4）使用桥梁结构拼缝胶对铰缝进行封底。（板缝最宽处约为3cm，最窄处约0.5cm）
①铰缝宽度小于8mm时，采用聚氨酯建筑结构胶和封堵材料涂抹封闭；
②铰缝宽度大于8mm，小于30mm时，采用嵌缝背衬材料、密封胶和封堵材料涂抹若干遍；
③铰缝宽度大于30mm时，采用塑料板封口，压条固定，塑料板与梁面接缝采用灌封胶密封。
（5）检查：封缝后，做泌水试验，检查封缝质量。如果出现渗水现象，需对渗漏处进行加强修补后，再做闭水试验，直至无水渗漏方可通过。
（6）灌胶：采用专用板缝压力泵或板缝恒压灌注器将按照配比调制好的桥梁结构拼缝胶通过注浆管逐个压入铰缝内，在压胶过程中，从低端注浆管开始压入，从第二个注浆管溢出时，停止注浆，然后将注浆管用专用堵头封死，注浆导管移至下一个压浆嘴压注，以此类推逐个压浆直至灌满铰缝。
（7）压浆完毕，关闭注浆泵，及时清洗注浆泵，以免注浆胶料固化后难以清洗，以致损坏注浆泵，影响下一铰缝的灌胶。
（8）待胶料固化后，割掉注浆管，用专用板缝封闭胶封闭注浆口，固化后再用打磨机打磨平整。
（9）检验：铰缝处治完毕之后，可采用钻孔取芯法进行检测。
3．3 裂缝修补
3．3．1 设计方案
对于宽度小于0.15mm的裂缝采用自然渗透法，对于宽度大于0.15mm的裂缝采用注胶法修补、封闭裂缝。
3．3．2 设计要点
（1）采用自然渗透法，直接用橡皮滚子或滚动粉刷缝材料，使胶液充分吸收，且裂缝内含胶液饱满。
（2）当裂缝宽度大于0.15mm时，采用环氧粘合剂，用低压裂缝注入器将高分子树脂修补材料缓慢持续的压入裂缝中。工艺为：
①沿裂缝对混凝土表面进行清理，清理范围沿裂缝走向宽30-50mm，清除松散灰浆、沙粒、油污，使混凝土表面保持干净。在密实灌浆过程中，裂缝处于干燥状态；
②裂缝灌胶嘴沿裂缝走向间隔200-300mm，在裂缝端部、交叉处应增设灌胶嘴，贯穿性裂缝需要做开槽处理，且两端都必须埋设灌胶嘴；
③灌胶前应逐一加压检查灌胶嘴的连通和裂缝的密闭效果，即做试漏实验，试漏须待封缝胶有一定强度时进行；
④灌缝用胶应严格按照产品单位提供的技术要求进行拌和，准确称量各组成材料并均匀搅拌，配置好后应尽快将其注入裂缝中，并在该产品规定的使用期内使用完毕；
⑤灌缝施工应在产品规定的温度下进行，并应遵循“竖缝必须自下而上，平缝应从一端到另一端”的灌胶顺序进行；
⑥缝隙全部注满后应按所用产品的要求进行养护，待灌封胶液固化后，拆除灌胶嘴，并对混凝土表面进行打磨整平。
3．4 粘贴碳纤维布
3．4．1 设计方案
对梁板封缝处理后，根据裂缝形态，分别采用纵向和横向粘贴碳纤维布进行补强加固。
3．4．2 设计要点
材料主要技术指标：
碳纤维布：重量为300g/m2，设计厚度为0.167mm，抗拉强度标准值应大于3400MPa，断裂延伸率应大于1.5%。碳纤维布选用不大于12K（1000根）的小丝束聚丙烯腈基（PAN基纤维），不得采用大丝束纤维。
底胶、找平胶：正拉粘结强度应大于3.0MPa。
浸渍胶：正拉粘结强度应大于3.0MPa，胶粘剂对接接头拉伸强度应大于30MPa，拉伸剪切强度应大于18MPa，伸长率应大于1.5%。
（1）混凝土基面处理
① 用钢丝轮角磨机清除混凝土表面的劣化层，并用吹风机吹净，露出干净、坚实的表面。
②清理基面上的粉尘、松散浮渣后，用清水冲洗基面或用吹风机吹净，确保粘贴基面干净，无油污并充分干燥。
（2）涂底胶
①用滚筒刷或毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需加固补强的混凝土表面，底胶涂布面的边界应不小于所粘贴的碳纤维布大小。施工部位的温度应不低于5℃或高于40℃，相对湿度小于70%，如遇雨天混凝土表面结雾或有水分，应用电吹风将潮湿部位表面处理干燥后方可施工。
②等底胶凝胶至指触干燥后(视施工现场气温情况，一般需1小时左右)，如发现表面有突起毛刺或胶瘤，应用砂布打磨平顺，注意不能将底胶打磨穿。
（3）修整找平层
①底胶指触干燥后，若发现粘贴表面上有破损、坑洼、凹陷拐角、模板接头处出现的高度差等情况，应用找平胶（用粘结胶加适量触变剂矿物填料调制成的腻子)进行多次刮填修补，凹陷拐角处填补成R≥20mm的圆角过渡。保证表面平缓顺畅，无缺损、坑洼及模板接头高差。
②等整平材料固化至指触干燥后，如发现整平部位表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺。
（4）粘贴碳纤维布
①按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布；
②根据粘结胶的标准用量，计算所涂布面积的需用量；
③用滚刷或毛刷均匀、无遗漏地将粘贴胶涂在选定的混凝土表面，粘结胶涂布面不应小于所粘贴的碳纤维布的大小；
④在已涂好粘结胶的混凝土表面铺覆碳纤维布，碳纤维布的铺覆方向符合设计要求；
⑤用专用胶辊和刮板在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并向一个方向或中间自两个方向滚动碾压，但不允许来回反复滚动。
（5）涂刷表面防护胶
在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后，在复合层表面采用毛刷和刮板均匀涂刷表面防护胶，形成防护层。
（6）表面涂装
用水泥砂浆和107胶混合，涂刷于碳纤维布表面。
3．5 预防性养护
3．5．1 设计方案
除粘贴碳纤维布的梁板，其余均采用涂抹聚合物砂浆保护层进行预防性养护。
3．5．2 设计要点
①配制砂浆：聚合物砂浆必须严格按照配合比配制
配制结构加固用聚合物砂浆的原材料，应按工程用量一次进场到位。聚合物原材料进场时，施工单位应会同监理单位对其品种、型号、包装、中文标志、出厂日期、出厂检验合格报告等进行检查，同时尚应对聚合物砂浆体的劈裂抗拉强度、抗压强度、抗折强度及聚合物砂浆与混凝土的正拉粘结强度进行见证取样复验。
聚合物砂浆的用砂，应采用粒径不大于2.5mm的石英砂配制的细度模数不小于2.5的中砂。
②聚合物砂浆面层喷抹施工开始前，应按30min时间的砂浆用量；将聚合物砂浆各组分原料按序置入搅拌机充分搅拌；拌好的砂浆，其色泽应均匀，无结块、无气泡、无沉淀，并应防止水、油、灰尘等混入。
③待界面胶用手摸感到似粘非粘时，应立即喷抹，操作速度要快，且朝一个方向用力抹平，避免反复抹。喷抹聚合物砂浆时，可用喷射法；也可才用人工涂抹法，但应用力擀压密实。仰面喷抹时，每层厚度以不大于6mm为宜，当厚度超过6mm时，宜分层喷抹。后一道喷抹应在前一道初期硬化时进行。
3．5．3 注意事项
①聚合物砂浆面层喷抹完毕后30min-4h内就应对其工作面进行养护，可采用人工洒水或覆盖塑料布保湿养护，避免砂浆产生干缩裂缝；
②潮湿养护3d后，再涂刷一层防碳化剂或按产品使用说明书规定的养护方法和时间指派专人进行养护；
③施工及养护期间应防止加固部位受到刚性冲击。
4 施工质量控制及验收
选择具有桥梁加固经验且有特种专业工程资质的施工队伍负责桥梁养护维修工程施工。施工中应按照《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG /T J23-2008）、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）、《公路养护安全作业规程》（JTG H30-2004）、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ 076-95）严格控制施工质量。
桥梁养护维修的质量验收和竣工验收严格按照《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG /T J23-2008 ）、《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB 50550-2010)的相关规定进行。
［责任编辑：杨玉洁］