浅谈裂缝处治和粘贴钢板技术在涂山淮河大桥维修工程中的应用

摘要

在涂山淮河大桥维修工程中，采取裂缝封闭，改善结构受力状态；

现有箱梁主桥中跨跨中底板粘贴钢板，用以增强跨中合拢段的结构刚度，限制跨中铰接效应，控制下挠的继续发展；钢板的粘贴范围选取主跨跨中出现拉应力以及压应力储备较小的范围，跨中两侧各15.0m，共计30.0m。有效增强了桥梁结构强度，满足设计要求。

关键词：桥梁 裂缝 粘贴钢板

中图分类号： TU997 文献标识码： A 文章编号：

一、项目概况

涂山淮河大桥是G3京台高速公路合徐段的一座特大桥。该桥位于蚌埠闸上游3公里处，从涂山垭口穿过，地跨蚌埠市和怀远县。全桥纵向采用分离式双幅形式，总长1629.06m，桥面全宽28m，设计车速120km/h，设计荷载汽车—超20级、挂车—120级。

主桥为（45+90+130+90+45）m双幅五跨预应力混凝土变高度直腹板连续箱梁，单箱单室。主桥箱梁顶板宽13.5m，底板宽7m，梁高在主墩处为7m，在副墩处为3.11m，在过渡墩处为2.2m。主跨和副跨跨中处梁高为2.5m。箱梁底板厚度和梁高主要按二次抛物线变化。单幅桥面2%的单面横坡通过箱梁的整体旋转来实现。通航孔按航迹位置布置。主桥下部各墩为钢筋混凝土独柱实体式桥墩，基础采用直径1.5m钻孔灌注群桩基础。

涂山淮河大桥于1998年11月8日正式开工，2001年7月1日建成通车。该桥投入运营至今，由于各方面的原因，导致桥梁结构出现了影响结构耐久性的病害，经安徽省高速公路试验检测科研中心2011年6月检测评定为二类桥，影响了结构的正常使用功能和耐久性，依照《公路桥涵养护规范》（JTG—H11—2004）规定，需要进行维修加固。

涂山淮河大桥由于桥面损坏，曾于2005年进行了桥面翻修处理，运营期间因检测需要，为了便于对箱梁内梁体病害进行检测，全面了解主桥结构的受力现状，于2008年对过渡墩箱梁底板进行了开孔设计，具体为在边跨靠近边墩中心线0~4m的节段内主梁底板开检测孔，开孔选定“矩形+两半圆”的形式，半圆直径为30cm，矩形纵桥向长40cm，横桥向宽60cm。

安徽省高速公路试验检测科研中心于2007年9月对该桥进行了外观、实体及线形检测，发现大桥主跨跨中相对设计标高存在明显下挠，上行主梁跨中平均下挠16.2cm，下行主梁跨中平均下挠17.1cm，箱梁合拢段底板存在较多横向裂缝，裂缝宽度超出规范允许值。2009年12月和2011年6月，安徽省高速公路试验检测科研中心在检测中发现大桥主跨跨中下挠有进一步发展，并发现箱梁内部中跨顶板存在裂缝，边跨端板腹板存在斜裂缝，部分裂缝宽度超出规范允许值。

2011年8月，为改善桥梁结构的正常使用工作状态，蚌埠管理处委托安徽省交通规划设计研究院对涂山淮河大桥维修工程进行了施工设计，主要维修措施如下：

1、裂缝封闭，改善结构受力状态；

2、现有箱梁主桥中跨跨中底板粘贴钢板，用以增强跨中合拢段的结构刚度，限制跨中铰接效应，控制下挠的继续发展；钢板的粘贴范围选取主跨跨中出现拉应力以及压应力储备较小的范围，跨中两侧各15.0m，共计30.0m。

二、施工工艺质量控制

1、裂缝处理：

在施工前对全桥裂缝进行普查，检查报告中是否有遗漏的地方，并描绘裂缝普查图。工程材料采用满足设计文件和规范要求的某品牌裂缝密封胶WSS，裂缝灌注胶WEP-I。将裂缝按照宽度进行分类，对宽度δ≤0.15mm的裂缝采用密封胶进行封闭处理；对宽度0.15mm

1.1裂缝缝口表面的处理

先用钢丝轮清除掉缝口6cm范围的灰尘和污垢，再对缝口两旁密封部分除污去尘，并用压缩空气吹除缝内浮尘。沿缝表面每隔400-800mm间距进行局部拓宽，完成直接在该部位埋设灌浆嘴。

1.2埋设灌浆嘴

裂缝表面处理完后，将灌浆嘴埋设在裂缝的交叉处、较宽处、端部或经拓宽处理的缝口部位，埋设间距为300-500mm，原则上，缝窄应密、缝宽可稀，每条裂缝都必须有一个出气孔和进浆孔，对于出气孔，也可离裂缝尽头10-30mm预留(不密封)，以便查看灌浆效果，不会影响灌浆的质量。

1.3 封缝

灌浆嘴埋设后，沿缝口用密封胶材料进行密封，封缝厚度约1-2mm，宽度约30-50mm。封好的缝表面应光滑、平整，边缘与混凝土面应紧贴，不应有卷边现象。对于缝宽度较大的裂缝，避免裂缝贯穿桥台壁，桥台壁后面对应的部位也应进行密封处理。

1.4注缝胶浆液的配制

1.4.1 胶初始配制时粘度极低，对于缝较窄，配制完毕后应立即灌注，且要少量配制，配好的浆液应在2小时内用完，总之可根据缝的宽度、缝的深度、使用温度及注浆时的进浆速率、进浆量来调整浆液的一次配浆量及粘度。

1.4.2浆液的配制比例应严格按说明书配制，不得随意调整比例。

1.5灌浆

1.5.1 微细裂缝的灌浆压力为0.2-0.5Mpa(根据裂缝的可灌度来调整压力)，灌浆压力应逐渐升高，防止骤然加压使裂缝封堵材料爆裂。

1.5.2竖直裂缝灌浆从下到上依序进行，水平裂缝灌浆顺序可由两端向中间灌注，灌浆时要间隔预留出气孔和进浆孔，当出气孔出浆后，再把其作为进浆孔再进行灌注，依序进行，前面的进浆孔予以密封，直至灌完。因浆液有较强的渗透性，可渗透毛细孔，为防止刚注满的浆液被混凝土吸收形成空洞，每个灌浆嘴的灌浆时间不应少于15分钟，且应持续到吸浆率不大于1ml/min为止。

1.6封口结束

对于缝内无水压或其它压力的，待浆液初凝后即可拆下灌浆嘴，清除密封层,灌胶嘴处用密封胶抹平；反之，只有浆液达到强度后才能进行拆除、清理、抹平。

1.7宽度≤0.15mm的裂缝封闭工艺过程

1.7..1 先用高速砂轮片沿裂缝走向打磨，开V型槽，深约1-2mm，宽约4-6mm，再对打磨区域除污去尘，用丙酮或酒精清洗干净。

1.7.2 调配密封胶。

1.7.3 将密封胶打磨区压实抹平，将裂缝封闭起来，表面平整。

1.8对于5mm＞δ≥1mm的裂缝

1.8.1对于此类裂缝灌注材料选用水泥注浆料，施工工艺同灌注环氧材料。

1.9宽度＞5mm的裂缝封闭工艺过程

1.9.1环氧胶泥封缝：对于缝宽大于5mm的裂缝，先在开槽处用毛刷涂刷一层（厚1-2mm）环氧树脂胶液，涂刷平整均匀，防止出现气孔和波纹，再摸环氧胶泥封闭。

1.10需要注意的质量问题

1.10.1注缝胶浆液配制时因搅拌不均匀至浆液在缝体内不均匀固化。

1.10.2灌浆嘴的孔口未堵塞好，浆液未初凝前因此漏浆而至缝体内出现空洞.

1.10.3当封缝面出现渗漏立即停止施灌，重新封闭注浆。

1.10.4如裂缝不吸浆，检查灌浆嘴是否对准裂缝，并根据实际情况重新埋灌浆嘴。

1.11工艺流程图：

2.化学锚栓工程

2.1施工工艺流程

施工放线钻孔清孔植筋检查

2.2 施工放线：依据结构施工图，结合现场的实际情况，用钢筋探测仪准确无误地放出锚栓孔洞位置，避免损伤结构钢筋及钢绞线。

2.3钻孔

2.3.1根据标出的孔洞位置，用电锤进行钻孔，直至设计深度160mm，孔径14mm.

2.3.2孔壁清洗：先用吹风机将孔洞内灰尘吹除，直至干净，植入时保持孔内无尘，干燥。

2.4植入锚栓：孔洞内注胶容量必须大于孔洞容积的三分之二。转动锚栓缓缓植入孔洞内，使其达至设计深度要求。

2.5固化：对温度在10℃以上时，固化时间达0.5h后受力使用，温度在20℃以上时，固化时间达10分钟可受力使用。

WSJ 植筋型建筑结构胶

注：老化性能：人工加速老化试验90d，其室温下钢-钢（钢套筒法）拉伸剪切强度降低率不大于10%。

2.6需要注意的问题

2.6.1放线前要用钢筋探测仪定位，避免损伤结构钢筋及钢绞线。

2.6.2钻孔中若遇钢筋，在允许范围内可偏移，孔深要到设计标准160mm。

2.6.3孔洞内要清洗干净且保持干燥。

3.粘贴钢板工程

3.1施工工艺流程：

对被粘混凝土表面与锚栓部位画线定位被粘混凝土表面和钢板表面处理钻孔及对孔内进行清理，钻孔深度符合设计图纸要求植化学锚栓安装钢板封边灌注结构胶固化检查表面防腐

3.2划线定位：

根据加固施工图，准确地在混凝土表面划出粘贴部位轮廊线及锚栓位置。

3.3表面处理：

3.3.1对混凝土表面进行打磨，出去2mm至3mm厚表层，直到露出新鲜混凝土面，并用无油空压机进行除灰，再用酒精清洗干净，对凹凸不平的位置还要进行修补处理。

3.3.2钢板贴合面处理：钢板粘结面需进行除锈处理。用角磨机打磨、直到露出金属光泽，并擦拭干净。

3.4植锚栓工艺详见上述化学锚栓工程。

3.5钢板制作：

3.5.1 下料前应对钢板进行划线，要求长度和宽度误差不超过5mm，对角线相对差不超过5mm，对应边相对差不超过5mm，用直尺检查。

3.5.3钢板的切割：采用机械剪板方式进行下料，机械下料可保证原材料的外观尺寸及对钢板没有损伤。

3.6安装钢板：将锚栓位置放样到钢板上，并采用磁力钻在钢板上钻孔，钢板孔位与螺杆位置契合，最后将钢板通过配套孔穿过螺杆固定在粘贴位置，并流出不小于3mm间隙以便灌胶，3mm间隙通过加塞3mm铁丝进行控制。

3.7封边：将注胶嘴粘结在钢板的注入孔上，在钢板边缘插入排气管，在螺杆外露端头用高强封堵材料包裹密封，然后用钢板封边胶封闭螺杆和钢板边缘。注胶嘴布置间距为50～60cm。用批刀将钢板周边缝隙、注胶嘴周边间隙用封边胶密封，封边胶与梁底板成近似45度角。

3.8灌浆：在确认封边不漏气后开始灌注结构胶。按照由低往高的顺序从较低的一端开始注胶；邻注胶嘴开始有胶液流出后，在当前注胶嘴持续灌注2～5分钟，同时用小锤持续敲击检查当前注胶嘴与下一注胶嘴之间的钢板段的注胶密实度，在确认该段钢板内胶液已密实后，将当前注胶嘴封闭，移至下一注胶嘴继续注胶。注胶压力控制在0.3～0.5Mpa，注胶的同时用小锤持续敲击钢板，提高胶液流动性，在通过检查最后一个排气管口周围已满胶并确定连续出胶无气泡后进行封堵，封堵后维持较低压力稳压注入3～10分钟封堵注胶嘴。

3.9检测：小锤敲击钢板检验钢板的有效粘结面积。锚固区有效粘贴面积不小于95%，并对空鼓位置进行补灌。

3.10钢板表面刷防腐涂料。

3.11粘钢控制流程图

三、结语

对于桥梁粘贴钢板加固维修这项工作的学习，收获颇丰，对今后类似桥梁维修工作有了很好的借鉴，促进了高速公路桥梁养护工作的持续开展。