沈吉高速公路阿及河大桥伸缩缝免维护技术的应用

张晓东

(辽宁新发展公路科技养护有限公司 沈阳市 110005)

已经完工并投入使用的桥梁在交通荷载、长期风吹日晒雨淋等自然气候因素的影响下，导致其伸缩缝橡胶条产生老化、破损等病害，使正常使用的桥梁伸缩缝功能受到严重影响。在当今不断发展的科技水平下，填充伸缩缝的物质有着较多的选择，可以选取各种新型的具有较好防腐、防水、减震性能的密封材料或是一些具有高分子化合物的改性沥青材料。在结合日常养护桥梁工程经验的前提下，采用单组份密封胶新材料在伸缩缝中填充，起到防水、防腐、减震密封功能的免维护技术。

1 工程概况

G1212沈吉高速公路阿及河大桥(K47+553沈阳方向)桥面伸缩缝采用80型钢伸缩缝，经过多年的运营，行车轮载对伸缩缝的撞击和反复作用以及山区的气候环境(夏季多雨、春秋浓雾、冬季雪量大)等自然因素的影响，致使伸缩缝的止水带橡胶条发生老化、开裂(见图1)。同时，尘土、石子等杂物易进入到伸缩缝止水带内，在车轮挤压下造成止水带破裂。不仅大大缩短止水带的使用寿命，也将导致水害的发生。为防止雨雪水对梁体造成损伤，每1～2年均需对止水带进行更换，增加了使用成本。因此解决这些问题迫在眉睫、至关重要，研究了密封胶技术在灌封桥梁伸缩缝中的应用情况，起到免维护作用。

图1

2 伸缩缝免维护的可行性

伸缩缝是桥梁的重要附属结构，主要作用是为了吸收桥梁产生的变形。其质量和使用性能直接影响交通安全、行车舒适性和行车速度等。伸缩缝布置在梁端等相对薄弱的结构上，直接承受车辆荷载的反复冲击和外部环境的各种影响。伸缩缝橡胶条长期在日晒、雨淋、行车等外界因素作用下，极易发生老化、破损开裂等情况，雨雪水从破损处直接渗漏到支座、主梁上，长年累月的侵蚀将缩短桥梁梁板的使用寿命，同时也增加了桥梁的维修费用。据相关部门统计，有部分功能失效的桥梁近一半与伸缩缝有关。辽宁省高速公路沈抚分公司日常养护项目中桥梁伸缩缝的费用占整个桥梁养护费用的20%。

为了解决伸缩缝橡胶条使用周期短、严重老化和更换不方便的问题，通过日常养护工作中的不断尝试和总结，遵循保证同等的使用功能不降低，延长使用寿命，避免经常更换，不重复投入养护费用的基本原则，探索了在桥梁养护工作中采用灌入密封材料填充桥梁伸缩缝橡胶条这一新技术的应用，达到桥梁伸缩缝免维护。

3 免维护的材料选择

在桥梁伸缩缝免维护灌封材料上，2019年首先在抚通高速上夹河大桥和丹绥线滨海公路辽河大桥的伸缩缝中选择使用路面专用灌封胶和橡胶沥青两种材料填充伸缩缝橡胶条，经过试验发现，两种材料在北方气候条件下低温稳定性较差，桥梁伸缩缝变形过程中发生开裂、脱落、破损等现象，未达到伸缩缝橡胶条免维护的效果。

2020年采用单组份聚氨酯做为桥梁伸缩缝免维护灌封材料。它具有优异的抗位移变化与防水性能，即开即用，初始为液态流淌状，吸收空气中的水分反应后常温快速固化，表干时间快，超低模量，耐老化性好，耐候性强，高温不流淌，低温不脆裂。在-60℃～+200℃范围内性能基本不变而保持良好的弹性，极限断裂伸长率达到13倍，与水泥混凝土、沥青混凝土、钢铁化学相容性好，不需要底涂处理即可粘贴牢固，是一种环保节能的绿色材料。

4 免维护的施工工艺

4.1 灌封胶主要技术参数

本工程施工采用单组份聚氨酯半膏状的灌封胶，施工前按照表1所示的力学性能标准进行检测[1]。

表1 单组份聚氨酯胶物理力学性能

4.2 施工流程

清缝→清洁→吹干→填嵌衬条→注胶→刮胶和整形→开放交通

4.3 施工工艺

(1)清缝

灌封前，用铁钩将伸缩缝止水带内污物，尘土、碎片、杂草垃圾清除干净。

(2)清洁

清洁伸缩缝两侧型钢，采用东成牌S1J-FF02-25型电磨机打磨清除锈渍及尘土，以便更好地与型钢粘接。

(3)吹干

高压空气喷冲，用无油、无水气的高压气喷，将细砂及其它杂质彻底由缝内吹走，用手提吹机更方便。

(4)填嵌衬条

本工程选用具有一定压缩弹性、不吸水、不与密封胶粘接的闭孔聚乙烯泡沫条作为背衬材料。背衬材料应大于缝宽约20%的比例，放置于伸缩缝内时，嵌稳压平，避免有空洞，要低于型钢，上方预留1cm空间用于注胶。

(5)注胶

为了避免密封胶施工过程中污染伸缩缝周边的基材，在注胶之前，应该在紧贴伸缩缝的两侧位置，粘贴胶带；根据伸缩缝相对狭窄、面积小的特点，采用手动打胶枪的注胶方式，以保证密封胶的密实性，提高施工效率。

注胶施工中，调整好枪嘴宽度、用力均匀，沿着单一方向进行施工，如此操作，直至将伸缩缝的空隙填充完毕。注胶施工不可移动过快或往复移动，以防引起气泡和空穴的产生。

(6)刮胶和整形

当密封胶未固化时，形态为膏状的粘性体，具有一定的触变性。为确保固化后的密封胶整体质量和美观，同时避免车辆轮胎直接磨损胶体，防止固化后被轮胎带走，刮胶和整形是不可缺少的施工工序。在注胶完成后，应立即进行刮胶和整形操作。具体施工时，采用圆弧形刮刀专用工具，沿着伸缩缝缓缓刮涂密封胶表面，不可用力过大，略低于伸缩缝两侧的路面高度。密封胶胶层表面要光滑平整，尽量做到一次成型，避免反复多次刮涂而导致胶层表面缺陷。对于刮涂不完整的地方，用乙醇进行整形修补，然后再用抹布或毛刷等工具将残留在表面的密封胶清洁干净。在完成刮胶和整形操作后，应当立即将伸缩缝两侧所粘贴的胶带撕除，静待密封胶缓慢固化后，开放交通，完成作业。

在施工中使用单组份聚氨酯密封胶的时候，需要在5℃以上的温度环境，确保其周边和施工表面的温度能够超过5℃以上才能发挥其功效，所以需要补灌处理5℃以下的环境。如果在施工中其温度不达标，则需要采取相应的防冻措施。

5 桥梁伸缩缝免维护的优势

(1)技术方面

灌封桥梁伸缩缝技术比日常养护更换橡胶条的施工工艺更为简单便捷，固化后形成橡胶体，具有优异的耐老化、耐腐蚀性能，耐高低温适合全国气候，耐疲劳性卓越，快速响应接缝伸缩、剪切变形高频次往复运动，永久变形非常小而自身不被破坏，符合桥梁质量要求标准的伸缩缝性能，并且是绿色无污染技术，短暂封闭交通即可。

(2)经济方面

灌封桥梁伸缩缝技术，具有较少的施工作业量和较长的养护伸缩缝的间隔时间，关键是使用后在日常养护过程中免清扫，减少后期维护成本，避免安全隐患。本工程中使用的灌封胶新旧材料能粘合在一起，即便有破损需要维修或更换同样非常方便。

6 结语

高速公路桥梁处于长期运营状态，将会导致桥梁伸缩缝出现老化、破损等问题，需要对其进行养护维修。2020年9月对G1212沈吉高速公路阿及河大桥(K47+553沈阳方向)伸缩缝采用具有较高弹性、稳定性、黏结性以及较好的抗水损、耐老化性能单组份聚氨酯密封胶灌封完成至今，进行连续、长期观测，结果表明，灌封后的密封胶能有效阻隔路面水和杂质进入伸缩缝止水带内，橡胶条未出现变形、开裂、破损、下沉等现象，有效地延长了伸缩缝的使用寿命，减少了运行日常养护中的保养清理频次，起到了真正的免维护效果。