粘钢加固法在港区桥梁修复中的应用

韩 勤 练登科

(宁波市交通工程质量安全监督站，浙江 宁波 315042)

1 相关背景

1.1 桥梁简介

该立交桥上部结构有预应力混凝土连续箱梁15联，现浇钢筋混凝土连续箱梁5联，箱梁为等高，梁高分别为：1.8 m,2.2 m；横断面为单箱单室和单箱多室结构，边肋采用直腹板，悬臂宽度为2.0 m。下部结构主线标准断面采用矩形抹角双柱墩，在与匝道连接位置设置三柱形式，墩底截面尺寸为1.6 m×1.4 m,1.6 m×1.6 m,2.0 m×1.6 m三种；C线、E线、F线部分墩柱和D线全部墩柱设有墩帽，墩帽高度分别为1.8,1.9,2.1三种，匝道标准断面均采用矩形抹角独柱墩。桥梁基础均采用钻孔灌注桩上接承台形式，桥台分为肋式和U型两种，灌注桩桩径为1.2 m,1.5 m两种。

1.2 设计标准及主要技术指标

1)设计荷载：公路—Ⅰ级。

2)横断布置：C线桥梁总宽度9.0 m，其横向布置为：0.5 m(防撞护栏)+8.0 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏)；D线桥梁总宽度8.0 m，其横向布置为：0.5 m(防撞护栏)+7.0 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏)。

3)桥面铺装：4 cm细粒式沥青混凝土(AC-13Ⅰ)+5 cm中粒式沥青混凝土(AC-16Ⅰ)+防水层+8 cm C30防水泥混凝土。

4)构件混凝土强度等级：预应力混凝土连续箱梁：C50；钢筋混凝土墩帽：C40；钢筋混凝土连续箱梁、墩柱、地袱、灌注桩、承台、台身、搭板：C30。

1.3 桥梁构件编号原则

为叙述方便，采用以下编号原则：匝道桥桥跨编号均按行车前进方向依次为第1孔、第2孔、…、第N孔；墩台(盖梁)编号依次为0号台、1号墩柱、2号墩柱、…、N号台；双柱墩编号按行车前进方向从右至左依次为1号、2号柱，例如1-2号墩柱表示1号墩2号柱。

1.4 病害情况

2015年6月检测[1]发现，D线桥共有3个墩柱(联结墩)顶部存在混凝土开裂、破损的病害，具体为：5-1号墩墩顶混凝土开裂，长0.6 m；9-2号墩墩顶混凝土开裂，长0.4 m；13-2号墩墩顶混凝土破损，面积(0.4×0.4) m2；各桥墩支座情况基本完好。病害见图1，墩柱病害分布见图2。

2 粘钢加固法的实际应用

2.1 维修部位

2013年对D线桥的9-1号、13-1号墩墩顶混凝土维修后，在2015年6月检测发现9-2号、13-2号墩墩顶混凝土开裂。为提高桥梁耐久性，确保结构安全可靠，本次维修对D线桥5-1号墩、9-2号、13-2号墩进行粘钢加固，同时对D线桥5-2号墩进行预防性防护施工。

2.2 主要工艺流程

2.2.1裂缝修补

粘钢加固法是旨在通过附着特制的建筑结构胶粘贴钢板来提高受损的结构构件的承载能力，对已经损坏的构件提供加固的作用，是一种新型的、便捷的、有效的提高受损的钢筋混凝土承载能力的加固方法。该方法具体施工时包括：裂缝处理、埋设灌浆咀、封缝、封缝检查、配置浆液、灌浆、封口处理等步骤。该方法的具体使用方法可以参考有关加固工程的相应国家规范。

2.2.2防腐手段

与混凝土相比钢板的劣势在于易于腐蚀，因此防腐处理在该方法中就显得尤为重要。

在使用防腐涂料前应先对混凝土进行处理，清洗构件表面，清除表面附着物，对表面缺陷优先进行修复，选择晴朗的天气进行涂装，同时在涂装时注意使用安全，按照使用说明进行涂装。其他具体的要求可以参考《公路桥涵施工技术规范》。

2.2.3砂浆补漏

注意砂浆补漏时速度要快捷，并控制分层抹灰时间间隔；砂浆涂抹平整，薄厚适中且均一。该方法的具体使用方法可以参考有关加固工程的相应国家规范。

2.2.4粘钢工艺

粘钢工艺施工步骤为钢板在加工厂定尺加工运至现场、清理障碍物、放线、验线、电锤打锚栓孔、清理粘钢混凝土结构面、钢板拼装焊接、焊缝打磨、钢板除锈、涂胶粘钢、防锈防火，具体操作见下：

1)钢板加工：首先对粘钢进行加工，裁取形状面积合适的钢板，在设计位置进行钻孔。

2)周围清理：对施工现场周围进行清理，为后续的施工提供一个合适的环境。在上述工作得到妥善处理后需要质检员核查是否合格。

3)放线、验线：工人布设位置线，完工后经工长审核通过后进行下一步骤。

4)钻孔：在规定位置通过合格的电钻打出设计要求的孔。

5)清洗混凝土表面：打磨粘钢处混凝土表面，随后进行清洗以去浮尘，完工后找相应负责人进行审核。

6)钢板处理：将钢板拼装好后进行打磨，去除钢筋表面的锈迹。注意在进行该步骤操作时，要严格按照规范要求进行操作，误差要求在规定范围内，钢材需要抛光和粗糙化,将钢板的表面打磨至光滑,打磨的标准应该是垂直于钢的受压方向,然后用浸过丙酮的棉纱清洗;经批准后，进行下一步。

7)涂胶粘钢:严格按照提供说明书比例的制备胶液,使用前混合均匀,一次使用量不应该过度,粘贴时用小铲刀在钢铁和混凝土表面涂抹胶液,注意此处胶液不宜均匀涂抹，中心区域和外围区域最好有一定的厚度差。在钢表面粘贴位置使用夹具,通过施加外力将钢材与混凝土之间的胶水挤出,同时不断的清理溢出的胶水,之后设置螺栓，收紧钢锚,同时不断清除胶水。

8)防锈防火：在钢材外表面布设两层防锈漆，在防锈漆外侧加设一层防火材料。

现场施工如图3所示。

3 结语

本工程采用粘钢加固工艺对津沽一线某立交桥破损墩柱进行处理，完工后有效加强了桥梁的承载能力，获得了良好效果，主要体现在：

1)坚固耐用：通过该方法修复后的结构可以恢复原破损构件的极限承载力，提高受损构件的耐久性能，延长受损构件的使用年限。

2)施工快速：该方法的最大优势就是不停产施工和施工快速。与传统方法相比，粘钢法可以缩短施工期，而且基本不影响施工期内构件的使用。

3)简洁轻巧：施工全过程可以保持干燥施工，对环境污染较小，施工起来极为方便，由于为了达到使用要求的干板比混凝土质量要小很多，因此可以减小维修后的结构自重，且不改变施工前后结构间的连接形态。

4)灵活多样：通过灵活使用该种方法可以应对多种工程上的问题，具有极强的使用性和适用范围，为施工方提供了很好的思路。

5)经济合理：大幅降低了成本，体现了该种方法在经济方面的优势。第一方面由于施工快速，减少了由于施工而产生的误工，第二则是该方法成本也相对较低，因此在经济方面是相当合理的。