某预应力混凝土连续箱梁桥的维修加固

■彭泽伟 ■中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司，湖北 武汉 430000

某预应力混凝土连续箱梁桥在通车后，在桥梁养护检查中发现箱梁底板出现明显开裂及漏水，为查明漏水原因及了解桥梁实际状况，委托相关单位对箱梁进行了结构检测及荷载试验，荷载试验包括静载试验和动载试验。

根据检测结果，由于连续箱梁桥体裂缝数量较多，裂缝宽度较大，导致箱梁刚度减小，桥梁不满足正常使用状态的要求，需对桥梁梁体进行加固。

1 工程概况

桥梁总长120m，桥跨布置为(3×40)m 预应力混凝土连续箱梁;桥梁横断面为变截面箱梁，横向布置为:0．5m 防撞墙+(12～18．08)m 车行道+0．5m 防撞墙。

桥梁桥面结构为沥青混凝土铺装;主梁为单箱双室渐变为单箱三室截面，箱梁梁高2．2m;桥墩台均采用钻孔灌注桩基础，钢筋混凝土实心桥墩;桥梁支座为球型支座。

2 桥梁病害状况

(1)箱梁底板横向裂缝较密集并延伸至边腹板外侧面，第三跨跨尤为严重，跨中位置处裂缝间距约15cm，最大缝宽为0．97mm;箱梁底板均有纵向裂缝，缝宽较细。

(2)经测量第三跨梁底实测线形比设计线形在跨中位置处低6．82cm。

第三跨底板底面裂缝分布情况如下图:

图1 底板裂缝分布图

3 维修加固方案

根据桥梁病害情况及检测报告，该桥梁维修加固方案主要为梁体裂缝修补、梁体预应力加固。

3．1 梁体裂缝修补

根据裂缝的宽度δ，按下列原则处理:

凡裂缝宽度δ≥0．15mm时，采用“壁可法”封闭处理;

凡裂缝宽度δ＜0．15mm时，采用环氧胶泥封闭处理。

在裂缝灌注前在进行适量的压重，然后进行裂缝修复，待裂缝修复完成后再卸载。

3．2 梁体预应力加固方案

通过设置转向钢管、转向钢支架、植筋、浇筑混凝土并设置体外预应力进行加固。钢束张拉端弯起至箱梁顶板，固定端弯起并锚固于腹板上，对梁体整体性能进行加固。同时在钢束竖弯段设置转向钢管、转向钢支架以控制径向力，在箱梁底板上设置横向支撑以控制钢束的水平向径向力，预应力体系布置如图1所示。

图2 预应力体系布置图

施工工艺流程为:施工准备→钻孔植筋→安装钢结构支架及转向钢管→钢筋绑扎→安装预应力管道→预应力筋安装→模板安装→浇筑混凝土→养护→拆除模板→张拉→管道压浆→封锚。

3．2．1 施工准备

(1)施工前根据设计图纸对施工的区域进行测量放线，由于箱内底板及倒角位置因人为控制因素，一般误差较大，为保证区域的准确，需将测量基准点导入到箱内进行准确放样。

(2)根据测量放样确定的区域，需对区域内原结构中钢筋及波纹管位置进行测定，以免钻孔时对原结构预应力钢筋、普通钢筋造成损伤。

(3)施工前张拉油表及千斤顶配套进行标定，对结构胶的粘结强度应通过在现场试植筋方式进行试验，满足设计及规范要求后，方可正式展开植筋施工。

(4)钢绞线试验检验合格，各种材料经检验合格，各种张拉设备已经进过检验和标定，图纸理解优化。

3．2．2 钻孔植筋

按设计图纸要求测量放线出钻孔位置，用红色油漆做好标识，按照混凝土表面红色标记孔眼位置钻孔，由于钢筋混凝土内部有大量钢筋及预应力钢绞线，而且钢筋位置与设计图有误差，容易在钻孔时碰到钢筋阻碍钻孔，故须用钢筋探测仪确定钢筋位置，避开内部普通钢筋而适当移动孔眼位置，但不得减少植筋数量。植筋采用电锤成孔，待孔钻完后用等长度做有标记的钢筋插入孔内，可检查孔内的畅通程度、钻孔深度及垂直度。

钻孔结束后，先用毛刷子伸入孔内转动，然后用压缩空气将孔内灰尘吹出，重复多次，直至孔内无粉尘逸出。然后用毛刷蘸丙酮或酒精来回清洗三次左右，直至孔壁无粉尘附着在上面。

清孔结束后，将安装好混合管的料罐置入注射枪中，将混合管插入至孔底，由孔底往外均匀注入胶体，灌注量一般略多于孔深的三分之二，注胶同时均匀外移注射枪。从孔底开始注胶到注胶结束的过程，注射枪移动速度要缓慢，保证孔内胶体的密实。注意:注胶开始前，从新的混合管中打出的胶体不得注入到孔内，因为此时的胶体可能没有混合均匀(可目测胶体颜色)。注入胶后，应立即将钢筋慢慢旋转压至孔底，保证胶体分布均匀，目视表面有少量胶体外溢。钢筋植完后固化期内不得扰动钢筋，否则将影响锚固效果。

3．2．3 安装钢结构及转向钢管

首先需将加工好的钢板通过结构胶粘贴于混凝土表面，使钢板与砼牢固的形成一体，具体工艺流程为:定位放线→植锚栓及基层处理→构件表面处理→钢板钻孔安装。

3．2．4 钢筋绑扎、安装预应力管道

钢筋按设计图纸在加工场加工成型后，在现场按测量放样的位置进行绑扎，绑扎前需对原结构表面进行清理、凿毛。钢筋绑扎的同时进行预应力管道的安装，预应力管道按照设计图纸进行定位。

3．2．5 浇筑混凝土、养护

浇筑前应对钢筋、模板、预应力管道进行仔细检查，经检查合格后方可进行浇筑。混凝土采用混凝土搅拌车运输至梁端进人孔位置，采用溜槽进入梁内，在梁内通过人力斗车转运至浇筑位置。

新增预应力结构尺寸小，混凝土量小，但钢筋密布，预应力管道相对截面大，混凝土振捣时要仔细、认真，保证其振捣质量。

混凝土养护时间不少于7天，每天洒水次数视环境湿度与温度控制，洒水以能保证混凝土表面一直处于湿润状态为准，不得形成干湿循环。混凝土强度达到设计要求时即可拆除模板。

3．2．6 预应力施工

预应力钢束张拉必须在混凝土强度达到设计要求后再进行张拉，按照左右对称进行张拉。张拉采取“双控”的方法进行作业，以压力表控制为主，伸长量控制为辅，进行校核。

张拉完成后应在48小时内进行压浆，压浆采用成品灌浆料。管道压浆前，首先清理管道内的污物及积水。压浆管道应在最高点设置排气孔，以利于排气，保证压浆质量。管道压浆作业以预应力管道一端冒浓浆为止。

4 加固效果

维修加固施工完成后，通过委托相关单位对加固后的桥梁进行荷载试验，证明桥梁结构抗力得到了有效的提升，满足原设计正常使用承载能力。重新通车运营后，经过观察，未出现新的病害。综合说明，该桥的维修加固达到了预期效果。也为以后同种类病害加固提供了依据。