戴银娟
江苏省高速公路交通运输执法总队沿海支队盐城224000
摘要：结合沿海高速沿海高速公路组合箱梁桥病害预处理先导工程施工，研究普通组合箱梁裂缝的粘贴钢板维修加固工艺。文章对手工涂胶法粘贴钢板和压力注胶法粘贴钢板进行了对比，并采用邻跨配重粘贴钢板加固法验检粘贴钢板的效果。
关键词：组合箱梁加固粘贴钢板邻跨配重
1工程概况
1.1项目概况
沈海高速公路（G15）是国家高速公路网沈阳至海口高速公路，沈海高速江苏段2006年10月全线建成通车。于2015于9月对其中两座桥梁进行维修加固。
盐城东互通主线桥，位于沿海高速公路（G15）K997+544.1处，桥长605.355m，跨径组成为(3×20)m钢筋砼连续箱梁+（4×20）m钢筋砼连续箱梁+（25+32+25）m预应力砼连续箱梁+3×（5×25）m组合箱梁。下部结构为桩柱式桥墩。
三十里河大桥位于大丰西南方向桩号K1037+508.3，桥长132.63m，跨径组成为5×25m组合箱梁。下部结构为桩柱式桥墩。桥梁设计荷载为汽—超20；挂—120；桥梁分幅设置，桥面布置为0.5m（外护栏）+15.5m（行车道）+1m（内护栏）+1m（中央分隔带）+1m（内护栏）+15.5m（行车道）+0.5m（外护栏）；桥梁全宽35.0m。
1.2桥梁病害状况及加固措施
1.2.1盐城东互通主线桥主要存在以下主要病害：
（1）腹板竖向裂缝、水平裂缝、U型裂缝；
（2）底板横向裂缝、纵向裂缝；
（3）横隔梁竖向裂缝；
（4）组合箱梁强度不能满足实际使用荷载的需求；
（5）第4联左右幅支座环向开裂、变形、包裹砼严重。
1.2.2三十里河大桥情况
三十里河大桥于2010、2012年2014年进行了3次定期检查，并于2014年底进行了特殊检查。2014年特殊检查发现组合箱梁裂缝继续发展，腹板竖向裂缝新增3条，底板横向裂缝新增1条，横隔板竖向裂缝新增1条。原有箱梁裂缝没有继续发展。
由历年检查结果可知，三十里河大桥病害呈缓慢发展势态。
1.2.3加固措施
针对检查出来的各类裂缝和病害，采取下述加固措施：
桥梁加固主要内容一览表
②砼修补；
③对组合箱梁腹板下缘、底板粘贴钢板进行加固（右幅第4联采用桥面交通管制后，直接粘贴钢板加固，左幅第4联采用邻跨配重粘贴钢板加固法进行加固）；
④支座全部更换。
2三十里河大桥
左幅K1037+508.3①裂缝宽度≥0.15mm，做灌浆处理，裂缝宽度＜0.15mm，做封闭处理；
②组合箱梁底板粘贴5mm钢板进行加固；
③箱梁各跨跨中设置钢横隔板。
1.2.4加固位置示意图：
对于普通组合箱梁桥主要采用维修封缝、灌缝、混凝土修补、钢横隔板等方法进行加固，本文主要针对粘贴钢板工艺进行相关研究：
拼装、焊接钢板、左幅邻跨配重施工
2手工涂胶法粘贴钢板施工
根据图纸对组合箱梁底板下缘粘贴钢板进行加固，盐城东互通主线桥腹板粘贴两条16m长200mm宽5mm厚钢板，底板粘贴两条18m长250mm宽5mm厚钢板。三十里河大桥每片梁底板粘贴4条4m长200mm宽5mm厚的钢板。钢板粘贴前，对砼破损露筋、裂缝等病害进行维修处理。
为进一步优化粘贴钢板加固法，本次先导工程选取盐城东互通主线桥左幅第4联和右幅第4联组合箱梁，对直接粘贴钢板加固和邻跨配重粘贴钢板加固两种方式的加固效果进行对比。
2.1施工工艺流程
采用手工涂胶法粘贴钢板，该方法适用于厚度不大于5mm钢板粘贴施工。主要用于箱梁底板位置，钢板提前在镀锌厂采用热浸锌方法镀锌，厚度为70μm，测厚合格后方可使用。
施工工艺流程：钻孔植筋→混凝土和钢板粘合面表面处理→反力架安装→粘钢胶配置→粘钢胶涂敷和挤压粘合→常温固化→防腐处理。
2.2钻孔植筋
（1）钻孔
1)植筋孔位与设计位置最大偏移量不得大于5mm；
2)钻孔前用相应的标尺标出钻孔的深度来控制钻孔深度，尽量采用专用电锤或振动小的施工工艺，以保证不损伤原结构。钻孔施工垂直于植筋部位的结构混凝土，避开原结构预应力钢束、受力主筋和结构钢筋，钢筋或螺栓的钻孔直径按材料要求控制；
3)初钻时要慢，待钻头定位稳定后，再全速钻进；
（2）清孔、吹孔
1)成孔后，首先检查钻孔深度和直径，并用需要植进螺栓试插；
2)当确保植筋孔深度满足设计要求后，再用压缩空气吹出空内积灰，用毛刷擦刷孔壁，然后再用压缩空气吹灰，如此反复刷孔吹孔至少三次，确保孔中清洁、干燥；
3)禁止用水清洗空洞；
4)用水钻成孔时，必须等孔内干燥后，再用上述方法清孔，并保持孔内清洁、干燥。
（3）养护
严格遵守锚固胶的化学凝固时间，在不低于5℃的环境温度下养护30分钟。植好植筋材料后，在锚固胶固化前，不得使植入的钢筋后螺栓有任何移位，固化期间防止振动，否则将降低植筋（锚栓）材料的粘结强度，待锚固胶完全固化后方可下一步施工。
2.3钢板粘合施工
（1）混凝土粘合面表面处理
1)用角磨机打磨混凝土表面，除去表层0.2～0.3cm以露出砂石新面，并除去粉粒（粘贴钢板之前用清水冲洗干净）；
2)用无油棉丝蘸丙酮擦拭混凝土粘合面，除去油污；
3)保持混凝土粘合面干燥清洁状态。
（2）钢板表面处理
1)钢板粘合面必须进行除锈和粗糙处理（钢结构厂在制作时已做处理）；
2)用无油棉丝蘸丙酮擦拭钢板粘合面，直到用新棉丝蘸丙酮后不见污垢为止。
（3）粘钢胶配制
按AB组分配比严格称量，现场必须配备电子称，搅拌采用电动搅拌，严禁人工搅拌，搅拌必须均匀，单次搅拌量合理控制，30分钟内使用完毕。
(4)粘钢胶涂敷和粘合工艺
1)选择晴朗、干燥天气操作；
2)将新鲜配好拌和均匀的粘钢胶用刮刀(铲刀）紧密地、均匀地分别涂抹在作过表面清洁处理的混凝土粘合面和钢板粘合面上，使之充分浸润在粘合面上；
3)然后再把粘钢胶涂沫在钢板粘合面上，使之在板宽中央涂抹胶的厚度达5～8mm，两侧可薄一些3～5mm，并由多人共同托住钢板向混凝土粘合面合上，并迅速对钢板加压，使钢板与混凝土粘合面紧密粘合，挤出多余粘钢胶，但需要确保成型厚度粘钢胶厚度在3～5mm厚。
(5)固化时间及粘贴质量检查
1)拌和的粘钢胶基本固化时间满足产品要求，此后即可受力；
2)固化后，应用响鼓锤轻轻敲击钢板，从音响判断粘结效果，黏结面积应达到100％，发现空鼓的采用无填料粘钢胶灌注（需开灌注孔和出气孔）。
（6）钢板防腐油漆处理
采用专用环氧漆涂刷1遍，聚氨酯面漆涂刷2遍。
涂装环境条件控制：
1)施工现场空气相对湿度应在85％以下；
2)钢材表面温度应大于露点3℃以上；
3)环境温度应在40℃以下、5℃以上。
（7）注意事项
1)由于清洁剂丙酮是易燃物质，应由专人管理，使用时应严格禁止操作者吸烟，以防失火；
2)粘合面处理必须严格按照要求执行，粘钢质量主要取决于粘钢胶的质量和粘合面清洁处理；
3)由于拌和配好的粘钢胶使用期仅30min，因此粘合前必事先做好一切准备工作，然后再配胶，这样才能保证在使用期内完成粘合操作。
3压力注胶法粘贴钢板施工
3.1施工工艺流程
压力注胶法粘贴钢板适用于厚度大于5mm钢板粘贴施工，施工工艺流程:
钻孔植锚栓→混凝土和钢板粘合面表面处理→钢板安装和焊接→粘钢胶配置→注胶施工→常温固化→防锈处理。
3.2施工方法及工艺要点
（1）实施钻孔植锚栓施工。
（2）钢板提前在镀锌厂采用热浸锌方法镀锌，厚度为70μm，测厚合格后方可使用。混凝土和钢板粘合面表面处理：工艺要点参照3.5节手工涂胶粘贴钢板。
（3）钢板安装和焊接
将开孔、除锈打磨、清洗并经验收合格的钢板抬起，与已植螺杆进行对孔安装。安装过程中，若开孔与个别已植螺杆有偏差，应避免大力锤击钢板或螺杆以免损伤钢板、砸断或震松螺杆。应将存在偏差的孔口标记后将钢板卸下，通过磁力钻或氧割对存在偏差的孔进行扩孔后重新安装。
钢板安装到位后，为了保证注入的结构胶的厚度（3~5mm）均匀，应在钢板与混凝土之间对应螺杆的位置放进3mm的垫片或直径相等的短铁丝，将螺母拧紧。
（4）注胶施工(钢板封边及灌注结构胶)
1)注胶管、排气管的安装
钢板安装后调整到位前应在钢板周边、钢板与混凝土粘贴面之间50~100cm的间距品字形安装长度20cm左右（满足注胶施工需要的长度）的塑料软管作为注胶及排气管。塑料软管插入长度不宜太长，满足通过钢板的夹压产生的摩擦力使注胶管在压力注胶时不被拔出的要求即可，一般插入段长度应在1~2cm左右，不宜超过2cm。如果插入钢板空隙的塑料软管过长，则注入的结构胶很容易在塑料软管插入段与钢板封边胶之间的夹角处包裹气泡，造成注胶不饱满，且软管插入段越长，则包裹的气泡越大，空鼓面积越大。
2)周边封闭
用抹刀将配好的封边胶均匀抹于钢板侧面与混凝土面的夹角处，并适当用力按压，使封边胶与混凝土面及钢板侧面粘接紧密。同时，封边胶表面应与混凝土粘贴面形成45°的倒角，以便与混凝土粘贴面形成足够大的粘结面积，为克服注胶时所施加的压力提供足够的支承。封边胶涂抹完成后应及时对封边胶表面及边缘进行修整，以达到边线顺直、表面平整、光滑的效果。
螺杆处封闭：在螺母垫片内侧抹上封边胶并将螺母拧紧即可，或用早凝的无机封堵材料将外露的螺杆、螺母、垫片整个包裹。
3)压力注胶
由于空气的容重较小，故注胶时应选择从每片钢板的最低点开始注胶，以利于注胶空腔内空气的排出。
在确认封边不漏气后开始灌注结构胶。当相邻注胶管开始有胶液流出后，在当前注胶管持续灌注2~5分钟，同时用小锤持续仔细敲击检查当前注胶管与下一注胶管之间的钢板段的注胶密实度，并观察相邻注胶管（排气管）是否还有气泡排出，在确认该段钢板内胶液已密实且相邻注胶管（排气管）无气泡排出后，方可将当前注胶管封闭，移至下一注胶管继续注胶。注胶压力须控制0.2~0.4MPa，须防止压力过大导致封边胶损坏漏胶的情况发生；注胶的同时用橡皮锤持续敲击钢板，提高胶液流动性，并判断胶液是否已注满；在通过检查最后一个排气管口周围已满胶并确定连续出胶无气泡后方可封堵，封堵后维持较低压力稳压注入3~10分钟后封堵注胶管，以防胶层脱空；灌胶过程中须注意检查各注胶管和排气管是否流胶或渗胶，若出现流胶或渗胶必须立即封堵。
注胶过程中禁止摇晃注胶罐，以防止露出压力注胶罐的出胶口而讲气泡注入钢板空腔内部。
注胶过程中要密切注意压力注胶罐中的剩余胶量，尽量不要将罐中的结构胶排完，以免在压力作用下空气快速灌入已注胶体重。如空气已进入连接注胶罐的注胶管，应立即将注胶管在靠近钢板的连接处将注胶管拔开、关掉压力注胶罐的进气阀门，将钢板处的注胶管临时绑扎防止已注入的胶体返流。往压力注胶管中重新加入拌好的结构胶后，必须先将连接注胶罐的注胶管中的空气彻底排出后才允许将注胶管连接至此前注胶的注胶管处继续注胶。
（5）常温固化：注胶施工结束后，应进行固化养护，一般不小于24小时。在此期间，被加固的部位不得受到撞击和振动的影响。
4邻跨配重后粘贴钢板加固
为了增加粘钢板的效果，在盐城东互通左幅第4联采用邻跨配重粘贴钢板加固法进行加固，盐城东互通主线桥粘贴钢板时需进行交通管制，左幅进行邻跨配重、右幅直接粘贴钢板，方案中采用邻跨配重原理同施加混凝土预应力，利用扁担受力特点，使钢板受到部分预应力，减少塑性变形。为了验检粘贴钢板的效果，采用而左幅配重，右幅不配重的粘贴方法，结合后桥梁监控数据系统，进行后期数据分析对比。
4.1配重方案
配重车辆采用300kN的重车前轴60kN，两后轴均为120kN，车辆外形尺寸及轴载见下图：
30t车辆标准尺寸轴重图（尺寸单位：cm；轴重单位：kN）
4.2钢板粘贴顺序
盐城东互通主线桥粘贴钢板时需进行交通管制，左幅进行邻跨配重、右幅直接粘贴钢板。
1.左幅粘贴钢板顺序
（1）第一步：桥面管制应急车道、第三车道和1/2第二车道时，1、3、5跨按车道布置3辆30t重车（如下图），粘贴2、4跨的1#、2#、3#梁的钢板；
（2）第二步：桥面管制应急车道、第三车道和1/2第二车道时，2、4跨按车道布置3辆30t重车（如下图），粘贴1、3、5跨的1#、2#、3#梁的钢板；
第一、二步施工范围（桥面管制应急车道、第三车道和1/2第二车道）
（3）第三步：桥面管制第一车道、第二车道和1/2第三车道时，1、3、5跨按车道布置3辆30t重车（如下图），粘贴2、4跨的4#、5#梁的钢板；
（4）第四步：桥面管制第一车道、第二车道和1/2第三车道时，2、4跨按车道布置3辆30t重车（如下图），粘贴1、3、5跨的4#、5#梁的钢板；
第三、四步施工范围（桥面管制第一车道、第二车道和1/2第三车道）
5结语
通过手工涂胶法和压力注胶法对比，虽然手工涂胶法工艺简单，只适用表面平整梁体，但效果没有反力框架压力注胶法贴合紧密，受力均匀，反力框架压力注胶法是施工的发展方法。
本次还实施邻跨配重后粘贴钢板，从后期观察数据分析，钢板塑性变形较小，裂缝发展缓慢，其工艺在今后的实践中进一步探索。
在桥梁加固作业中，重点处理组合箱梁裂缝，防止裂缝进一步发展，通过粘贴钢板提高箱梁强度，特别是配重粘贴钢板加固，取得更好的效果。2015年9月至2016年3月，沿海高速共粘贴5mm厚钢板1250㎡（45.9t），通过近三年来使用，组合箱梁基本满足实际使用荷载的需求，明显阻止了箱梁裂缝进一步发展。
参考文献：
[1]JTG/TJ22-2008,公路桥梁加固设计规范[S]
[2]JTO/TJ23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S]
[3]GB50367-2013,混凝土结构加固设计规范[s]
[4]JTG/TF50－2011,公路桥涵施工技术规范