论某高速公路高架桥墩身加固施工技术

摘要 基于某高速公路高架桥4#墩身裂缝损伤状况，针对不同程度的裂缝状况，采取对裂缝压浆和封闭、混凝土植筋及粘贴高强度碳纤维布的工艺技术，成功实施对裂缝钢筋混凝土墩身的加固处理，并取得了良好的效果。

关键词 高架桥墩身加固 工艺

1 工程概况

该高速公路高架桥，桥梁左、右半桥上部构造分别采用8×40m、8×40+9×30m装配式预应力混凝土T梁，先简支、后连续刚构；下部结构采用U型桥台、明挖扩大基础；桥墩采用矩形薄壁墩、柱式墩，基础均为挖孔桩基础。其中4#墩墩高49m，在桥梁施工过程中4号墩墩身上部24-49m范围受到撞击出现裂缝。

2裂缝状况

2.1 墩身整体裂缝状况

根据检测分析结果，4号墩身裂缝均为竖向裂缝，共有裂缝6条，前进方向的正前面共有裂缝4条，最长的为14.1m，裂缝宽度最宽为0.2mm，墩身内壁有3条裂缝，也是竖向裂缝，其中正面裂缝最大宽度为6.0mm，局部有混凝土破损现象；倒角处竖向裂缝宽度为0.4mm。裂缝检测结果见表1。根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（报批稿），正前面的1～4号、6号裂缝宽度均在规范允许的范围之内；左侧5号、墩内壁正前方正面裂缝，最大宽度为6.0mm，裂缝宽度超过规范规定的限值。裂缝状况见图1。

3墩身加固设计

3.1 混凝土缺陷修补

对于墩身结构存在的混凝土剥落、掉块、缺损、凹陷等缺陷，首先将缺陷部位表层的松散混凝土全部凿除，露出新鲜混凝土，然后利用人工除锈的方法对缺陷部位的外露钢筋除锈，并将混凝土表面清理干净，最后利用环氧混凝土(或环氧砂浆)对缺陷部位进行修补。

3.2 裂缝压浆及封闭

3.2.1 当裂缝宽度

3.2.2 当裂缝宽度≥0.15时，对此类裂缝应首先骑缝开设V槽，然后将V槽封闭并进行灌浆处理。

3.3 植筋、浇注墩内混凝土；

按照设计图中所示位置进行植筋（如图2所示），并浇注混凝土，混凝土浇筑从墩底向上依次浇筑，浇筑到横隔板时，应对已浇筑的混凝土进行养生，待养生达到设计强度后，再继续浇筑横隔板以上部分的混凝土。浇注过程中应采取相应的冷却措施来降低水化热，浇筑混凝土时应分段分层进行，浇筑层高度应根据降低水化热、混凝土供应能力、一次浇筑方量、混凝土初凝时间、结构特点等综合考虑决定。

3.4 粘贴碳纤维布

采用横向粘贴碳纤维布对墩身来进行加固补强，碳纤维布分两层进行粘贴。

4 墩身加固施工工艺和技术要点

4.1 混凝土缺陷修补

将墩身有裂缝范围内墩壁表面松散混凝土全部凿除，如有混凝土缺损、凹陷情况时，将缺陷部位混凝土表面凿毛，并将处理后的浮渣等清理干净，将建筑用原子灰、补土剂树脂、补土剂硬化剂按比例配制后，对缺陷部位混凝土进行嵌补、找平。同时为保证碳纤维布的粘贴质量，将墩身四面棱角用砂轮机打磨成圆角。

4.2 裂缝的灌胶与封闭处理

4.2.1 裂缝灌胶

针对≥0.15cm的裂缝采取灌注环氧树脂加固方法，就是将环氧树脂浆液注入结构物内部缝隙中去，以达到封闭裂缝，恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性的目的，使混凝土构件恢复整体性。

（1）施工工艺

基底清扫标注注胶底座的位置配置灌缝用环氧树脂封闭裂缝粘接注胶底座注入灌缝材料养护结构表面处理。

（2）工艺要点

1）沿裂缝将混凝土用尖凿凿成“V”形槽，槽深30～50mm，宽50～100mm。

2）粘贴灌浆嘴及裂缝表面封闭

① 粘贴灌浆嘴，灌浆嘴的间距根据缝长及缝宽确定，宽缝宜稀，窄缝宜密一般在350mm～400mm之间(如图3所示)。每条裂缝上至少应有一个进浆嘴和一个出浆嘴。

② 清缝及裂缝表面处理：将所有裂缝两边30mm～40mm范围内的灰尘用毛刷或压缩空气清除干净，凿去浮浆，然后清除裂缝周围的油污。

③ 裂缝表面封闭：为使混凝土缝隙完全充满浆液，并保证压力，同时又保证浆液不外渗，必须对已处理过的裂缝表面用结构胶底胶沿裂缝走

向从上至下均匀涂刷两遍，形成宽60mm～80mm的封闭带。

3）灌注胶液操作方法

① 灌注裂缝采用空气泵压注法，压浆罐与灌浆嘴用聚氯乙稀高压透明管相连接，连接要求严密不漏气。在灌浆过程中注意控制压力逐渐升高，防止骤然加压裂缝扩大，压力宜控制在0.2～0.4MPa。

② 灌浆次序为：由低端逐渐压向高端，从一端开始压浆后，待另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后流出的浆液浓度与压入浆液浓度相同时，可关闭出浆嘴阀门，并保持压力1～3分钟。

③ 对于已灌完的裂缝，待浆液聚合固化后将灌浆嘴拆除，并将灌浆嘴处用胶泥抹平。

4.2.2 裂缝封闭处理（缝宽

（1）工艺流程

混凝土表面处理―洁净表面―环氧树脂胶泥封闭裂缝―在胶泥上涂刷一层环氧树脂胶液―检查质量

（2）工艺要点

1）用钢丝刷将裂缝周围的油污认真清除干净。

2）用吸尘器或酒精等将裂缝处的灰尘洗净、清除。

3）使用丙酮等有机溶剂对准备封闭裂缝处进行清洁处理，并使混凝土表面充分干燥。

4）配制环氧树脂胶泥。

5）将环氧树脂胶泥按规定比例称量准确后放置调和板上，调和均匀。一次调和量以可使用时间内用完为准。

6）将拌和好的环氧树脂胶泥均匀的涂刮在构件表面裂缝处，使其将裂缝完全封闭。

7）环氧树脂胶泥封闭裂缝完毕，待其固化后，在胶泥表面涂刷一层环氧树脂胶，以起到防护作用。

8）封缝环氧树脂胶泥固化后，要进行表面清理，使表面平顺。

4.2.3 质量控制及其它

（1）当日温变化较大时，在使用环氧树脂材料时，必须密切注意温度变化，及时调整固化剂以防止温度变化时对环氧树脂材料的施工质量产生不良影响。

（2）现场施工部分材料，有异味，易挥发、易燃。所以施工现场必须通风顺畅，同时施工时严禁吸烟。

（3）操作人员须戴口罩和橡胶手套及防护眼镜，粘接性材料粘贴到皮肤时，可用热肥皂水、医药酒精，多次清洗。

（4）施工过程中，不允许将用过的器具以及残留的液体等随便抛弃，而应装入废弃物收集桶中，集中处理，以防污染环境或发生事故。

4.3 混凝土植筋工艺及要求

4.3.1 工艺流程

钻孔清孔吹孔注胶养护

4.3.2 植筋布置示意图

（图3见附页）

4.3.3 工艺要点

（1）用钢筋探测仪检查植筋部位的混凝土钢筋位置，以确定钻孔位置。

（2）按规定的钻孔直径垂直于植筋结构平面钻孔，标尺设定为成孔深度，若遇到钢筋时，必须晴空。

（3）清扫并用气筒吹出孔内灰渣，直至孔内清洁干燥为止。

（4）注胶前，须详细阅读植筋胶使用说明书，掌握其正确的使用方法，查看胶的有效期，过期的坚决不使用。当环境条件（温度、湿度）等不满足时，应停止使用工。

（5）将注胶混合管插入孔底，从孔底向外注入粘结剂，注满孔洞的2/3，包装纸今后爆满。

（6）将准备好的钢筋旋转着缓慢插入孔底，按照固化时间表规定时间进行安装，使得毛估计均匀地附着在钢筋的表面及缝隙中，待其固化后再进行焊接，绑扎钢筋及其他各项工作。

（7）由下向上植筋施工时，应先将内装结构胶的胶袋或玻璃管埋入植筋孔中，再利用电钻将钢筋植入，通过钢筋的挤压将胶袋或玻璃管破碎，并使流出的植筋胶将孔洞填满，并对钢筋紧密包裹。

4.4 碳纤维布施工

4.4.1施工工艺

构件表面处理贴片前基层处理涂底层涂料用环氧腻子对构件表面残缺修补粘纤维片养护涂装。

4.4.2 工艺要求

碳纤维工艺的关键在于碳纤维粘贴的紧密、牢固，保证与原结构形成整体，能够共同工作。

（1）贴片前应对混凝土构件表面进行必要的处理，仔细清除破损、劣化部分，修补裂缝、露筋除锈、削平凸出部位和棱角等，使碳纤维片粘贴后能与构件牢固紧密结合。

（2）在处理好的混凝土表面涂刷能渗透到混凝土内的底层涂料，然后填平表面凹陷部位，达到表面平整，使碳纤维片与构件粘贴紧密并避免粘贴后起鼓。

（3）严格掌握贴片的位置和长度，注意进行脱泡和浸渗操作。

（4）掌握好每道工序施工的时间间隔，防止碳纤维片起鼓、脱离、错位。

4.4.3 施工质量要求

（1）结构物表面处理

将混凝土构件表面的残缺、破损部分清除干净达到结构密实部位，使其表面平整；检查外露钢筋是否锈蚀，如有锈蚀，进行必要处理。

（2）对经过剔凿、清除和露筋的构件残缺部分，进行修补、复原；混凝土表面浆棱、模板段差必须打磨平顺，清洗打磨过的构件表面，并使其充分干燥。

（3）涂底层涂料

涂料应涂刷均匀，不得漏涂，严禁使用不适合气温条件，超过可使用时间或添加溶剂稀释的涂料。

气温低于5度，相对湿度RH>85％，混凝土表面含水率在8％以上，有结露可能时，如无有效措施，不得施工。涂刷底胶见图4。

（4）构件表面残缺修补

构件表面小孔、内角必须用环氧树脂腻子修补平整。腻子涂刮后，表面仍存在的凹凸糙纹，应再用砂纸打磨平整。

（5）贴碳纤维片

1）贴碳纤维片必须符合下列条件：

① 碳纤维片已按规定裁切；

② 气温、空气湿度、构件表面含水率符合规定；

③ 底涂和环氧腻子达到触干燥（树脂表面达到固化硬结）；

④ 环氧树脂的类型和施工时的气温适合，主剂和固化剂按规定的比例称量准确，装

入容器用搅拌器拌和均匀，一次调和量应在可使用时间内用完。碳纤维布粘贴见图5。

2）碳纤维片粘贴的质量标准：

① 下涂和上涂渗浸入纤维束良好；

② 碳纤维片粘贴密实；

③ 对于直径在10mm以上30mm以下的空鼓，每平方米少于10个可认为合格；若每平方米在10个以上，则认为不合格，需进行修补；对于直径30mm以上的空鼓，只要出现，即认为不合格，需进行修补。

④ 顺纤维方向搭接长度不小于10cm，各层之间的搭接部位不得位于同一条直线上，必须错开至少50cm。

⑤ 碳纤维片材规格、贴片位置、长度、密度、纤维方向、层数符合设计规定；

⑥ 养护严格遵守自然养护的时间要求；

⑦ 涂装符合合同规定或业主要求及相关的施工验收规定。

5 墩身加固所用材料

5.1 钢筋、混凝土

墩身加固采用C40自密实混凝土，其质量应符合公路桥涵设计规范，锚固植筋必须符合GB1499-1998国家标准规定。

5.2 碳纤维布

结构补强用碳纤维布及其配套胶剂应采用优良产品。其规格及性能符合设计规定。

碳纤维片材料规格及性能见表3。

5.3 种植锚筋所用胶剂

种植锚筋所用植筋胶材料在使用之前，应做工艺试验、材料检测、抗拔力测试、疲劳性能测试等，其焊接性能、抗震性能、防火性能、抗疲劳性能、抗腐蚀性能等都应满足设计标准。

6 加固处理效果

6.1 加固处理用各种材料和施工中所要求的各种技术及试验指标满足设计要求；

6.2 在施工后，对施工的工程实体进行的测试和检测结果表明，满足设计标准；

6.3 在试通车三个月后的复查、检测中没有发现任何异常现象。

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