箱梁加固技術(shù)在高架橋中的應用
摘要：介紹了箱梁加固的背景，仙岳路高架橋進行箱梁加固的施工方案和具體的施工工藝，以及在施工中所需要注意的相關(guān)事項。
關(guān)鍵詞：箱梁加固,施工方案,工藝,注意事項
一、箱梁加固的背景
橋梁是確保公路暢通的咽喉，而其承載能力和通行能力，更是溝通全線的關(guān)鍵。然而有時因為設計施工的某些不合理性，需要對橋梁重新進行加固處理。相應地，自20世紀七、八十年代以來，橋梁加固技術(shù)在世界范圍內(nèi)已成為橋梁建設中的一項重要研究課題。大量的文獻表明，橋梁加固能帶來明顯的經(jīng)濟效益和使用價值。
二、工程簡介
仙岳路是廈門市東西走向的快速路，連接廈門島的兩條重要出島通道——翔
安隧道與海滄大橋，與成功大道構(gòu)成廈門市道路網(wǎng)的主要干道。根據(jù)廈門市仙岳路改造工程的總體部署，改造部分的仙岳路段有三座跨線橋：嘉禾路跨線橋、蓮岳路跨線橋、湖濱東路跨線橋。這三座跨線橋施工設計為采取頂升的方式調(diào)整現(xiàn)有跨線橋的標高和曲線，從而實現(xiàn)與新建高架橋的相接。由于橋梁頂升后箱梁頂面高程與設計高程仍存在一定的差值，為使改造后的橋梁縱斷面現(xiàn)行滿足快速路要求，需通過設置混凝土調(diào)平層來調(diào)整，設置后最大調(diào)平層厚度為41cm。由于調(diào)平層較厚，勢必增加箱梁自重，經(jīng)過對現(xiàn)狀混凝土箱梁進行檢算后，邊跨原有預應力布置不能滿足受力要求，必須對既有箱梁的邊跨進行加固處理，加固方案采用體內(nèi)預應力法。
三、施工方案
本次改造工程共涉及第五聯(lián)(湖濱東路跨線橋第一聯(lián))、第三十聯(lián)(福廈路口跨線橋第一聯(lián))兩聯(lián)，第五聯(lián)為4×35m預應力混凝土箱梁，第三十聯(lián)為4×36m預應力混凝土箱梁。其中兩聯(lián)的兩個邊跨需要進行體內(nèi)預應力加固。在每個邊跨的每條中腹板兩側(cè)布置2束12φs15.20mm型預應力索，按體內(nèi)預應力束布置，即沿箱梁縱向設置一道縱梁，將預應力束包裹在內(nèi)。預應力束端部設置齒塊，張拉錨固后，對預應力管道進行壓漿處理。
第五聯(lián)兩個35m跨每箱室均布置2束預應力索，每束26.5米長，共有三個箱室，共計12束，第三十聯(lián)兩個35m跨每箱室均布置2束，每束27.5米長，共有三個箱室，共計12束。預應力束采用抗拉強度標準值f p k =1860Mpa的高強低松弛鋼絞線，錨下控制應力σcon=1300Mpa ,錨具采用15-12型群錨系統(tǒng)。新增縱梁通過植筋與箱梁底板連接在一起，植筋間距在端部2米范圍內(nèi)為10cm ,中間段為30cm，鋼筋直徑φ16，抗拔力不小于40KN。縱梁混凝土采用C55混凝土。
四、施工工藝
箱梁加固的施工流程為：施工準備→箱室內(nèi)鑿毛清理→植筋→綁扎鋼筋，預埋波紋管和喇叭管→穿預應力鋼束→安裝縱梁模板→澆筑縱梁混凝土→(待橋梁頂升完成后)進行預應力張拉、錨固→壓漿、封錨。
箱梁加固具體的施工工藝如下：
1.施工準備：
(1)施工前，為便于人員施工，需在各聯(lián)橋面每箱室的適當位置各鑿2個人孔，鑿人孔時盡量避開預應力及普通鋼筋，人孔設在頂板1/4跨處。
(2)各項臨時設施、動力、照明、通風、安全設施、施工機具、人員進場。
(3)所用的原材料，嚴格按設計要求和規(guī)范規(guī)定進行檢測。
2. 箱室內(nèi)鑿毛清理
根據(jù)設計圖紙對每道預應力縱梁進行放樣，然后用空壓機進行鑿毛，清理。
3.植筋
(1)鉆孔
根據(jù)設計圖紙測出植筋位置，彈出十字線進行中心標記，植筋間距在端部2米范圍內(nèi)為10cm,中間段30cm。鋼筋直徑為φ16，鉆孔直徑為φ20。根據(jù)測量的準確位置，用專業(yè)鉆具鉆進。鉆孔時保證孔道順直，鉆孔深度21cm，植筋深度20cm。鉆孔時注意避開梁體鋼筋，所有鉆孔位置設計時已經(jīng)考慮了避開既有箱梁的預應力鋼筋。鉆孔時，鉆頭必須始終與鉆孔面保持垂直。
(2)清孔
鉆孔完成后，可進行清孔操作。清孔的目的是要吹清孔內(nèi)粉塵，采用專用毛刷和吹風機配合進行。清孔時用“四吹三刷” 法，即先吹清孔浮塵，然后用專用毛刷清刷孔壁，清刷時毛刷在孔內(nèi)抽拉轉(zhuǎn)動，如此反復吹刷，清理干凈孔內(nèi)粉塵。質(zhì)量控制關(guān)鍵為孔洞必須清掃干凈，以增強孔壁與結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)力。
(3)鋼筋處理
鋼筋采用鋼絲刷除去表面鐵銹和氧化層。質(zhì)量控制關(guān)鍵是鋼筋植入部分表面干凈，以增加與結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)力。
(4)注膠
清孔完畢及時進行注膠，避免雜物掉落堵孔。植筋膠采用天力信注射式植筋膠TLS-200，根據(jù)產(chǎn)品說明書確定具體方法，一般液體狀膠可用手持式自動壓力灌漿器進行注膠操作。拉動拉桿，將植筋膠拌合物吸入內(nèi)囊，注膠時要注意排除鉆孔內(nèi)的空氣，將注膠嘴伸入鉆好的植筋孔孔底，推動拉桿使膠料注入孔內(nèi)，邊推拉桿邊向孔外拔灌漿器，直至灌漿器注膠嘴抽出至離孔口1/3孔深時方可停止注膠，以植入拉結(jié)筋后膠液略有被擠出為度。一次植筋膠拌合物注膠完成后，應把套筒、彈簧、拉桿用丙酮清洗干凈，以利再用。質(zhì)量控制關(guān)鍵是從底開始注膠，膠體不得有氣泡存在。
(5)植筋：植筋應在注膠完成后立即進行。為保證膠體飽滿，注膠完成后，將加工好的N1鋼筋或N2鋼筋緩緩旋轉(zhuǎn)插入植筋孔，并調(diào)整到豎直位置。操作時要邊插入邊沿一定方向轉(zhuǎn)動多次，以使植筋膠與拉結(jié)筋和混凝土孔壁表面粘結(jié)密實。拉結(jié)筋要插入孔道最深處，常溫下保證一天不擾動。質(zhì)量控制關(guān)鍵是鋼筋必須緩慢旋入。
同時，對所植鋼筋進行抗拔試驗，確保其抗拔力滿足設計要求(單根40KN)，抽檢頻率為1%且不小于3件。
4.綁扎鋼筋、安裝波紋管
對橋面加工成型好的鋼筋進行系統(tǒng)編號，按梁段施工順序，由人孔進入箱體進行綁扎。為保證預應力管道位置和曲線形狀符合設計要求及澆筑砼后管道順暢，施工中對波紋管的安裝要十分小心謹慎，嚴禁施焊或用力碰撞擠壓。管道接長可用略大一些的波紋連接管套接，連接管長度約需接長管道內(nèi)徑的6倍，將接縫處用防水膠帶裹緊。
為保證預應力管道定位準確牢固，嚴格按施工圖所示的鋼束大樣設置定位鋼筋的縱向間距(直線段≤100cm、曲線段≤50cm)。為了防止?jié)仓䲡r上浮，擬用“井”字形定位架，將管道與鋼筋骨架固定，管道軸線必須與錨板端面垂直。
5.穿預應力鋼束
用切割機將鋼絞線按設計長度(包括兩端工作長度)切割下料。
穿束前先用壓力空氣機吹凈孔道，使孔道暢通無水份和雜物。穿束后，檢查波紋管道是否有破損，若有破損利用封箱紙及時修補、防漏。排氣管、壓漿管設置在管道兩端。
6.安裝縱梁模板
采用木模板，模板在現(xiàn)場拼裝，模板的接縫必須密合，如有縫隙，采用107膠堵塞嚴密，以防漏漿。
7.澆筑縱梁混凝土
縱梁混凝土采用C55混凝土。
澆注砼時，采取汽車泵送至橋面人孔內(nèi)再輔助人工澆筑。
1)砼泵送前先泵送清水潤濕管壁，再泵送砂漿洗滌管內(nèi)殘余沾粘物，以減少管壁對砼的摩阻力。
2)保持泵送的連續(xù)性，每間隔10min泵送一二個行程，以防產(chǎn)生堵管，一旦發(fā)現(xiàn)堵管，及時進行排除，
3)砼采用插入式振搗器振實。
8.預應力張拉、錨固
當箱梁的頂升工作全部完成，縱梁混凝土強度達到設計強度的90%，且齡期達到7天以后,便對梁體進行張拉。張拉時采用張拉力與引伸量來進行雙控，當張拉力達到控制力時，實際引伸量應控制在理論引伸量的±6%范圍內(nèi)，若超出范圍則應暫停張拉，等查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。
張拉程序:0→初應力10%σcom →20%σcom →σcom (持荷2min錨固) →大小油缸回零
預應力束在張拉控制應力達到穩(wěn)定后千斤頂回油錨固，錨固后的預應力束外露長度不得小于30mm，多余的預應力鋼絞線用砂輪切割機割除。
預應力鋼束張拉時要盡量避免出現(xiàn)滑絲、斷絲現(xiàn)象，應確保在同一截面上的斷絲率不大于1%，而且限定一根鋼絞線斷絲不得超過1根。
9.壓漿、封錨
(1)壓漿
真空壓漿的施工：壓漿之前，在孔道的一端采用真空泵抽吸預應力孔道中的空氣，使之產(chǎn)生0.08Mpa以上的真空度，然后用壓力泵以≥0.7Mpa正壓力將水泥漿從孔道的另一端壓入，直至充滿整條孔道。由于孔道內(nèi)只有極少的空氣，很難形成氣泡，同時由于孔道與壓漿泵之間的正負壓力差，有效提高了預應力孔道壓漿的飽滿度和密實度。
(2)封錨
管道壓漿完成、水泥漿達到設計強度后，安裝封錨鋼筋網(wǎng)片并與錨板連接，安裝模板，進行封錨混凝土灌注。封錨混凝土強度與梁體強度相同，坍落度為8～10cm為宜，宜采用5～10mm骨料，振搗應密實，澆注后應進行有效養(yǎng)護，防止出現(xiàn)裂紋。
封錨工序為：錨穴周邊混凝土鑿毛→清掃并濕潤→混凝土填塞→抹平表面
五、施工注意事項
1.由于箱梁底板只有25cm，而植筋鉆孔深度為21cm，故在鉆孔時要采取措施控制好鉆孔深度，避免鉆機鉆穿底板。
2.在對縱梁進行鑿毛時由于會產(chǎn)生較大的粉塵，而箱室內(nèi)空間較狹小、呈封閉式結(jié)構(gòu)，只靠幾個人孔通風，故鑿毛前施工人員要帶好口罩，并事先在人孔位置安置鼓風機，做好通風排塵措施。
3.在對縱梁混凝土進行澆筑時由于正值夏季，同時澆筑混凝土時會產(chǎn)生較大的水化熱，工人在箱室內(nèi)澆筑混凝土時要做好降溫措施，澆筑時間盡量選擇在晚上，同時澆筑前在箱室內(nèi)要事先放好冰塊，以起到降溫效果。
六、結(jié)語
本文以仙岳路高架橋箱梁加固工程為實例，介紹了體內(nèi)預應力技術(shù)在箱梁加固中的應用和具體的實施方法，以及在施工中所需要注意的相關(guān)事項，給國內(nèi)其它類似工程起到了借鑒和參考的作用。同時，實踐表明，采用體內(nèi)預應力技術(shù)進行箱梁加固的效果是顯著的，它具有預應力筋張拉方便、錨固結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)耐久性高等特點。
