一种新型混凝土加固桥梁施工技术研究

刘 驰，俞晓东

(江西省交通规划勘察设计院，江西 南昌 330013)

1 项目介绍

某立交跨线桥东接城东高速公路，西至城西立交。主桥梁是全长为150 m的下承式钢管混凝土系杆拱，引桥由浇筑的不间断空心板与箱梁组成，整个桥梁全程历程3 750 m，共计186跨。该桥梁自1995年6月开始施工，在1998年9月竣工并投入使用，至今运营20余年。该桥梁宽为20 m，双向6车道，设计车速为120 km/h，其设计载荷为汽车-超过25级、挂车-130。由于长时间处于重交通荷载下，桥梁上下部结构存在不同状况的损害。该桥梁上部结构梁体的空心板出现裂缝、破损、钢筋裸露、生锈等现象。必须及时对其进行加固处理，否则会对桥梁上的行车安全造成隐患。由市路政部门牵头，于2017年4月份对该桥进行加固。

2 超强高韧性树脂混凝土加固桥梁施工技术

2.1 超强高韧性树脂混凝土介绍

超强高韧性树脂混凝土作为一种新型环氧灌浆材料，与传统复合材料不同之处是可以适应精度高、荷载大的环境。通常应用在结构黏结、荷载迁移、固岩、防腐、混凝土孔洞锚碇填充与机械固定等诸多方面。在桥梁中多采用其加固梁体以使梁体承载力增加。

2.2 特性介绍

(1)抗拉与抗绕性较好。把工作荷载全部传到梁体，增加梁体承载能力，避免裂缝的形成，提升了梁体黏结性。

(2)性能稳定，无论在低温、高温情况下均能保持高效传递负荷。

(3)黏结性强。可以和梁体构成完整的受力结构，具有有效的整体性。

(4)弹性模量高。灌浆料能够承担负荷高，且形变量微弱。

(5)流动性较好。能够将梁底空间填充完全，构成整体受力结构，可提供良好支撑力。

(6)抗蠕变性较好。可长期维持在较好性能水平内。

(7)耐腐性较强。在长时间接触强酸、强碱、雨水浸泡等环境时无腐蚀生锈等现象。

(8)早期强度较高。在修筑后可较短时间内允许车辆通行，缩短断交时间，对桥梁车流运行影响较小。但要把控好后张预应力混凝土张拉时机。

(9)预包装。防止了各批次与混合时间不同造成差异，保证各批次包装性能保持一致。

2.3 加固机理介绍

在获知混凝土构件受力情况后结合受力特点，利用超强高韧性树脂混凝土填充或裹附到强度不达标的混凝土构件对应位置，以提升其强度，满足承载力需求。

2.4 试验检测与解析

施工现场制作样品构件，进行各项试验。

(1)强度变化趋势

分析试验数据及强度变化趋势线能够推出，立方体样件抗压强度在2 d(48.0 h)后趋于稳定，且其抗压强度值超过100.0 MPa。

(2)材料弹性模量变化趋势

(3)确定样品构件

参考上述试验数据，确定样品构件大小为160 mm×160 mm×320 mm，多个构件试验数据变化如图1。棱柱体的抗压强度最高值保证在16 000以上。

图1 立方体样件试验加载变化曲线

(4)四点弯曲试验

依照相关规范操作进行四点弯曲试验，样件实测强度变化为25.85～35.05 MPa，计算后均值时29.58 MPa。

(5)材料力学性能分析

依照相关规范操作实测材料力学性能，将其数据整理成表1。

表1 实测材料力学性能各指标数据

3.5 加固施工技术

(1)梁表面清除问题

借助小工具与人工方式完成梁体凿毛清理工作，尤其要清除混凝土疏松位置，并凿毛处理好界面处，这样提升MPC超强高韧性树脂材料的黏结力。凿毛完毕，借助超高压水枪清除掉构件表面的水泥浮浆、灰尘、疏松部分、油脂等附着的污物，保证构件和新包裹的MPC超强高韧性树脂材料性能达到最优状态。必要时可借助砂轮磨光机打磨构件表面，直至符合基面应用的标准为止。

李晓明(1959-)，男，河北邢台人,苏州大学王健法学院教授,法学博士,博士生导师，刑事法研究中心主任,研究方向：刑法学；

(2)结构件安设钢筋网

参照设计需求，清理完毕构件表面，必须安装构件的钢筋网。首先要在定位放线完毕后，再把钢筋网片按照一边到一边的次序进行安装。为了实现钢筋和既有构件构成连接，在每隔约35 cm的距离安装膨胀螺栓或采用植筋方法来加固钢筋网片。螺栓埋设深度要结合具体间距计算获得，这样防止钢筋网片连接无效的现象发生。

(3)模板安设

结合梁体加固的构件大小与MPC超强高韧性树脂材料的黏结性特性，确定选择现场制作木模方式。模板要结合加固结构大小完成下料，第一要确定模板在施工时的稳定性，防止受材料浇筑影响导致模板形变很大的现象。第二将加厚聚酯板黏贴在模板表面，防止脱模过程中模板出现黏接现象，利于后续脱模工作。

模板安装过程中，借助螺栓与铁丝在梁体旁把模板固定成型。选择聚氨酯泡沫膨胀剂处理模板交接缝，这样能够使模板维持在封闭形态，防止浆液渗漏。

(4)复合材料浇筑

选择灰桶承装拌和均一的复合材料运送到施工现场指定位置，借助高位漏斗把料下放到模板内侧。因材料的自流平性能其可慢速流至模板中，在施工时可借助钢筋小勾提升其流动速率。在复合材料浇筑时，各个浇筑位置指定专人对其全面检测，防止部分空洞、材料不饱满的现象发生。

(5)固化

超强高韧性树脂混凝土属于自固化材料，在灌浆完毕后无需对其进行养护作业。

(6)脱模清理

结合施工周期适宜时间进行脱模，通常选择第2天。脱模后既有聚脂薄膜黏接到MPC固化后的材料表面，由于聚脂薄膜很薄并且其属于透明状态所以可不对其处理。

3.6 关键施工把控

在拌和时尤其要关键把控，搅拌工具与材料必须严禁水分渗入。

(1)流动性

保持设计压差的前提条件， 选择适当的模板，灌浆料利用重力作用在缝隙内流动，缝隙宽度、填料掺量与流体静压差值影响着灌浆料的流动长度。

降低填料掺量能够提升其流动性，若小于设计用量时其力学性能很难达标。

(2)适用时间

适用时间是从树脂与硬化剂拌和起至灌浆料在缝隙时仍维持较好的性能的时间差。适用时间与施工时间等同，时间范围是0.5～0.75 h。

若施工时略有拖沓，灌浆料因流动性降低而丧失良好的工作性而无法使用的几率增加。若温度高能够提升灌浆料聚合而降低其工作性，反应热会提升该效果，所以拌和时间应维持在0.25～0.33 h范围内。所用的材料若无必要，禁止利用泵送方式运送环氧灌浆料。泵送虽然可节约人力与缩短运送时间，但泵送途中存在大量摩擦，极易造成灌浆料温度升高，最后导致灌浆料的适用时间大大缩短。因机械问题或堵塞造成泵送中止严重影响后续工作，同时泵与管道后期清洁难度很大。所以只有在十分必要的情况下方能选择泵送方式。

(3)材料保存

材料保存在干燥、室温与封闭好的原有包装的容器中，有效时长为一年。

(4)实地实测试块制作

实地制作样件并实测。模具内侧涂抹一层极薄的油脂，样件制作借助抹刀导流，在模具一侧进行灌注，借助细圆棒处理边角，外侧轻敲模具，防止空洞产生。试块硬化时，将浇筑时间与日期及识别标识等标注在其顶面。