浅析桥梁加固粘贴钢板施工的质量控制

魏利强

桥梁结构在受到运营时间的不断推移,混凝土的不断老化,重车超载的现象普遍存在,施工水平不一产生的质量问题等因素影响,结构在不堪重负的状态下,会不断地寻求释放点,导致自身各部件出现不同程度的病害;其病害的主要表现形式为出现裂缝,对于桥梁主要构件的裂缝,除作封闭或灌胶处理外,还需对构件进行粘贴钢板、粘贴碳纤维布或玻璃纤维布等的加固,以加强构件整体性或抗剪强度、改善整体受力状况等等。而粘贴钢板加固常用形式为粘贴钢板条。粘贴钢板分为粘胶型和灌胶型,对于粘贴钢板施工的质量控制,作者认为主要从以下几个方面进行控制。应编号,为确保无误,进行钢板的预安装,若出现偏差导致孔位无法一一对应,可用钢管适当调整螺杆端部位置,但不宜过大调整影响灌胶厚度;如偏差过大应重新钻孔,直至全部吻合为止,钢板重新钻孔宜纵向位移,以免影响钢板条整体受力。c.质量控制。量测锚栓孔位应对应钢板定位线逐孔量测,即每孔应有独立数据,不宜将孔位串联量测数据,否则容易出现多孔或全部孔位偏差(如图1所示,L1和 B1,L2和B2分别对应孔位放样);出现局部孔位偏差后,如需重新对钢板钻孔,操作工人为省工时,往往采用气割开孔,将会影响钢板粘贴质量和孔位偏大影响锚固质量等。

1 施工基本顺序

灌胶型:施工放样→植(化学)螺栓→钢板现场配套打孔→钢板预安装→混凝土基面及钢板粘贴面处理→安装钢板→封边→封边密实性检查→灌注胶体→固化检查→钢板表面防腐处理→验收。粘胶型:施工放样→植(化学)螺栓→钢板现场配套打孔→钢板预安装→混凝土基面及钢板粘贴面处理→钢板抹胶及紧固安装→固化检查→钢板表面防腐处理→验收。

2 各工序施工方法及质量控制

1)施工测量放样。根据设计图纸的要求并结合现场测量定位,在需粘贴加固的混凝土表面对钢板进行定位放样,并利用钢筋探测仪查明混凝土内部钢筋或钢绞线的分布情况,结合设计图要求,对螺栓孔位采用十字线定位放样。放样应尽可能的精确,以避免钻孔时碰及钢筋和钢绞线需反复改变孔位。

2)植(化学)螺栓。a.植筋(螺栓)。植螺栓通常有植筋胶和化学锚栓植入两种,注入的植筋胶必须根据产品使用说明书,按照正确的方法配制;胶体要注满孔洞的2/3左右,以保证植筋孔内胶体饱满。b.固化、检验。在规定的植筋胶固化时间内不得扰动钢筋,否则需重新植入;植筋后2 d～3 d可随机抽检,检验可用千斤顶、锚具、反力架及压力表组成的检测系统作拉拔试验,检测数值应满足《混凝土化学植筋(螺栓)工艺质量标准及验收规程》的规定。c.质量控制。实际施工操作中容易出现以下情况:操作工人在钻孔时若碰及钢筋或钢绞线,为节省工时,未达到设计孔深即结束钻孔,导致孔深不足;在清孔时未反复清孔或未用丙酮充分擦拭孔壁,残留灰尘将胶体与孔壁隔离;注入孔内胶体不足,锚栓插入孔中未见胶体溢出;以上几点均会直接导致锚栓抗拔力不足,影响加固效果。

3)钢板打孔及预安装。a.钢板打孔。根据锚栓位置及钢板定位线,精确量测锚栓孔位并记录,并在拟装钢板粘贴面上放样钻孔,孔位放样采用十字线,钻孔设备宜采用台钻或剪板冲床。合理选用钻头大小,钻出的孔径宜略大于螺杆直径,为钢板安装留有一定空间。b.钢板预安装。将钻好孔的钢板与粘贴位置对

4)混凝土基面及钢板粘贴面处理。a.混凝土基面处理。混凝土剥落处理:先清理混凝土破损基面,凿除松散混凝土;然后对外露锈蚀钢筋进行除锈,直至露出金属光泽;再将混凝土基面或缺陷部分用清水清洗干净,使基面保持干燥、无杂物;最后采用环氧混凝土对混凝土剥落位置进行修补,修补混凝土必须与原混凝土保持平整、密实。混凝土表面(粘贴面)处理:在需粘贴加固的混凝土表面凿除2 mm～5 mm厚的表层砂浆及碳化层,使坚实的混凝土石外露,并形成平整的粗糙面,表面不平处应用尖凿轻凿整平,再用钢丝刷刷毛,剔除表层疏松物,最后用无油压缩空气吹除表面粉尘或清水冲洗干净,待完全干燥用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面。b.钢板粘贴面处理。将钢板条用方木支架架空平放,用磨光砂轮机或钢丝刷磨机对粘贴面进行除锈和粗糙处理,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应与钢板受力方向垂直;打磨完毕后先用干净棉布将表面灰尘擦除,再用脱脂棉蘸丙酮将钢板表面擦拭干净。c.质量控制。为避免混凝土基面及钢板粘贴面打磨产生的灰尘污染已处理好的粘贴面,打磨和清理作业均应批量作业;为避免处理好的基面及钢板粘贴面受到污染,应尽量减短停放时间。

5)钢板安装、封边及密实性检查。a.钢板安装。将钢板固定在螺栓上,螺杆处应加设3 mm垫片,以保证钢板与混凝土表面的间隙在3 mm以上,即灌注胶层的厚度在3 mm以上(垫片厚度视设计胶层厚度而定)。并事先在钢板两侧边缘,用砂轮片刻出灌胶管凹槽,灌胶管管径通常会大于灌胶层厚度,以便安装灌胶管且不影响胶层厚度,灌胶管间距一般按0.5 m～1.5 m设置,并且在钢板的最顶部必须设置一灌胶排气孔,以便空气排出。b.封边及密实性检查。封边:按照胶体产品说明书要求的比例配制封边胶,将灌胶管用封边胶粘结在刻好的凹槽上,在钢板最顶部插入排气管,然后封闭钢板所有边缘及锚栓孔位置,完成封边。密实性检查:待封边胶完全固化后(固化时间一般在6 h～12 h之间),封闭灌胶管及顶部排气管,并在钢板边缘涂抹肥皂水,用无油压缩空气接入底部灌胶管,检查所有封边胶部位是否冒泡,如有则在冒泡位置重新封边再检测,直至完全符合为止。c.质量控制。施工中操作人员容易用铁丝替代上述螺杆垫片,铁丝在螺栓拧紧过程中容易掉落,影响胶层厚度的控制;施工人员往往忽视钢板最顶部排气管的设置,会导致钢板顶部局部未灌满胶体即结束灌胶作业,影响粘贴效果。钢板打磨清理完毕后,应及时进行钢板安装及封边,合理安排工序,尽量减少打磨好的钢板在大气中的暴露时间。

6)灌胶及固化检查。a.灌胶。按照胶体产品说明书要求的比例配制粘贴胶,用压力泵将胶体从最底部灌胶管开始灌注,当上一排灌胶管有胶体流出时,即封闭下一排灌胶管,改由上一排灌胶管进行灌注,由此类推,直至最顶部排气管冒胶后将其封闭,再以较低压力维持10 min以上,灌注完成。b.固化检查。在钢板灌胶(粘贴)完成24 h后,用小锤轻轻敲击钢板表面,从音响上判断胶体密实效果,若发现钢板内胶体空洞面积大于10%,则此灌注(粘贴)钢板无效,应剥下重新灌注(粘贴)。c.质量控制。根据钢板灌胶作业的快慢程度,合理安排钢板安装封边批量,避免大量囤积未灌注钢板,导致钢板粘贴面产生锈斑,影响粘贴效果;灌胶作业中,当上一排灌胶管冒胶时随即封闭下一排灌胶管,封闭动作应连贯,避免其撤离注胶管后冒胶过多,造成钢板内胶体产生空洞。

7)钢板表面防腐处理。将钢板非粘贴面喷砂处理St2.5级后进行单面镀锌(热喷锌)80 μ m以上,用镀锌层取代上述三种漆层,具有操作方便、工序简化、不受现场环境影响及质量监督环节少等优点,且批量钢板条将在镀锌工厂操作,锌层厚度等质量有保证。目前此种防腐处理方式在京珠高速广珠段横沥、海隆与东河特大桥维修加固工程得到应用,防腐效果较好。

3 结语

本文针对目前桥梁加固施工中常见的粘贴钢板施工工艺,对钢板粘贴各工序操作进行了叙述,列出了施工中容易出现的问题,并提出了解决方法和控制措施;对每道工序均列举了质量控制点,基本上解决了粘贴钢板加固施工常见的质量控制难点。本文在最后还推荐了钢板单面镀锌的防腐处理新工艺,并且已在部分加固工程得到了应用,效果良好。

[1] JTG H11-2004,公路桥涵养护规范[S].

[2] JTG J23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S].

[3] 中国铁道科学研究院.京珠高速公路广珠段横沥、海隆与东河特大桥维修加固工程施工图设计[Z].2009.

[4] 冯永利.浅谈桥梁加固[J].山西建筑,2008,34(2):326-327.