粘鋼法加固橋梁技術(shù)應(yīng)用管理分析

李 波

(廣西崇瑞高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

粘鋼法加固橋梁技術(shù)應(yīng)用管理分析

李 波

(廣西崇瑞高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

文章基于近年來橋梁垮塌的客觀數(shù)據(jù)，分析危橋、病橋不斷增加的原因，并結(jié)合工程實(shí)例，介紹了粘鋼法加固橋梁技術(shù)的應(yīng)用管理要點(diǎn)。

橋梁；粘鋼法；加固；技術(shù)管理

0 引言

20世紀(jì)50年代后期和60年代橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)低，承載力不足，80年代、90年代后修建的橋梁部分出現(xiàn)質(zhì)量問題，病害嚴(yán)重。截至2006年年底，全國查出危橋(第5類)6 282座，約占全部橋梁的2%。僅在“十一五”期間，每年需維修加固的橋梁數(shù)量占公路路網(wǎng)橋梁總數(shù)的比率高達(dá)15%。近年來，全國范圍出現(xiàn)了橋梁頻繁垮塌的事故，且垮塌造成的傷亡和財產(chǎn)損失均較大。例如黑龍江省哈爾濱陽明灘大橋引橋、吉林省道302錦江大橋、重慶綦江彩虹橋、廣東九江大橋等均屬于正在運(yùn)營的結(jié)構(gòu)垮塌，其中造成死亡的最高達(dá)40人，社會影響非常大。

隨著橋梁使用年限的增長，以及國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、超載車輛的不斷通過，早期修建的橋梁出現(xiàn)了不同程度的結(jié)構(gòu)病害，行車安全性大大降低，對運(yùn)營管理提出了更高的新要求。因此，針對病害成因提出養(yǎng)護(hù)、加固或改造方案，并切實(shí)進(jìn)行橋梁加固，提高結(jié)構(gòu)的承載力，確保人民群眾能“走平安路、過平安橋”，是橋梁工程技術(shù)人員積極努力的方向。

1 橋梁技術(shù)狀況不斷下降的原因分析

從全國范圍來看，在20世紀(jì)及2004年以前修建的橋梁存在普遍的承載力不夠，加上管理單位對橋梁管理的疏忽，使得橋梁垮塌事件頻發(fā)。近年來，隨著交通量及超載車輛的大幅增加，使干線公路、橋梁重荷工作，給道路運(yùn)營帶來了極大的安全隱患，并引發(fā)了越來越多的交通安全事故，特別是2012年黑龍江省哈爾濱陽明灘大橋引橋的垮塌事件，更是引起社會公眾對超限運(yùn)輸治理的關(guān)注。

1.1 設(shè)計規(guī)范

在2004年以前修建的橋梁，設(shè)計上均采用《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTJ 023-85)版本(以下簡稱85版舊規(guī)范)，2004年頒布的橋涵設(shè)計規(guī)范較以往的85版舊規(guī)范在材料強(qiáng)度取值、汽車荷載布置模式、沖擊系數(shù)、設(shè)計荷載組合方式、配筋、預(yù)應(yīng)力損失、撓度、裂縫等方面都發(fā)生了明顯變化，且更好地提高了橋梁的安全度、更加符合橋梁自身的動力性能。而85版舊規(guī)范實(shí)行接近20年，這就決定了橋梁在長期超負(fù)荷工作下，技術(shù)狀況指標(biāo)下滑顯著且快速。

1.2 超載運(yùn)輸

汽車超載主要有三種情況：(1)國家在早期未明確超限運(yùn)輸規(guī)定，橋梁超負(fù)荷運(yùn)營；(2)通行橋梁的車輛單次及累計軸載均超過原有設(shè)計值；(3)運(yùn)輸車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是國家忽視治理、設(shè)計荷載發(fā)生變化和交通量迅猛增加，后者是車輛運(yùn)輸經(jīng)營者違法超載營運(yùn)，在我國公路運(yùn)輸中后兩種超載現(xiàn)象[1]較為普遍。

目前，許多運(yùn)輸企業(yè)受利益的驅(qū)使，審批部門及有關(guān)執(zhí)法部門的不作為、亂作為，無視《公路法》和交通運(yùn)輸部等法律法規(guī)的規(guī)定，超限車輛、違法改裝車輛、大噸小標(biāo)車輛等在公路上任意行駛，許多超載車輛的車貨總質(zhì)量、軸載質(zhì)量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定限值和橋涵的設(shè)計承載力，使道路、橋梁嚴(yán)重?fù)p壞，最為嚴(yán)重的情形是導(dǎo)致橋梁瞬間垮塌。

1.3 養(yǎng)護(hù)管理不到位

在交通運(yùn)輸部加強(qiáng)國省干線公路檢查(重點(diǎn)檢查養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)的投入和路況、橋梁技術(shù)指標(biāo))前，養(yǎng)護(hù)行業(yè)的通病，是養(yǎng)人不養(yǎng)路，養(yǎng)路不養(yǎng)橋。盡管加強(qiáng)了監(jiān)督檢查，但各地各省仍存在因橋梁養(yǎng)護(hù)人員的素質(zhì)不足、橋梁工程師頻繁更換等原因，使得橋梁養(yǎng)護(hù)不及時、不到位，造成運(yùn)營橋梁的養(yǎng)護(hù)管理不到位。

2 粘鋼法加固橋梁技術(shù)管理

經(jīng)過檢查、檢測，組織專家進(jìn)行會診、分析出病害成因，委托具有專業(yè)資質(zhì)的設(shè)計單位出具加固、改造設(shè)計圖后，現(xiàn)場的加固技術(shù)管理尤為重要。文章以廣西高速公路某大橋的加固工程技術(shù)控制為背景，詳細(xì)介紹粘鋼法加固橋梁的技術(shù)關(guān)鍵控制點(diǎn)。粘貼鋼板法是采用環(huán)氧樹脂系列結(jié)構(gòu)型粘接劑，將經(jīng)計算復(fù)合受力厚度的鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉面或薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)物部件形成共同受力的結(jié)構(gòu)體[2]，以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的一種加固方法。

2.1 粘鋼裂縫修補(bǔ)及粘貼面處理

為保證粘貼鋼板的質(zhì)量效果，施工主要工藝流程須還原橋梁施工時的順序，即須先對橋面鋪裝進(jìn)行卸載，修補(bǔ)粘貼面的裂縫病害，并對粘貼面進(jìn)行精細(xì)處理方可保證鋼板與結(jié)構(gòu)物形成共同受力體。

2.1.1 橋面鋪裝卸載及技術(shù)控制

鑿除原有橋面鋪裝時，不能破壞原有橋面鋪裝鋼筋以及原主梁結(jié)構(gòu)；澆筑新鋪裝混凝土?xí)r必須維持原有橋面的標(biāo)高、橋面縱坡及橫坡；所有新舊混凝土的結(jié)合面均須按施工縫進(jìn)行處理。

2.1.2 裂縫修補(bǔ)

橋梁梁底粘貼鋼板之前應(yīng)對原有結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理。對裂縫修補(bǔ)有兩種方式：(1)表面封閉修補(bǔ)；(2)灌注修補(bǔ)。在對混凝土裂縫進(jìn)行灌膠封閉處理時，灌縫膠采用改性環(huán)氧樹脂類液體膠粘劑，灌縫膠應(yīng)具有滲透能力強(qiáng)、不揮發(fā)、粘貼強(qiáng)度高、韌性和抗沖擊性好、耐久性好和硬化時基本不收縮等特點(diǎn)，并且能注入0.05 mm寬的裂縫。具體技術(shù)關(guān)鍵控制點(diǎn)有：(1)灌縫膠的主劑、硬化劑應(yīng)配料準(zhǔn)確，拌合均勻。如果膠混合后放置時間超過了可使用時限，應(yīng)禁止使用。(2)清除裂縫表面的灰塵、浮漿、松散層等污物，將裂縫兩側(cè)30 mm擦拭干凈并保持干燥。(3)注入座的注入孔應(yīng)正對裂縫，注入座宜≥3個/m，裂縫分岔處應(yīng)設(shè)置注入座。(4)沿裂縫兩側(cè)用封口膠密封25 mm寬，密封厚度應(yīng)≥3 mm，一次完成，盡量避免反復(fù)涂抹。(5)注入器的連接端應(yīng)牢固地安裝在注入座上，根據(jù)裂縫區(qū)域大小，可采用單孔灌漿或分區(qū)群孔灌漿。在一條裂縫上灌漿可由一端到另一端，直至注滿為止。(6)灌縫膠內(nèi)不得混入水、灰塵或其它雜質(zhì)，施工全過程應(yīng)保證注入器始終處于壓力狀態(tài)。

2.1.3 粘貼面處理

(1)混凝土梁體表面處理：打磨除去2～3 mm粘貼面表層直至露出新混凝土面，并用無油壓縮空氣吹除粉塵。處理后，若粘貼面表面明顯凹凸不平，可用JN-X配高強(qiáng)樹脂砂漿修補(bǔ)，表面平整度應(yīng)控制在2 mm以內(nèi)[2]，并在鋼板粘貼前用丙酮擦拭干凈粘貼面。

(2)鋼板粘貼面處理：打磨鋼板粘貼面直至露出金屬亮澤，打磨越粗糙越好，打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直，然后用丙酮擦拭清洗粘貼面。

2.2 粘貼鋼板施工關(guān)鍵技術(shù)控制

(1)準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備好打磨設(shè)備、稱重設(shè)備、配膠用具、灌漿設(shè)備、鉆孔設(shè)備、空壓設(shè)備等。

(2)鋼板鉆孔：按設(shè)計位置在鋼板上鉆螺栓孔和注膠孔，注膠孔每平方米3～4個，其大小與灌漿嘴匹配。

(3)混凝土中鉆孔：把鋼板緊靠粘貼面，在鋼板孔對應(yīng)的混凝土中相應(yīng)位置鉆孔固定螺栓，孔徑和孔深根據(jù)螺桿的型號來確定。

(4)鋼板粘貼面處理：卸下鋼板，將其粘貼面打磨直至露出金屬亮澤，打磨面越粗糙越好，并用丙酮擦拭清洗干凈，打磨鋼板的紋路盡量與鋼板受力方向垂直。

(5)頂托固定鋼板：確?；炷良颁摪逭迟N面均處理清潔后，將鋼板整體頂托，用各螺栓進(jìn)行固定，擰緊螺母。為控制粘貼注膠層滿足設(shè)計厚度，須事先在每個緊固螺栓周圍塞墊與設(shè)計厚度等同的墊片。

(6)設(shè)置排氣孔：在粘貼面周邊每隔30～50 cm左右設(shè)置排氣孔，排氣孔宜采用軟管材料，鋼板周邊各角都應(yīng)設(shè)置排氣孔。

(7)用調(diào)配好的密封膠將鋼板周邊縫隙、螺栓及注漿口周圍縫隙進(jìn)行密封，密封要嚴(yán)，密封施工(在25 ℃環(huán)境下)1 d后即可進(jìn)行灌漿粘貼施工。

(8)壓力灌膠：從注膠口通過無油空壓設(shè)備壓灌結(jié)構(gòu)膠，壓灌結(jié)構(gòu)膠應(yīng)從一端開始，當(dāng)鄰近注膠口有膠液連續(xù)流出時，封閉當(dāng)前注膠口，移至流出膠液的注膠口繼續(xù)灌膠；灌膠時用小錘敲擊鋼板，由聲音判斷膠液流動情況及膠液是否注滿；當(dāng)排氣孔中有膠液連續(xù)流出時將其彎折扎緊。

(9)固化：結(jié)構(gòu)膠可在常溫接觸壓力下固化，施工后應(yīng)立即固定，固化期間避免擾動。25 ℃時，固化1 d即可拆除夾具或支撐，3 d即可受力使用；固化溫度降低，固化時間應(yīng)相應(yīng)處長。若固化溫度<5 ℃，應(yīng)采取紅外線燈(或碘鎢燈)加熱等加溫措施或使用低溫固化改性產(chǎn)品[2]。

(10)鋼板拼接：當(dāng)粘貼鋼板分段拼接時，節(jié)段長度根據(jù)實(shí)際情況確定，焊接要求如下：

①節(jié)段間需按照設(shè)計圖的要求進(jìn)行熔透焊縫連接，焊縫位置要相互錯開，且距跨中5 m范圍應(yīng)采用整塊鋼板，不得焊接。

②所有焊縫技術(shù)要求、檢查標(biāo)準(zhǔn)等均按最新規(guī)范執(zhí)行，對接接頭為I級連接焊縫，必須焊透，按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行焊縫構(gòu)造的設(shè)置，所有的焊縫都應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行檢查，并做記錄。

③焊接焊縫時，應(yīng)采取相關(guān)措施，以防高溫?zé)龎倪B續(xù)板混凝土，灌注粘膠之前，相關(guān)的焊接工作必須完畢。

2.3 鋼構(gòu)件防腐涂裝技術(shù)控制

所有鋼板、螺栓及螺母外露表面都要進(jìn)行防腐涂裝處理，工藝及順序如下：噴砂除銹(清潔度Sa2.5級)→刷水性無機(jī)富鋅底漆一道(75μm)→噴環(huán)氧云鐵封閉漆二道(75μm)→噴灰色聚氨脂面漆一道(50μm)→噴灰色聚氨脂面漆一道(50μm)。

3 粘貼鋼板法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)對比

目前，工程實(shí)踐中常用的橋梁梁體加固方法有粘貼鋼板加固法、增大截面和配筋加固法、增加構(gòu)件加固法、粘貼碳纖維片加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法等。在具體操作中，應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)失效或損傷情況、結(jié)構(gòu)受力情況等進(jìn)行必選，不同的加固方法各具特點(diǎn)。相比之下，粘貼鋼板在加固橋梁梁體中具有顯著的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

(1)相對增大截面和配筋加固法、增加構(gòu)件加固法，粘貼鋼板法具有所占空間小、不影響結(jié)構(gòu)外觀和使用空間、施工及養(yǎng)護(hù)周期短的優(yōu)點(diǎn)，不用增加較大的結(jié)構(gòu)恒載而影響結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)承載能力。

(2)相對粘貼碳纖維片加固法，粘貼鋼板法可恢復(fù)結(jié)構(gòu)所有擁有的延性，不會約束構(gòu)件中應(yīng)力重分布，對于配筋率較高的梁橋，粘貼鋼板法的加固效果比碳纖維加固較好。

(3)相對預(yù)應(yīng)力加固法和改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法，粘貼鋼板法施工方法簡單、易操作、易控制質(zhì)量，不用設(shè)置永久設(shè)施、不影響橋下凈空，具有人力投入少、干擾交通少、工期短、經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)語

本文中介紹的橋梁于2008年5月全面完成加固、通車，于2012年定期檢查技術(shù)狀況評定為二類，截至目前日常檢查評定也為二類，經(jīng)過長期的帶荷工作，技術(shù)狀況良好。實(shí)踐表明，通過詳細(xì)的檢查、檢測、診斷、加固設(shè)計、技術(shù)管理、帶荷運(yùn)營可知，粘貼鋼板法加固鋼筋混凝土橋梁，具有技術(shù)先進(jìn)、性能良好、所占空間小，不影響加固結(jié)構(gòu)外觀和使用空間，施工周期短，材料消耗小[3]等優(yōu)勢，因此可廣泛應(yīng)用于無化學(xué)腐蝕的橋梁結(jié)構(gòu)中。

[1]張 林.淺談超限運(yùn)輸對公路橋梁的破壞[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2006(5)：66-67.

[2]杜啟洋，粘貼鋼板法在橋梁加固工程中的應(yīng)用[J].科技信息，2010(27)：752.

[3]彭紅美，幾種橋梁加固方法的總結(jié)[J].城市道橋與防洪，2011(5)：156-158，246.

[4]JTGH11-2004，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].

[5]JTGD6-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[6]NICHOLASJ.GARBERandLESTERA.HOEL.Trafficandhighwayengineering.Washington.D.C：AdivisionofInternationalThomsonPulishingInc.，1999.

Analysis on Application Management of Bridge Reinforcement Technology by Steel Plate Bonding Method

LI Bo

(Guangxi Chongrui Expressway Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530022)

Based on the objective data of bridge collapse in recent years，this article analyzed the causes of increasing danger bridges and disable bridges，and introduced the key points for the application management of bridge reinforcement technology by steel plate bonding method in combination with engineering examples.

Bridge；Steel plate bonding method；Reinforcement；Technical management

李 波(1985—)，工程師，研究方向：高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)管理。

U445.7+2

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.014

1673-4874(2016)12-0047-04

2016-10-26