文/杭州修路人科技股份有限公司 孫娜峰 毛叢書(shū)

在我國(guó)高速公路和城市道路建設(shè)中，廣泛使用了裝配式混凝土空心板梁橋，其上部結(jié)構(gòu)最普遍的損壞形式是鉸縫在交通荷載作用下首先失效，造成板橋荷載橫向分布不均勻，梁板出現(xiàn)“單板受力”狀態(tài)，從而顯著降低了橋梁的結(jié)構(gòu)承載能力，進(jìn)而引起其他形式的損壞；預(yù)應(yīng)力空心板橋?qū)崢蚣虞d破壞試驗(yàn)的結(jié)果表明，板橋?qū)崢蚱茐牡倪^(guò)程為鉸縫開(kāi)裂→邊板開(kāi)裂→中板開(kāi)裂→蓋梁開(kāi)裂→支座/墊塊開(kāi)裂，進(jìn)一步驗(yàn)證了鉸縫病害對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成的巨大危害性。同時(shí)，由于伸縮縫裝置的設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，在橋梁結(jié)構(gòu)集中變形、行車的沖擊荷載和不均勻沉降等因素的作用下，伸縮縫也成為橋梁最容易遭到破損的構(gòu)件之一。伸縮縫破損后，不僅會(huì)加劇梁端混凝土和墩臺(tái)支座的病害，還會(huì)引起橋頭跳車，降低行車速度和舒適性。本文概述了橋梁病害成因，通過(guò)提高修復(fù)材料綜合性能的角度解決橋梁破損的問(wèn)題，并探討了修復(fù)王材料在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

一、橋梁病害成因

橋梁主要病害發(fā)生在鉸縫和伸縮縫處，表現(xiàn)在鉸縫縱向開(kāi)裂、橋面鋪裝層產(chǎn)生破碎、松散和塌陷等現(xiàn)象，伸縮縫過(guò)渡區(qū)混凝土斷裂、剝落、與橋梁主體結(jié)構(gòu)發(fā)生脫黏分離等問(wèn)題，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力和材料性能等方面，可歸納為以下幾點(diǎn)。

（一）設(shè)計(jì)不合理

鉸縫深度和板高比值較小時(shí)，鉸縫的豎向剪切應(yīng)力過(guò)大，斷面尺寸小，鉸縫內(nèi)混凝土無(wú)法充分振搗，且影響縫內(nèi)鋼筋布設(shè)；伸縮縫裝置設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮環(huán)境因素和實(shí)際情況，錨固方法、構(gòu)造型式與橋梁設(shè)計(jì)不相符，錨固件與主梁板之間缺乏有效錨固，在行車荷載的反復(fù)作用下易產(chǎn)生開(kāi)焊脫落，導(dǎo)致受力不均，變形逐步加大，混凝土黏結(jié)力失效，進(jìn)而出現(xiàn)病害。

（二）填料性能不能滿足工程技術(shù)要求

1.填料工作性不足，無(wú)法有效填充小鉸縫內(nèi)部空間，大鉸縫和伸縮縫布筋后，混凝土無(wú)法充分振搗，內(nèi)部形成空洞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。

2.縫內(nèi)填充材料與預(yù)制板梁的界面強(qiáng)度不足，新、舊混凝土界面位置發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致脫黏分離病害；填料抗彎拉強(qiáng)度不足，在行車荷載等因素的作用下，混凝土底部拉應(yīng)力超過(guò)了材料的抗彎拉強(qiáng)度；甚至在特定工況下，混凝土直接由于壓應(yīng)力而發(fā)生破損。

3.材料干縮率大，內(nèi)部和表面產(chǎn)生干縮裂縫，這也是其不能有效填充和新舊界面脫黏的原因之一；同時(shí)，材料碳化速率快、耐氯離子侵蝕能力低和抗鹽凍剝蝕性能差等耐久性問(wèn)題，也是橋梁結(jié)構(gòu)病害的一大誘因。

（三）施工質(zhì)量控制問(wèn)題

在施工過(guò)程中，沒(méi)有按工藝標(biāo)準(zhǔn)、安裝工序或設(shè)計(jì)圖紙的要求落實(shí)到位，鉸縫配筋不足、混凝土表面未按規(guī)定鑿毛、清理浮漿，伸縮縫錨固件不達(dá)標(biāo)或焊接不牢實(shí)、橋面伸縮縫沒(méi)有貫通，混凝土振搗和養(yǎng)護(hù)不到位等施工質(zhì)量控制問(wèn)題，也是影響橋梁工程質(zhì)量的重要因素。

二、工程概況

甬臺(tái)溫高速公路于1994年開(kāi)工建設(shè)，北起寧波，南抵溫州，全長(zhǎng)252.7公里，除挖方段及隧道外，其余路段均為軟土地基。其中，往溫州方向K171+800處為裝配式混凝土空心板梁橋，橋梁?jiǎn)慰卓鐝?6m；由于原橋梁板鉸縫構(gòu)造較淺，鉸縫抗剪能力差，且實(shí)際交通荷載遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)荷載，加上溫度、雨水、混凝土收縮和約束變形等因素的影響，橋梁梁板產(chǎn)生縱向裂縫，面層局部塌陷；同時(shí)橋梁板鉸縫底部滲、漏水嚴(yán)重；鉸縫之間的橫向連接變得非常薄弱，發(fā)生單板受力狀態(tài)。往溫州方向K135+975處隧道口伸縮縫混凝土破碎，鋼筋外露；伸縮縫型鋼變形、斷裂。

三、修復(fù)材料

結(jié)合以上工程概況，橋梁鉸縫、鋪裝層和伸縮縫等結(jié)構(gòu)部位的維修應(yīng)選擇高性能修復(fù)材料，材料應(yīng)具有以下性能特征：具有優(yōu)異的黏結(jié)性能，能與舊水泥混凝土結(jié)合成整體；凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高，可使橋梁快速恢復(fù)使用；具有良好的柔韌性和抗沖擊性，在活荷載的情況下，不易產(chǎn)生應(yīng)力疲勞；干縮率小，綜合耐久性能好，如耐磨性、抗鹽凍性和護(hù)筋性等。

本橋梁修復(fù)工程采用超快硬混凝土修復(fù)王材料，該材料黏結(jié)強(qiáng)度可與環(huán)氧樹(shù)脂類材料相媲美，早期強(qiáng)度優(yōu)異，后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)，與舊水泥混凝土匹配性好，同時(shí)具有極低的干縮率和良好的耐久性，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

四、施工工藝

（一）橋梁梁板快速更換技術(shù)

根據(jù)甬臺(tái)溫高速公路現(xiàn)場(chǎng)情況，制定了該橋梁梁板快速更換工藝流程：預(yù)制梁板→破除面層及鋪裝層→吊除舊梁板→定位支座標(biāo)高→吊裝預(yù)制的新梁板→澆筑鉸縫混凝土→放置鋪裝層鋼筋網(wǎng)→澆筑鋪裝層→鋪筑瀝青混凝土面層?，F(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)施方式如下。

1.破除上面層混凝土，吊除舊梁板：采用風(fēng)鎬破除面層瀝青混凝土和鋪裝層水泥混凝土，吊除舊梁板。

2.支座定位，吊裝新梁板：測(cè)量支座標(biāo)高快速定位，吊裝新梁板。

3.鉸縫澆筑修復(fù)王混凝土：將新預(yù)制梁板上預(yù)留的鋼筋彎曲至鉸縫內(nèi)，補(bǔ)充鉸縫內(nèi)鋼筋，錨固牢實(shí)；配制超快硬混凝土修復(fù)王材料，澆筑鉸縫混凝土并振搗密實(shí)。

表1 超快硬混凝土修復(fù)王材料的性能指標(biāo)

4.澆筑鋪裝層混凝土：鉸縫混凝土澆筑完成后，放置鋪裝層鋼筋網(wǎng)，繼續(xù)采用修復(fù)王混凝土澆筑鋪裝層。

5.鋪筑瀝青混凝土面層：鋪裝層混凝土澆筑完成并自然養(yǎng)護(hù)1小時(shí)；攤鋪瀝青混凝土面層，碾壓成型，表面溫度低于50℃時(shí)開(kāi)放交通。

從舊混凝土破除到瀝青混凝土攤鋪完成，整個(gè)工藝流程用時(shí)6小時(shí)，把施工作業(yè)對(duì)區(qū)域交通的影響降至最低，達(dá)到快速開(kāi)放交通的要求，并取得了良好的修復(fù)效果。該橋梁修復(fù)至今仍然完好，沒(méi)有出現(xiàn)梁板縱向裂縫等病害。

（二）橋梁伸縮縫快速修復(fù)技術(shù)

甬臺(tái)溫高速公路溫州方向K135+975處隧道口伸縮縫快速修復(fù)施工工藝流程如下。

1.破除舊伸縮縫：采用風(fēng)鎬破除破損的混凝土，砂輪鋸切除已經(jīng)變形、斷裂的伸縮縫型鋼。

2.恢復(fù)型鋼：更換新的同型號(hào)規(guī)格的型鋼，將錨固件焊接牢實(shí)，恢復(fù)型鋼結(jié)構(gòu)。

3.澆筑修復(fù)王混凝土：配制修復(fù)王混凝土，澆筑、振搗和做面。

4.恢復(fù)止水帶，開(kāi)放交通：澆筑完成后自然養(yǎng)護(hù)1小時(shí)，止水帶安裝完成后開(kāi)放交通。