一種橋梁意外傷害事故的加固辦法

何偉麗

廈門市鑫路廣工程有限公司（361000）

一種橋梁意外傷害事故的加固辦法

何偉麗

廈門市鑫路廣工程有限公司（361000）

文章介紹了發(fā)生在廈門海滄大橋東渡立交B匝道橋的一次意外事故情況，分析事故發(fā)生的原因，并詳細(xì)介紹事故對該橋造成的病害情況和加固辦法。

橋梁；意外傷害；加固

橋梁意外事故在橋梁運(yùn)營中難以避免，具有突發(fā)性和多樣性的特點(diǎn)，即事故發(fā)生的時點(diǎn)不可預(yù)料，事故發(fā)生后對橋梁所造成的傷害形式多樣。對于負(fù)責(zé)監(jiān)管、運(yùn)營橋梁的橋梁工程師來說，研究已發(fā)生的橋梁意外事故非常重要。一是通過事故發(fā)生的成因分析，尋找對策，可以對類似橋梁采取一些預(yù)防措施，盡可能減少類似事故的發(fā)生；二是通過研究事故發(fā)生后的處置和加固辦法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，可以為后續(xù)橋梁養(yǎng)護(hù)工作提供參考和借鑒。

1 橋梁概況、事故發(fā)生過程及原因

廈門海滄大橋東渡立交B匝道橋?yàn)檗D(zhuǎn)彎下坡路段，橋面最大縱坡為5.6%，上部結(jié)構(gòu)形式為普通混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)（部分墩梁固結(jié)）。截面形式為單箱單室斜腹板截面，設(shè)單向橫坡，由箱梁繞中心整體旋轉(zhuǎn)而成。梁高150 cm，頂板厚度20 cm，底板厚度15 cm，腹板厚度42 cm。橋面寬9 m，按照單向雙車道設(shè)計(jì)。B匝道第2聯(lián)跨徑布置為175 m=7×25 m。其中B07#-B10#墩為墩梁固結(jié)形式，其余B06#、B11#-B13#為縱橋向可動支座。

2015年3月25日晚，東渡立交B匝道第2聯(lián)第3跨發(fā)生交通事故，橋面外側(cè)翼板位置被貨車甩下的2件圓柱體（類似線滾）重物砸傷，2件重物每一件質(zhì)量均為19 t，從1.5 m高的貨車上掉落在橋面上，發(fā)生事故時，貨車掛車部分發(fā)生側(cè)翻，將貨物甩下。重物墜落在橋面后，造成橋面嚴(yán)重?fù)p傷。

此次意外事故發(fā)生的主要原因是貨車駕駛員違規(guī)操作所致，車輛上路未對裝載貨物進(jìn)行有效固定，車輛行駛中遇到轉(zhuǎn)彎沒有減速，導(dǎo)致車輛發(fā)生側(cè)翻。同時也應(yīng)該看到，轉(zhuǎn)彎下坡路段是發(fā)生車輛側(cè)翻的高發(fā)地段，這是事故發(fā)生的一個客觀原因。

2 病害情況

為了檢查橋梁受損情況，先對橋面鋪裝進(jìn)行銑刨、高壓水槍清理處理。銑刨位置:以重物墜落為中心，從B8墩處開始至B9墩處結(jié)束，距翼緣板外側(cè)0.4 m處開始。銑刨范圍:2 500 cm×210 cm×11 cm。經(jīng)檢查，梁體出現(xiàn)的主要問題包括:

1）頂板頂面翼緣板根部順橋向裂縫，裂縫距離翼緣板外側(cè)1.8～1.9 m之間，裂縫長度20 m,裂縫寬度普遍較寬（＞1.0 mm）。重物墜落點(diǎn)位置出現(xiàn)混凝土破損。

2）頂板底面翼緣板出現(xiàn)兩處以墜落點(diǎn)為中心的蛛網(wǎng)狀裂縫以及其他一些不規(guī)則裂縫，重物墜落點(diǎn)混凝土破損，其中一處約4 m2混凝土整塊脫空，最大縫隙寬度達(dá)3 cm以上。

3 加固措施

針對橋梁受損情況及分布情況，采用裂縫封閉、混凝土破損修復(fù)、粘貼鋼板、鋼板肋式斜撐以及加強(qiáng)橋面鋪裝層等維修加固措施。

3.1 裂縫封閉

對所有裂縫進(jìn)行封閉處理。依據(jù)裂縫寬度，對寬度＜0.15 mm的裂縫進(jìn)行表面封閉處理。對于較深的、寬度≥0.15 mm的裂縫利用壓力灌注法進(jìn)行處理。表面龜裂等不規(guī)則細(xì)小裂紋，采用表面封閉法進(jìn)行處理。

3.2 混凝土破損修復(fù)

圖1 重物墜落點(diǎn)位置出現(xiàn)混凝土破損

圖2 混凝土整塊脫空

對混凝土缺陷修復(fù)進(jìn)行處理，鑿除破損部位混凝土，利用高性能搶修砂漿進(jìn)行填充處理。在處理過程中，對有明顯的屈服或銹蝕嚴(yán)重 （截面削弱30%以上的）的鋼筋利用等強(qiáng)度鋼筋替換。對于輕微銹蝕鋼筋，進(jìn)行除銹、阻銹后，利用高性能搶修砂漿進(jìn)行填充處理。

3.3 粘貼鋼板

粘貼鋼板是本次橋梁加固的重點(diǎn)之一，共使用了四組不同的鋼板。

1）第一組鋼板為粘貼傳力鋼板，使用在混凝土破損修復(fù)處，頂板頂面采用了兩塊2 100 mm×850 mm×5 mmQ235C鋼板，底面采用了兩塊4 100 mm×900 mm×5 mmQ235C鋼板，上下兩塊鋼板利用8.8級Φ16碳素合金鋼對拉錨栓進(jìn)行錨固，無法對拉處利用8.8級Φ12碳素合金鋼錨栓植筋錨固。鋼板制作時預(yù)留灌膠嘴，高性能搶修砂漿填充完成后灌注粘鋼膠。本組鋼板在填充高性能搶修砂漿前完成，可以起到模板及傳力鋼板的作用。

圖3 鋼板為粘貼傳力鋼板

2）第二組鋼板為橫向跨縫粘貼10 mm厚Q345C鋼板，沿頂板頂面順橋向裂縫布置，重物墜落點(diǎn)布置6塊2 100 mm×300 mm×10 mm鋼板，間距60 cm，其他位置按間距100 cm布置18塊2 100 mm×200 mm×10 mm鋼板。全部鋼板利用Φ12的8.8級碳素鋼合金鋼錨栓進(jìn)行錨固，鋼板鉆孔直徑為14 mm，橋面板鉆孔直徑為16 mm，植入深度10 cm，出露5 cm作為剪力釘，增大橋面鋪裝抗剪能力。鋼板采用灌注粘鋼工藝，預(yù)留灌膠嘴。本組鋼板可對頂板頂面順橋向裂縫起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

圖4 鋼板為橫向跨縫粘貼

3）第三組鋼板為順橋向粘貼10 mm厚Q345C鋼板，由30塊660 mm×200 mm×10 mm鋼板分成5組布置在重物墜落點(diǎn)頂板底面。利用Φ12的8.8級碳素鋼合金鋼錨栓進(jìn)行錨固，鋼板鉆孔直徑為14 mm，橋面板鉆孔直徑為16 mm，植入深度10 cm。鋼板采用灌注粘鋼工藝，預(yù)留灌膠嘴。本組鋼板可對重物墜落點(diǎn)頂板底面不規(guī)則裂縫起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

圖5 鋼板為順橋向粘貼

4）第四組鋼板為粘貼錨墊板，該組鋼板用于固定鋼板肋式斜撐，由50塊鋼板分成兩組分別布置在頂板底面和腹板側(cè)面，其中25塊1500mm×300mm×10mmQ345C鋼板布置在頂板底面，另外25塊1 000 mm×300 mm×10 mmQ345C鋼板布置在腹板側(cè)面。錨墊板利用Φ16的8.8級后擴(kuò)底錨栓進(jìn)行錨固，鋼板鉆孔直徑為18 mm，橋面板鉆孔直徑為22 mm，植入深度15 cm。鋼板采用灌注粘鋼工藝，預(yù)留灌膠嘴。本組鋼板不僅用于鋼板肋式斜撐錨墊板，同時也可與底面順橋向粘鋼一樣對不規(guī)則裂縫起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

3.4 鋼板肋式斜撐

鋼板肋式斜撐是本次橋梁加固的另一個重點(diǎn)。

為了加強(qiáng)翼緣板橫向剛度，采取增設(shè)鋼板肋式斜撐的方式予以補(bǔ)強(qiáng)。肋板與翼緣板及腹板上的錨墊板一起共同傳力，共同提供橫向剛度。通過后擴(kuò)底錨栓及粘鋼將鋼板肋式斜撐錨固于梁體之上。

圖6 鋼板肋式斜撐

鋼板肋式斜撐構(gòu)造形式如下圖所示:

圖7 鋼板肋式斜撐構(gòu)造示意圖

鋼板肋式斜撐由斜撐鋼板、傳力鋼板及加勁肋板組成，采用雙面貼腳焊接的形式連接。斜撐鋼板采用20 mm厚Q345C鋼板，傳力鋼板和加勁肋板采用10 mm厚Q345C鋼板。為減輕重量并起到裝飾效果，每塊斜撐鋼板開6個裝飾孔，開孔直徑為100 mm。鋼板肋式斜撐在車間加工制作，熱鍍鋅后運(yùn)至現(xiàn)場安裝，與錨墊板采用雙面貼腳焊接的形式連接在一起。

3.5 橋面鋪裝補(bǔ)強(qiáng)

先對頂板頂面進(jìn)行找平處理，鋪設(shè)防水粘結(jié)層，之后鋪設(shè)6 cm厚鋼筋混凝土鋪裝層，攤鋪5 cm厚改性瀝青混凝土鋪裝?；炷龄佈b層內(nèi)埋植間距40 cm的鋼筋，并鋪設(shè)間距20 cm的鋼筋網(wǎng)。

4 加固采用的新技術(shù)和新材料

4.1 灌注粘鋼

灌注粘鋼是在已建成的結(jié)構(gòu)上，先將鋼板錨固到結(jié)構(gòu)需要加固的部位，然后采用高壓技術(shù)，將結(jié)構(gòu)膠灌入到鋼板與混凝土縫隙之間，達(dá)到粘鋼加固的效果。這種粘鋼辦法與常規(guī)辦法在施工工藝上有所不同，后者采用的是先涂抹結(jié)構(gòu)膠然后加壓并固定鋼板。

灌注粘鋼法的優(yōu)點(diǎn):

1）結(jié)構(gòu)膠采用高壓辦法灌入鋼板與混凝土之間，灌入的結(jié)構(gòu)膠可以充填任何角落，粘結(jié)結(jié)合率可以得到保證，粘結(jié)效果更好。

2）適用于被加固混凝土結(jié)構(gòu)表面不平整、有蜂窩麻面的結(jié)構(gòu)加固。3）適用于較厚的鋼板或剛度較大的型鋼加固。4）不需要加壓設(shè)備對鋼板加壓，因此對于加壓條件困難的項(xiàng)目優(yōu)勢明顯。

5）常規(guī)辦法如采用錨固結(jié)合粘貼辦法，由于結(jié)構(gòu)膠凝固時間短，鋼板與錨栓應(yīng)在短時間內(nèi)對準(zhǔn)并固定，施工難度很大。而灌注粘鋼固定鋼板與灌注結(jié)構(gòu)膠分開施工，施工簡便易行。

4.2 計(jì)算機(jī)控制鋼板切割

該橋梁加固共有25組鋼板肋式斜撐，與錨墊板之間的連接采用現(xiàn)場焊接方式，為保證焊接質(zhì)量，斜撐鋼板側(cè)邊與安裝在翼緣板和腹板上的錨墊板要求能緊密貼合，縫隙誤差要求控制在5 mm以內(nèi)，也就是斜撐鋼板與錨墊板接觸的兩條邊所形成的夾角誤差應(yīng)控制在12′以內(nèi)。還有一個不利條件就是，由于施工誤差的原因，每塊鋼板肋式斜撐所在位置翼緣板和腹板的夾角都不相同，經(jīng)測量，最大夾角與最小夾角相差達(dá)3°12′24″之多。這樣高的精度，靠人工加工制作根本無法達(dá)到。采用計(jì)算機(jī)控制切割機(jī)床，將每一塊鋼板尺寸數(shù)據(jù)輸入電腦，鋼板切割誤差可以控制在2 mm以內(nèi)。切割好的鋼板應(yīng)編上號，加工完后對號入座焊接安裝。

4.3 高性能搶修砂漿

為修補(bǔ)翼緣板破損混凝土，采用了一種新型材料-高性能搶修砂漿。該材料主要成分為特種高性能水泥、高效建筑化學(xué)外加劑等，在工廠配制好后運(yùn)制工地現(xiàn)場加水?dāng)嚢韬笫褂谩Ｔ摬牧夏Y(jié)時間快，早期強(qiáng)度高，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，1 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)50 MPa。相比于環(huán)氧樹脂漿，這種材料和易性較好，具有很好的流動性及自密實(shí)性。

施工時，應(yīng)將砂漿充分?jǐn)嚢杈鶆?，拌好的砂漿應(yīng)在30 min內(nèi)使用完。

5 灌注粘鋼施工工藝

5.1 構(gòu)件表面處理

粘貼鋼板表面處理包括混凝土粘結(jié)面處理及鋼板貼合面處理。

對于混凝土構(gòu)件粘結(jié)面，應(yīng)先進(jìn)行打磨，除去2～3 mm厚表層，直至完全露出新面，并用無油壓縮空氣吹除粉粒。處理后，若表面嚴(yán)重凹凸不平，可先用高強(qiáng)樹脂砂漿修補(bǔ)。

對于鋼板貼合面，可用噴砂或平砂輪打磨直至露出金屬光澤，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，鋼板貼合面應(yīng)有一定的粗糙度。

5.2 鉆孔及清孔

鉆孔前可用鋼筋探測儀探測橋梁構(gòu)件植筋部位鋼筋位置，或鑿去保護(hù)層暴露鋼筋，若植筋孔位處存在鋼筋，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鉆孔位置。鉆孔完畢用壓縮空氣清除孔內(nèi)浮塵，注意孔內(nèi)浮塵的清理必須由孔底向孔口清理（硬質(zhì)排氣管插入孔底，再后拔1～2 cm）。

5.3 植筋

1）植筋膠采用專用灌注器或注射器進(jìn)行灌注，灌注量一般為孔深的三分之二，并應(yīng)保證在植入鋼筋后有少許植筋膠溢出。

圖8 鋼板肋式安裝圖

2）注入植筋膠后應(yīng)立即單向旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度，并保證植入鋼筋與孔壁的間隙基本均勻，校正鋼筋的位置和垂直度。

5.4 固定鋼板

固定鋼板應(yīng)在植筋膠完全固化后進(jìn)行，將鋼板孔對準(zhǔn)螺桿，用螺母鎖緊。

5.5 鋼板周邊密封及預(yù)埋灌膠嘴

用配制好的封縫膠將鋼板周邊進(jìn)行密封，同時預(yù)埋灌膠嘴。5.6灌注粘鋼

灌注粘鋼宜在灌膠嘴預(yù)埋24 h后進(jìn)行。采用高壓灌膠設(shè)備將配制好的灌注膠通過灌膠嘴注入鋼板與粘貼構(gòu)造物之間的縫隙內(nèi)，灌注膠從一個灌膠嘴注入，當(dāng)看到預(yù)設(shè)排氣孔或相鄰灌膠嘴有灌注膠流出時換另一個灌膠嘴注膠，直到全部灌滿。判斷是否灌滿可以用小錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板，如無空洞聲，表示已粘灌滿。

5.7 固化

1）固化期間不得對鋼板有任何擾動。

2）若氣溫偏低，可采取人工加溫，一般用紅外線燈加熱。

3）固化時間不小于24 h。

5.8 防腐處理

待環(huán)氧漿液凝固后清除鋼板表面油污，用鋼刷除銹，涂一層樹脂薄漿罩面，再涂防銹漆進(jìn)行表面防護(hù)處理。

5.9 施工注意事項(xiàng)

1）施工宜在5℃以上環(huán)境溫度條件下進(jìn)行，并應(yīng)符合配套樹脂的使用溫度。

2）化學(xué)注漿材料為易燃品，應(yīng)密閉儲存，遠(yuǎn)離火源。工作場地嚴(yán)禁煙火，并必須配備消防設(shè)施。

3）配置及使用現(xiàn)場必須通風(fēng)良好，操作人員應(yīng)做好防護(hù)，嚴(yán)禁在現(xiàn)場進(jìn)餐。

6 結(jié)論及建議

1）該橋加固期間封閉一個車道，車輛通行沒有受到影響，社會效益與經(jīng)濟(jì)效益顯著。通過加固后近兩來的觀測，橋梁運(yùn)行情況良好，證明加固辦法可行。

2）建議在該橋增設(shè)“急彎”、“事故易發(fā)地段”等警示牌，并增設(shè)測速點(diǎn)一個。

[1]JTG/T J23-2008，中華人民共和國行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].人民交通出版社，2008.

[2]侯發(fā)亮，建筑結(jié)構(gòu)粘結(jié)加固的理論與實(shí)踐[M].武漢大學(xué)出版社,2003.