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1、桥梁墩台帽裂纹处治实例摘要：本文结合汾灌高速公路连云港段新沭河大桥详细地介绍灌浆处治法及钢板加固处治法在桥梁墩台帽裂纹修补中的应用,此法先进、快速、方便、经济，值得借鉴。关键词：裂纹 灌浆 粘贴钢板 粘贴碳纤维布1、工程简介汾灌高速公路连云港段新沭河大桥，全长1688米，桥面宽33.5米，每跨35米，下部构造为钻孔桩基础，双柱式桥墩、肋板式桥台，墩帽长14.8米、宽1.80米、高1.60米。上部构造为35米预应力组合箱梁，每孔10片箱梁先简支后连续，6孔一联。该桥设计荷载为汽车-超20，挂车-120。2、质量情况该桥建成通车一年后，发现盖梁上出现了裂纹。检查范围是立柱上方的墩帽负弯矩区，全桥共
2、检查了147处，发现裂纹174条，最长112cm，均为竖向裂纹；超声波检查16处，最深276mm，最浅34mm；裂纹宽度检查90条裂纹，最宽0.5mm，最窄0.1mm；共计回弹24处，最大强度为53.3Mpa，最小强度为36.1Mpa。在发现的174条裂纹中，裂纹宽度0.1mm的裂纹116条，0.10.2mm的裂纹35条，0.20.3mm的裂纹18条，0.4mm的裂纹4条，0.40.5mm的裂纹2条。从裂纹调查情况来看，其中绝大部分裂纹宽度0.2mm，有150条，占86.2%；只有少部分裂纹宽度超过0.2mm，计24条，占13.8%。裂纹存在如下规律：（1）、裂纹存在较普遍，在检查的147处，
3、发现有裂纹93处，占总检查的63%。（2）、裂纹位置均在立柱上方盖梁受拉区范围，在侧面部位距盖梁顶5-15cm，距盖梁外边缘范围在152-415cm之间，盖梁正中没有发现裂纹。（3）、在外侧立柱（1#、4#立柱）上方的盖梁裂纹比内侧立柱（2#、3#立柱）上方多，共检查外侧立柱上方盖梁81处，发现裂纹56处，占69%，内侧立柱上方盖梁66处，发现裂纹37处，占56%。（4）、裂纹在立柱上方盖梁两侧基本对称存在。根据现场的砼强度回弹和交工资料，表明砼的浇筑及内在质量、钢筋的绑扎均满足施工规范的要求。原设计部门对盖梁进行了斜截面的抗剪、正截面抗弯等技术性能进行了验算，结果表明盖梁的承载能力及裂纹宽度
4、还能满足设计要求，可以采取补救措施。3、裂纹原因盖梁产生裂纹的主要原因：在已安好的桥面板上超载存放等安箱梁而致。4、裂纹处治方案 从调查结果看，绝大部分盖梁出现的裂纹均在规范允许范围之内，只有少部分盖梁裂纹超出了规定值。处治方案如下： （1）、对于盖梁裂纹宽度0.2mm的裂纹，采取封缝处治办法，直接采用环氧树脂浆液封填； （2）、对于盖梁裂纹宽度0.20.3mm的裂纹，作灌浆处理，采用环氧树脂浆液灌注； （3）、对于0.3mm的裂纹，先对裂纹进行清洁处理，再用环氧树脂灌浆处治，并在盖梁顶裂纹位置处加贴少量钢板或粘贴碳纤维布处治，以控制裂纹的进一步发展，具体位置和数量详见附图。因汽车活载的扰动对
5、裂纹的灌浆质量有影响，为了保证裂纹的灌浆质量及效果，请求连云港市高指在盖梁处理期间，5天时间内封闭车道，实行半幅通车，半幅修补，以利于取得良好的修补质量。5、裂纹处治具体方法 51灌浆处治法511对原材料的要求 （1）、用于本桥裂纹修补的化学灌浆液，应做到粘度适当、因化后收缩性小的、抗压（拉）强度高，有较高的粘结强度，其固化时间可调，灌注施工方便，浆涂无毒或低毒。 （2）、本桥化学灌浆材料主要为环氧树脂和甲基丙烯酸酯类材，对于有充分试验依据、性能可靠的其它配方经验证后，也可使用。用于本桥的环氧树脂和甲基丙烯酸酯，其质量符合有关标准规定。 （3）、用于本桥裂纹修补的水泥浆、水泥砂浆的配方应先试配
6、，并检验其抗压、抗拉和抗弯强度。 （4）、拟用于灌浆的半成品灌注胶和自制灌浆液的性能指标应符合有关加固技术规范要求。 512施工工艺要求和注意事项 （1）、采用压力灌浆法施工时，须将裂纹构成一个密闭的空腔，并留有可控制的压浆口和排气口，借专用的压浆泵以压缩空气为动力，把浆体压入裂纹，并使之充满。 （2）、灌浆施工的顺序为： 对裂纹进行处理埋设灌浆嘴进行封缝（留出排气口）进行密封性检查（试气）实施灌浆封口检查灌浆质量 （3）、灌浆工艺 a.对裂纹进行处理 可用钢丝刷和压缩空气清除裂纹附近的浮尘和杂物，再用丙酮擦一遍。 b.埋设灌浆嘴 浆嘴宜埋入裂纹最宽处，浆嘴间距根据裂纹大小、走向而定，一般0.
7、5mm宽的裂纹浆嘴间距取30-50cm。 c.封缝 浆嘴埋设后，即可进行封缝。封缝的目的是防止压浆时浆液外漏，以提高灌浆压力，使浆液压到裂纹深部，从而保证灌浆质量。因此，封缝是很重要的工艺，不可忽视。封缝时，在缝面上用毛刷涂刷环氧基液，厚度为1-2mm，等初凝后，用胶泥粘住缝口。 d.压气检查 封缝后进行压气检查，压气检查的压力以设计灌浆压力为准，压气时在缝周围刷一层肥皂水，如有漏气测可见肥皂水起泡，用红铅笔在该处作出标记，以便封补。 e.灌浆 灌浆使用的机具（手摇泵、搪瓷桶、量具、软管等）要求干净无水份，灌浆前可用少量丙酮清洗。将配制好的浆液放入浆桶中，作好灌浆记录，压浆前把其余浆嘴及排气嘴
8、的阀门打开。压浆时，一开始即达到设计灌浆压力，注意观察浆嘴排水（气）情况，待有纯浆排出，即可关闭阀门。侧面竖向缝灌浆时按自下而上的顺序进行，横缝自一端向另一端进行。 f.封口灌浆结束，待浆液凝结后，方可取下压浆嘴，清除缝外胶泥。 513 环氧树脂浆材的配方及性能 （1）、环氧树脂浆材的配方及性能 环氧树脂浆材是由主剂、稀释剂、促凝剂、固化剂四个组成部分构成。表4.4-1中的主剂环氧树脂采用E-44（6101号）或E-42（634号）。环氧树脂浆材的组分 表4.4-1组 分作 用材 料 名 称1主 剂环氧树脂2稀释剂糠醛、丙酮3促凝剂苯酚、间苯二酚、焦性没食子酸4固化剂乙二胺、半醛亚胺、半酮亚胺
9、 （2）、环氧树脂浆液的配制工艺1号配方的配制工艺：1号配方环氧树脂浆液中稀释剂的糠醛、丙酮用量，采用等重量比。促凝剂用苯酚。固化剂使用无水乙二胺或水合乙二胺。为了便于现场配浆，可预先在室内将环氧树脂与糠醛混合配成主液，这样现场灌浆时浆液温度较低。现场再将主液与苯酚、丙酮、乙二胺混合均匀后即可灌注。配方见表4.4-2。1号配方环氧树脂浆液组分及现场配浆表表4.4-2名 称浆液组分（重量比）现场配浆（体积比）环氧树脂100主液糠醛40主液丙酮400.41苯酚10-150.75-0.113水合乙二胺250.21 2号配方的配制工艺：2号配方环氧树脂浆液中稀释剂糠醛、丙酮用量是采用等克分子比（重量比
10、为96:58），为了计算方便，重量比取1.5:1.0。促凝剂主要采用苯酚、间苯二酚、焦性没食子酸等三种。为了降低配浆时的发热量，采用半酮亚胺或半醛亚胺作固化剂。如配浆量小，发热量不大，也可按表4.4-3配比直接使用乙二胺作固化剂。2号配方环氧树脂浆液组分及现场配浆表 表4.4-3名 称浆液组分（重量比）现场配浆（体积比）环氧树脂100主液糠醛60-丙酮400.20苯酚、间苯二酚0-200 -0.15焦性没食子酸3-5-水合乙二胺25-半酮亚胺（水合）-0.36半酮亚胺的配制如下：将搪瓷桶（30L）放在流动水中，先在桶中倒入10L（9.6Kg）无水乙二胺（98%），然后再倒入11.3L（6.88
11、Kg）的丙酮，搅拌均匀后加盖（不要盖严），经数分钟后，反应发热，温度逐渐上升。调节冷水的流动速度，控制液温不超过90。反应3小时后，待温度下降至室温时，倒入密闭容器中备用。为了便于现场配浆，预先在室内将环氧树脂与糠醛混合配成主液。灌浆前再按表4.4-3的配比混合即成浆液。配浆时先将促凝剂溶于丙酮中，然后与主液混合，最后迅速加入半酮亚胺，搅拌均匀倒入灌浆桶中。苯酚用量不改变，在配制主液时先加入主液中，其它的促凝剂必须在灌浆前才加入。 514化学灌浆工作中值得注意的问题 （1）、 环氧树脂浆材要控制凝结时间，以免外漏； （2）、宽缝处理时，可在浆液中加适当的水泥，以降低成本； （3）、改进输送泵，
12、做到小型、轻便、灵活，一个人可操作使用； （4）、尽量不凿槽，用环氧玻璃布或胶泥封闭缝面； （5）、以上几种浆液配方密切配合使用，配料与压浆要配合好，减少浪费。52粘贴钢板或碳纤维布处治法 对于宽度超过0.3mm的裂纹，对裂纹实施灌浆处理后，选用厚度为6 mm的Q235A型钢板或碳纤维布粘贴在盖梁的顶面。 521粘贴钢板或碳纤维布的原材料要求（1）、钢板为Q235A型，3号级钢，其物理力学性能指标须符合国家标准钢结构设计规范的要求；碳纤维布由东南大学砼加固公司常州分公司提供新型材料。（2）、结构胶，采用国家JGN-1（A）型适用于承受桥梁动荷载的结构胶，其力学指标达到抗剪强度18Mpa,抗拉强
13、度33Mpa，耐老化性能超过30年。（3）、螺杆，用于固定钢板的螺杆采用直径为8mm、长度10cm的螺杆，其指标符合国际混凝土结构设计规范的要求。522 粘贴钢板或碳纤维布施工工艺要点（1）、表面处理：为了保证粘贴钢板的使用质量，必须事先对钢板和混凝土的粘贴面认真进行处理。粘贴钢板或碳纤维布前，需先凿除部分宽度的支座垫石，截断相应的垫石钢筋，再用40号水泥砂浆抹平立面。所有粘贴钢板或碳纤维布部位应将砼表面的破碎部分除净，并凿平凿毛，保证骨料裸露出来。可用钢丝刷和压缩空气清除浮尘，再在粘贴前用丙酮擦一遍。对钢板表面应作除锈处理，并按设计需要在与螺杆相连接的对应位置钻孔（孔径10mm）。可以先用汽
14、油支除油污后，再用喷砂法或砂轮打磨粗糙处理，打磨的纹路应与钢板或碳纤维布长度方向相垂直，并使表面露出金属光泽，然后也须用丙酮擦洗干净，最后在钢板或碳纤维布表面涂一薄层环氧树脂浆防护备用。（2）、钻孔埋设螺杆：按设计步孔进行钻孔植入螺杆，其植入砼深度这70mm,钻孔深度为80mm，直径10mm，对所钻盲孔应先以压缩空气从孔内往外吹净钻渣及浮尘，再以丙酮清孔，晾干后抹一薄层E-44#环氧树脂基液，并向盲孔中注入1/3孔深的环氧胶泥，然后将涂有一层环氧树脂基液的螺杆缓慢插入盲孔，最后再以环氧胶泥填满盲孔。（3）、粘贴钢板或碳纤维布：先在混凝土表面刷一层环氧树脂胶浆，然后再在钢板或碳纤维布上涂一层环氧
15、树脂胶浆，间隔片刻后，再在钢板或碳纤维布上均匀涂铺一层环氧树脂胶浆，一般厚度为2-4mm（中间厚、边上薄）。随即将钢板或碳纤维布粘贴到混凝土表面，对于钢板要拧紧螺丝，并进行加压，至多余的胶浆从板边沿被挤出为标准，以保证粘贴密贴。固化后再卸螺帽，锯除外露的螺杆。（4）、加压手段：为了保证钢板与混凝土表面密贴，必须对钢板加压。可利用在砼粘贴面上每隔一定间距所埋设的8的螺栓和钢板上相对应的螺孔，在把钢板贴到砼表面后，立即通过交替旋紧螺帽加压。（5）、固化检验与钢板或碳纤维布表面防腐处理：在完成粘贴钢板或碳纤维布24小时后，可用小锤轻敲钢板，以判定粘贴固化效果，如发现钢板粘贴固化面积小于80%，则认定
16、其粘贴无效，应及时揭下重贴。对于经检验认可的钢板或碳纤维布，先除去表面污垢和锈斑后，再除去浮尘，涂一层环氧树脂薄浆作表面处理后，撒以石英砂，待表面树脂固化后，涂上界面剂，最后用7.5#水泥砂浆粉刷，粉刷砂浆层厚度按不少于1.5cm控制。523 粘贴钢板或碳纤维布施工注意事项（1）、配置结构胶，采用JGN-1（A）型结构胶，由甲、乙双组分为基材，其配合比为3:1，配制胶液时，器具应干净，不得有油污和水渍，计量需准确。甲、乙两组分混合后，应按同一方向搅拌。（2）、配制环氧砂浆用砂的粒径应小于0.4mm。6、结束语汾灌高速公路连云港段新沭河大桥于1999年建成通车，墩帽裂纹于2000年进行处治。经处治后，该桥至今运营良好，没发现裂纹的进一步增生与扩展。该处治法在实施时，要控制好修补处墩帽外观及砼的色差，确保修补前后墩帽在外观上的协调性、一致性，为使该处治法具有更广泛的应用场所，这是值得注意或改进的地方。参考文献：公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-98）公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）公路养护技术规范（JTJ073-96）混凝土结构加固技术规范（CEC25：90）中国建设标准化协会标准
