塘步中桥桥台加固方案比选及施工工艺分析

黄 华

(广西壮族自治区交通工程质量安全监督站，广西 南宁 530028)

0 引言

随着使用时间的增长，桥台作为受力载体会发生裂缝、腐蚀、混凝土剥落等病害，需要进行必要的加固才能延长桥梁使用寿命。当前植筋、粘钢等新型技术在桥梁、楼房等大型混凝土建筑加固工程中得到了广泛应用，且具有施工简单、价格低廉等显著优点。目前，钢筋锚固技术成熟，几乎可应用于任何结构，粘合剂可保证新增钢筋与原结构紧密结合，而且大大减少对原结构损伤，能在最小的影响下达到多种加固效果[1]。本文以塘步中桥桥台加固为实例，对加固方案进行对比选取，分析植筋加固技术的原理、特点及施工工艺。本项目桥梁加固后桥台裂缝得到很好填充，桥台变形率显著降低，取得了很好的施工效果，其成功经验值得推广借鉴。

1 工程概况

塘步中桥建于1992年5月，上部结构为2×13 m钢筋混凝土空心板梁，下部桥墩为浆砌片石重力式墩，桥台为浆砌片石U型桥台，墩台均为扩大基础。在2005年4月，相关部门检测时发现塘步中桥左幅桥台裂缝发展趋势较快，检测结果定性为四类危桥。主要病害有：0#台右侧墙开裂，裂缝长5.4 m，宽18.0 mm，外倾30.0 mm。左侧墙裂缝长5.1 m，宽20.0 mm；2#台右侧墙裂缝长5.2 m，宽25.0 mm。考虑到旧桥整体技术状况良好，还有利用价值，因此决定对其进行必要的桥台加固。

2 加固方案比选分析

经专家组现场调查，针对塘步中桥桥台加固制订了以下3种加固方案，这3种方案的优缺点对比如表1所示[2]。

方案一：采用高压灌注环氧砂浆修复桥台侧墙及前墙裂缝；侧墙外包钢筋混凝土面板，两侧墙间穿插钢筋锚固；前墙采用“钢筋管锚杆+钢筋混凝土面板”加固；

方案二：拆除桥台搭板、防撞墙、侧墙，重新浇筑混凝土侧墙，台后填充轻质填料；重新浇筑桥台搭板、铺装和防撞墙，更换支座；

方案三：桥头搭板和防撞墙全部拆除，空心板吊下重新利用；拆除0#、2#桥台，重新浇筑，台后回填轻质填料。

经过专家组成员的认真讨论，综合考虑施工规模、交通影响度、成本等问题，最终决定采用方案一作为塘步中桥桥台加固工程的实施方案。

表1 三种加固方案优缺点对比表

3 植筋加固的原理及技术特点

3.1 植筋加固原理

方案一采用的是植筋加固技术，该技术是近几年发展起来的钢筋混凝土结构锚固加固技术。其要点是根据原结构的尺寸打入一定数量、深度、直径的钻孔，利用专用植筋胶的粘结性将钢筋和原结构紧密结合，提高结构的抗拉能力，也能大大增加新旧混凝土界面之间的抗剪切力[3]。

3.2 植筋加固技术特点

植筋加固属于无膨胀性固定，对基材不产生膨胀力，同时对边距、间距要求小，锚固强度大，承载力高。随着材料和施工技术发展，目前植筋技术已可应用于混凝土、天然石材、空心材料等加固，应用广泛。而且可以根据加固对象实际情况对钢筋型号、长度、直径进行实时调整，简单灵活[4]。

4 施工工艺分析

4.1 加固材料准备

本项目主要采用的加固材料可分为：混凝土、普通钢材、预应力钢筋。其中对混凝土和预应力钢筋的参数要求详见表2。

表2 加固材料技术指标参数表

目前植筋加固技术常用的锚固化学胶种类有改性环氧胶粘剂、改性乙烯基酯胶粘剂和改性氨基甲酸酯胶粘剂等。本项目采用的第一种类型，要求其安全性指标符合《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)中的A级胶的规定[5]。

4.2 施工工艺分析

本项目植筋加固技术施工工艺顺序为：整体同步顶升上构更换底座→裂缝灌注→钻排水孔→钻孔并注浆→植筋→浇筑面墙和张拉预应力钢筋[6]。现针对重点施工步骤进行分析：

4.2.1 更换支座

本项目利用薄型同步千斤顶将梁体整体顶升来更换支座，要求千斤顶和支座数相同。在升起过程中，控制顶升速度不超过1 mm/min，以每2 mm为一步，分级顶升，各个千斤顶高度差控制在0.5 mm以内。全程观察主梁挠度及应力变化，发现异样立刻停止顶升。顶梁每升高5～6 mm可临时垫一块钢板，本项目需顶升距离为10 mm左右。

4.2.2 钻孔并注浆

本项目在左幅桥台共设计了锚固孔15个，间隔为150 mm，其分布见图1所示。锚固孔采用取土冲击钻进，严禁带水钻进。钻孔打好后及时埋设铁皮管及横向预应力钢筋，防止钻孔堵塞。本项目对注浆的控制参数为：(1)注浆压力控制在0.5～1.0 MPa，水泥标号为42.5R，水灰比为1∶1；(2)当注浆压力达到设计终压能持续10 min以上，且注浆量不小于设计注浆量的80%时，可结束注浆。注浆采用“跳孔间隔”注浆方式进行，先外后里。

图1 锚固注浆孔分布示意图(单位：mm)

4.2.3 植筋

植筋钻孔间距设计为80 cm×80 cm(与工序第二个步骤的注浆孔垂直)，分四层布置，上面两层各有4个钻孔，下面两层各有3个钻孔。钻孔打好后利用空压机将孔内吹干净。用注射枪向孔内注入植筋胶，要求从孔低开始灌注，以灌满整个钻孔体积的2/3为宜。之后将处理好的钢筋缓慢插入孔内，要求深度充满整个孔洞。然后在10 min时间内调整好钢筋位置(不允许外拉)，之后在符合胶体养护条件下使其固化。植筋结束后应进行现场抽测，发现不合格植筋应重新锚固。

4.2.4 浇筑面墙和张拉预应力钢筋

在浇筑面墙前将锚具垫块和面墙钢筋焊接牢固。面墙浇筑采用C30混凝土，应充分振捣密实，当其强度达到设计值的90%后，且凝固期≥7 d时，可进行预应力钢筋张拉。本项目预应力钢筋均采用φ32 mm螺纹钢，要求张拉伸长量达到0.003 53 L(L为钢筋张拉长度)。预应力钢筋通长布设，不得采用连接器连长，张拉时采用张拉力和延伸量双控，以张拉力为主，完成后将螺母和垫板点焊接牢固(见图2)。

图2 预应力钢筋剖面示意图(单位：mm)

5 结语

塘步中桥左幅桥台经植筋加固后，承载力显著提升，变形量在10年间被控制在2.0～5.0 mm范围内，加固效果显著，至少延长桥梁寿命可达20年，取得了较好的经济社会效益。植筋加固效果的影响因素很多，包括混凝土性质、钢筋性质、化学胶性质等，因此在施工前应进行必要试验，确保合格后再大规模使用。