钢板围带加注浆锚杆在桥台病害处治中的应用

孙 武，黄 帅，袁新顺

(1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，武汉 430040；2.海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室，武汉 430040； 3.中交二航局建筑科技有限公司，武汉 430040)

桥台是桥梁结构的重要组成部分之一，它是和路堤相衔接并对桥梁上部结构起支承作用的构造物，其主要功能是将来自桥梁上部结构的荷载传递到基础，同时以不同的结构形式抵抗台后土压力、稳固桥梁两端路基、使桥跨结构连接线路平稳牢靠，提高行车舒适度[1]。

由于长期受到外界荷载作用，造成台后土压力偏大，以及桥台地基不均匀沉降，或是在桥台施工过程中，混凝土浇筑质量不佳及养护不到位，通常会造成桥台侧墙产生大量裂缝。这些裂缝不仅呈通长走向，而且缝宽较大，对桥梁结构安全带来极大隐患[2]。因此，需要采取针对性的桥台病害处治措施，及时消除桥台隐患，确保行车安全。

1 工程概况

杨家湾大桥位于翻坝高速公路桩号K32+944处，桥跨结构为6×30 m预应力混凝土T梁，下部结构为桩柱式墩及U 型桥台 ，该桥于2010 年12 月建成并通车。

根据杨家湾大桥2017年的桥梁检测报告，桥台侧墙均产生了大量通长的竖向裂缝，裂缝宽度达到2～3 mm，且部分裂缝封闭后又重新开裂。经分析，杨家湾大桥桥台的台身高度达11 m，为高填土桥台，裂缝形成的原因主要是台后填土压力过大造成，并且在长期外界荷载影响下，形成桥台侧墙竖向贯通裂缝。因此需要制定该桥台的病害处治方案，及时消除桥台安全隐患。

2 桥台处治方案

杨家湾大桥位于翻坝高速公路主线上，翻坝高速公路是连接三峡库区的重要通道，针对桥梁结构病害的处治工作，要求在保通的原则下，进行针对性的桥梁养护维修处治。

对于杨家湾大桥因台后土压力偏大而造成的侧墙竖向贯通裂缝，总体维修加固方案是采用台身注浆锚杆结合台身和侧墙增设钢板围带进行病害处治，主要施工顺序：裂缝处治→台身、侧墙增设钢板围带→台身注浆锚杆。桥台维修加固方案如图1所示。

3 施工过程

3.1 裂缝处治

桥台裂缝处治材料选用裂缝修补胶，其浆液状态的黏度小，保证了裂缝的可灌性，其胶体性能和粘结能力满足A级胶要求，且符合《混凝土结构加固设计规范》(GB50367)的有关要求。

因杨家湾大桥台裂缝宽度达到2～3 mm，采取压力注浆法进行处治。

3.2 台身、侧墙增设钢板围带

3.2.1 材料选择

钢板围带选用Q345B级钢加工而成，作为台身和侧墙加固用钢板，其性能指标均符合《碳素结构钢》(GB/T 700)的有关要求[3]。

3.2.2 施工工艺流程

台身、侧墙增设钢板围带的主要施工工艺流程：准备工作→钢板和混凝土表面处理→钻孔、安装锚栓和钢板→预留排气孔和注胶孔以及周边封闭→压力灌胶及固化。

3.2.3 施工操作要点

1)准备工作

首先依据设计图纸要求，按照规定尺寸裁剪围带钢板，裁剪采用切割法，使切割轮廓光滑，没有咬口、翘曲、毛刺等瑕疵。

搭设牢固的操作平台，准备好灌注粘钢的成套设备，如打磨、钻孔、灌胶等设备以及配制胶液所需工具。

2)钢板表面处理

针对钢板粘贴面进行除锈处理并增加粗糙度，以改善钢板粘贴面极性，增强黏附能力。操作时使用电动磨光机对钢板粘贴面反复打磨，达到外露金属色光泽效果，然后使用砂轮片磨光机进行拉毛，尽量增加打磨面的粗糙度，并形成与钢板围带受力方向垂直的打磨纹路。最后清洗钢板表面的附着物，可采用丙酮清理表面油污等杂质。

3)混凝土表面处理

因混凝土构件的表面状况各不相同，按照其新老程度、干湿状态、坚实情况等按如下方式进行处理：

①对于外观较差的混凝土构件，可先采用钢丝刷或硬毛刷清理表面的污垢及油污等，必要时使用强效洗涤剂配合清洗，然后使用电动磨光机对混凝土表面进行打磨，除去粘贴面2～3 mm厚的旧混凝土面表层，达到混凝土新面完全展露的效果，最后使用空压机将表面的粉尘清理干净。

②若混凝土构件外观不是很差，可直接使用电动磨光机对混凝土表面进行打磨，去除粘贴面2～3 mm厚的旧混凝土面表层，最后使用空压机清理表面粉尘或采用高压清水将粉尘清洗干净。

③对于混凝土构件表面较新的情况，可先采用钢丝刷除去表面松散的浮渣，再用强效洗涤剂清洗粘贴面，后用高压清水进行冲洗干净[4]。

④若混凝土构件表面湿度较大，可在粘贴钢板前采用烘干机对混凝土粘贴面进行干燥处理，以保证粘钢胶液的粘结强度，从而保证钢板围带粘贴质量。

4)植螺栓

按照设计图纸要求，在处理好的混凝土表面确定钢板位置，并精准定位螺栓，采用化学植筋法安装螺栓。

5)钢板现场配套打孔

粘贴的钢板需要依据现场植螺栓的实际情况进行匹配打孔，并按实际位置钻螺栓孔。注胶孔一般设置为40 cm间距，通常按现场实际施工情况实施。为保证注胶孔周边的密封性，注胶孔的尺寸需要匹配灌胶嘴大小。

6)固定钢板

采用悬挂的方式将需要安装的钢板托起，精准套入各螺栓上并拧紧螺母。为保证粘钢胶的层间厚度，可在混凝土与钢板中间垫3 mm厚的金属垫片。

7)留排气孔及周边封闭

排气孔设置在粘贴面顶面以及安装钢板的顶角位置，通常设置间隔为0.5 m的软管即可。采用封边胶将钢板周边、注胶嘴周围、排气孔周围、螺栓四周等部位的缝隙密封严实，确保在压力灌胶时不发生漏胶现象。

8)压力灌胶

压力灌胶使用专门的灌胶设备，注胶时压力应低于0.4 MPa。从最低处的灌胶嘴开始，依次注入粘钢胶液。当有粘钢胶液从相邻的灌胶嘴流出时，立即关闭当前灌胶嘴，然后转移到刚出胶的灌胶嘴继续注胶。当有粘钢胶液从排气孔流出时，立即将排气孔软管弯折扎紧。压力灌胶时，用小铁锤击打钢板面，根据声音状况判断粘钢胶液的流动进展以及是否注满钢板。为了避免产生粘钢胶层的脱空现象，应在持续的注入压力下封堵最后一处的排气孔软管。

9)固化

压力灌胶完成后，在粘钢胶液固化前需要注意检查是否有漏胶现象，防止产生粘钢胶层的脱空现象。常温(25 ℃)下，固化时间不少于3 d。当固化期间的温度降低，固化时间也应相应增加。

3.3 侧墙钢花管锚固施工

3.3.1 材料选择

注浆锚杆的制作采用尺寸为φ60×4 mm的无缝钢管，沿着钢管轴向方向布置注浆孔，并设置成螺旋型，注浆孔按每延米上布置6～7个，注浆孔大小为φ6 mm，采用弹性较好的橡胶带将注浆孔缠裹[5]。每间隔2 m沿着钢管壁焊接3根定位钢筋，定位钢筋尺寸为φ8 mm，使钢管保护层厚度不低于2 cm。钢花管可采用螺纹套管连接，螺纹套管长度为10 cm，在每处接缝点施加焊接，接缝点分别错开布置，接缝点在同一平面上所占面积小于50%。

注浆浆液材料采用水灰比为1∶l.2(质量比)的42.5普硅水泥纯水泥浆， 42.5号水泥浆液用量按1.23 t/m控制。

3.3.2 施工工艺流程

侧墙钢花管锚固施工的主要施工工艺流程：准备工作→钻孔→插管注浆→锚固、封锚。

3.3.3 施工操作

1)准备工作

施工平台不需要另外重新搭设，可沿用钢板围带的侧墙操作平台，在保证安全牢固的前提下根据现场实际情况稍作调整即可使用。

侧墙钢花管锚固施工前，按要求制备好注浆锚杆，并准备好水泥等材料，确保水电供应保障到位，注浆设备调试正常。

2)钻孔

在前墙上测定孔位后，使用钻机在孔位上钻孔，穿透墙身至台后填土层，然后按照左右对称、先下后上的原则打入锚杆。

3)插管注浆

注浆前先将制备好的钢花管及注浆管按孔位插入，并一直伸入至孔底，然后封闭好注浆孔口与管壁之间的空隙，确保注浆时无漏浆现象发生。注浆采用反复间歇方式进行，并注意瞬间压力不超过0.8 MPa。

4)锚固、封锚

待注浆结束，将注浆管拔出后留下钢花管，并采用专用构件锚固好留下的钢花管，将其作为锚杆。最后进行锚头防护处理。

4 处治完成后的效果

对杨家湾大桥采用台身注浆锚杆结合台身和侧墙增设钢板围带进行病害处治，首先采用压力注浆法对裂缝进行处治，有效阻止了空气和水分侵入桥台，对桥台内部形成保护；台身、侧墙增设钢板围带起到加固作用，使桥台形成整体，结构受力更加稳固；通过侧墙钢花管锚固施工，在桥台内部填充大量水泥浆，台后填土达到密实和固结效果；综上，维修加固方案的实施达到了杨家湾大桥桥台病害处治的目的，消除了桥台安全隐患。杨家湾大桥桥台病害处治完成后的状态见图2。

5 结 语

随着我国高速公路建设的快速发展和逐渐完善，在高速公路运营中，许多桥梁结构都不可避免地出现各种病害。对于初步显现的桥台病害，其成因仍需进一步检测或继续观测的，首先进行预防性养护维修处治，确保桥台结构物的安全运营；对于病害成因明显、确定的桥台结构病害，在保通的前提下，及时采取针对性的养护维修处治，确保桥梁结构在安全状态下运营。