沈維宏，劉元德，廖秀敏

（甘肅省張掖公路分局，甘肅 張掖 734000）

1 伸縮縫的工程意義及其病害案例

近幾年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，道路交通量日益增大，車輛趨于大型化且嚴(yán)重超載，對公路橋梁伸縮縫損壞也日趨嚴(yán)重。伸縮縫裝置是橋梁結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件之一，在設(shè)計、施工上稍有缺陷或不足，就會引起其早期破壞；而橋梁伸縮縫的破壞，又可能引起很大的車輛沖擊荷載，影響橋梁主體結(jié)構(gòu)的受力，急劇縮短橋梁的使用壽命，惡化行車安全狀況，影響行車安全。及時做好橋梁伸縮縫使用期間的保養(yǎng)、維修工作，并保持伸縮縫的整體完好與發(fā)揮其正常的伸縮功能，對確保橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、保障行車安全都具有重要意義。

G30線高速公路山丹至臨澤段是國家“五縱七橫”主骨架連云港至霍爾果斯公路（G30線）在甘肅省境內(nèi)的主要組成路段，是連接甘肅省會蘭州市與甘肅西部河西地區(qū)重要工業(yè)城市金昌、嘉峪關(guān)以及河西走廊重要城市武威、張掖、酒泉等市的快速通道。G30線高速公路山臨段全長97km，橋涵設(shè)計荷載為汽車—超20級，掛車—120。于2001年12月開工建設(shè)，2004年底建成通車。全線共有橋梁120座，其中大橋4座，中橋27座，小橋89座。山臨路段橋梁伸縮縫以毛勒縫為主，橋梁伸縮縫類型為大中橋SSFD—160、GQF—80型伸縮縫，小橋為CD—40型伸縮縫，隨著交通量的逐年增加，部分橋梁伸縮縫不同程度地出現(xiàn)表面裂縫、破損，甚至型鋼斷裂，造成橋頭跳車、噪聲、漏水、膠條腐蝕等病害和安全問題，對橋梁的使用性能造成極大的影響（見圖1）。

圖1 伸縮縫破損照片

近年來，張掖公路分局高等級公路養(yǎng)護(hù)管理中心通過以下方式對破損的橋梁伸縮縫進(jìn)行了維修處治，具體情況如下。

（1）利用進(jìn)口瀝青膠處理伸縮縫破損，該法僅作為破損的應(yīng)急處理方法尚可，可以快速處理伸縮縫混凝土破損，避免影響行車安全，但長期效果不理想，處理面不美觀，跳車等病害得不到根治（見圖2），經(jīng)行車碾壓后，由于本身屬于彈性材料，剛度低，會造成型鋼及錨固筋的斷裂變形，還會對型鋼及錨固筋形成污染，后期用高強度混凝土處治時瀝青膠黏附在型鋼及錨固筋上，難以清除（見圖3）。

（2）利用普通鋼纖維混凝土對破損面小、病害較輕的伸縮縫進(jìn)行修補（見圖4）的成本較低、處治效果良好，但需要長時間封閉交通進(jìn)行施工，養(yǎng)生時間長，因受行車撓動而影響混凝土強度，致使混凝土強度難以保證，存在“今年修、明年壞”的狀況（見圖5）。并且為了養(yǎng)生，至少在混凝土養(yǎng)生期15d左右的時間內(nèi)，路面需設(shè)置錐形示警桶、鋼板等設(shè)施，進(jìn)行渠化交通，存在很大的安全隱患。

圖2 瀝青膠處理后的效果

圖3 經(jīng)行車碾壓之后的效果

圖4 C40混凝土修復(fù)后照片

圖5 C40修復(fù)后又破損照片

（3）利用進(jìn)口BJ200TST無縫伸縮縫對破損面較大、型鋼變形、斷裂的伸縮縫進(jìn)行維修，這種方法施工方便、養(yǎng)生期短，僅適用于小跨徑的橋梁。但經(jīng)過多年實踐觀測，該材料經(jīng)過長期高溫行車荷載作用，易產(chǎn)生擁包、車轍變形等病害，高溫穩(wěn)定性差且造價相對較高（見圖6）。

圖6 BJ200彈性填充式伸縮縫經(jīng)行車碾壓后高低不平

對以上3種方法從伸縮縫綜合性能、技術(shù)可行性、方便施工、工程效果等4個方面進(jìn)行分析，可以看出，影響伸縮縫快速更換的關(guān)鍵因素是快速修補材料的性能。伸縮縫快速更換的混凝土材料應(yīng)符合以下技術(shù)要求：（1）早期強度高；（2）收縮?。唬?）后期性能穩(wěn)定；（4）耐磨性高、耐久性好；（5）施工和易性好；（6）新老混凝土黏結(jié)強度高；（7）盡可能使新老混凝土的顏色基本一致；（8）所用主要原材料應(yīng)來源廣泛。為此，首先分析了目前高速公路橋梁伸縮縫更換的材料，從綜合性能、技術(shù)可行性及施工方便、造成的交通中斷損失等方面進(jìn)行對比，通過室內(nèi)配比、性能、應(yīng)用試驗，提出了適用于高速公路伸縮縫快速更換的新型材料——上海奧茨公司研發(fā)的路面坑洞修復(fù)劑（AC—K5）和甘肅公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院研發(fā)的SPC水泥聚合物快速修補產(chǎn)品，并以路面坑洞修復(fù)劑（AC—K5）作為重點，進(jìn)行了大量的前期準(zhǔn)備工作。

2 路面坑洞修復(fù)劑（AC—K5）的特性

路面坑洞修復(fù)劑（AC—K5）是一種針對道路病害的水泥基修復(fù)材料。利用此種材料進(jìn)行橋梁伸縮縫的維修，既能滿足伸縮縫的性能要求，又能快速便利地開展施工工作，維修后能夠快速通車，不影響高速公路正常通行，同時能達(dá)到較好的修復(fù)效果。

3 試驗概況

張掖公路分局委托甘肅省公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究院及張掖市大地公路工程咨詢有限公司對新材料路面坑洞修復(fù)劑（AC—K5）配合比進(jìn)行了驗證，材料質(zhì)量比按照水∶AC—K5∶砂∶石=0.46∶1∶1.3∶1.2的配合比制作4組試件，其中砂為武威古浪縣出產(chǎn)的石英砂，碎石（粒徑5～10mm的占75%，10～15mm的占25%）為張掖黑河出產(chǎn)，對4組試件分別進(jìn)行5～6h、1d、3d、7d抗壓強度試驗，驗證5～6h強度能否達(dá)到通車條件，1d、3d及7d強度能否達(dá)到預(yù)期的強度。經(jīng)試驗室進(jìn)行室內(nèi)試驗，此試件早期強度增長較快，5～6h強度能達(dá)到C50混凝土設(shè)計強度的53.6%，滿足通車條件。

在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，張掖公路分局高等級公路養(yǎng)護(hù)管理中心于2013年6月利用路面坑洞修復(fù)劑 （AC—K5）在K2194+870（下行 2道）、K2203+381（上行2道）、K2209+350（上、下行各1道）共維修伸縮縫6道/73.2m。

施工過程中，按照供貨方提供的施工要點和技術(shù)規(guī)程，對整個工藝流程中的各道工序做到了認(rèn)真計算、準(zhǔn)確計量、規(guī)范施工、嚴(yán)格檢驗，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，每道工序檢驗合格后，才可進(jìn)行下一道工序。

該6道橋梁伸縮縫處治后，經(jīng)過近3個月的行車碾壓，表面平整完好，不滲水，車輛行駛平穩(wěn)，從根本上解決了橋梁伸縮縫存在的各種問題。

4 施工方法簡介

為確保工程質(zhì)量，開工前，進(jìn)行了詳細(xì)的施工組織設(shè)計，對施工方案、機械及材料的使用計劃、關(guān)鍵工序及重點工作的確定、施工程序的安排都做了詳細(xì)的計劃和準(zhǔn)備。

4.1 確定施工方案

由于不能封閉交通，故而只打開半幅橋縫，另一半留下通車。

4.2 施工流程

4.2.1 清理舊縫

（1）用風(fēng)鎬或破碎鎬將舊縫混凝土清除，防止損壞路面。

（2）用刷子對槽兩側(cè)及槽底進(jìn)行清理。

（3）用吹風(fēng)機及熱噴槍將槽內(nèi)清理干凈。

4.2.2 植筋及鋼筋焊接

檢查預(yù)埋鋼筋是否有缺失、松動、斷裂等，如果鋼筋缺失，先在合適位置打孔，用吹風(fēng)機將孔內(nèi)清理干凈后，注入植筋膠并將鋼筋植入。有松動斷裂的鋼筋要逐個、逐點進(jìn)行焊接，保證鋼筋完整牢固。

4.2.3 填縫

橋縫用泡沫墊襯條填實。將泡沫條塞入橋縫中，一定要塞緊，不能留空隙。這樣就可以有效地防止伸縮縫失效。

4.2.4 混凝土澆筑

（1）鋼筋種植及焊接完成后，二次清理槽內(nèi)垃圾，用高壓水沖洗干凈并將間隙堵塞。

（2）澆筑前應(yīng)將塑料布鋪在縫兩側(cè)路面上，以保證混凝土不污染路面。

（3）使用插入式振動器保證混凝土振搗密實，尤其是型鋼下的混凝土，需振搗至不再產(chǎn)生氣泡時為止。

（4）混凝土振搗完成后，用抹板搓出混凝土內(nèi)的水泥漿，分四五次按常規(guī)抹壓平整為止。這道工序應(yīng)特別注意平整度，混凝土面略低于瀝青路面的頂面1mm為宜。

（5）澆筑過程中，要隨時檢查混凝土配合比的坍落度是否滿足要求，以確保混凝土質(zhì)量。

4.2.5 養(yǎng)生

混凝土初凝后，應(yīng)在其表面覆蓋麻袋進(jìn)行灑水養(yǎng)生，使混凝土保持濕潤狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)時間不小于4～5h；養(yǎng)生期間，應(yīng)做好防護(hù)或封閉措施，由專人進(jìn)行交通管制，在橋頭兩側(cè)設(shè)立指示、警示標(biāo)志，嚴(yán)禁車輛及行人通行，確保伸縮裝置兩側(cè)混凝土強度滿足設(shè)計要求后，才能開放交通。

4.2.6 安裝膠條

（1）經(jīng)過養(yǎng)生，混凝土達(dá)到設(shè)計強度的50%以后，方可安裝橡膠條。

（2）橡膠條安裝前，應(yīng)再次對縫內(nèi)雜物進(jìn)行清理，以免雜物夾在縫內(nèi)，影響混凝土的伸縮性。橡膠止水條安裝應(yīng)平整，長度適當(dāng)，并做到外表整潔、美觀、順暢。

（3）橡膠帶安裝時，首先將潤滑料涂抹在型鋼槽口內(nèi)，采用專用鐵撬捧將橡膠帶裝入型鋼內(nèi)。

4.2.7 清理現(xiàn)場

清掃現(xiàn)場，清潔路面，恢復(fù)原貌，將垃圾雜物堆放到指定地點。安裝完成后，對伸縮縫周圍瀝青混凝土進(jìn)行清理，保證其清潔、無污染、無損壞。

以上步驟主要施工現(xiàn)場如圖7～圖12所示。

圖7 清除舊縫

圖8 清理槽內(nèi)雜物

圖9 鋼筋焊接

圖10 澆筑及振搗

圖11 抹面

圖12 撒濕砂養(yǎng)生

5 結(jié)論

5.1 溫度控制

（1）在施工過程中，發(fā)現(xiàn)溫度是一個至關(guān)重要的因素。由于AC—K5屬于高強快硬材料，對溫度的感應(yīng)非常敏感，每盤混凝土攪拌后，必須及時將黏附在滾筒上的混凝土清除干凈，否則很難清除。在氣溫較高的情況下，滾筒被曬熱，混凝土更易黏附在滾筒上，在滾筒外壁不停地灑水，可有效防止混凝土過多黏附在滾筒內(nèi)壁。

（2）水溫及骨料溫度也是不容忽視的數(shù)據(jù)。為此在高溫天氣下施工，須避免施工用水及骨料在太陽下暴曬，并防止溫度過高縮短作業(yè)時間。

（3）在25℃左右氣溫下，修補混合物在澆筑15～20min時急速升溫，達(dá)到50～60℃，此時是各集料的反應(yīng)過程，表面不再沁水，需立即撒濕砂進(jìn)行養(yǎng)生，否則，表面會產(chǎn)生細(xì)裂紋，養(yǎng)生4～5h后，表面溫度降至環(huán)境溫度，表示初凝已完成，此時可以開放交通。

（4）不同的環(huán)境溫度下初凝時間不同，環(huán)境溫度越高，初凝時間越短，對作業(yè)的協(xié)作配合的要求越高，嚴(yán)禁在初凝后進(jìn)行操作，以避免對混凝土造成撓動。

5.2 質(zhì)量控制

（1）水灰比是個至關(guān)重要的指標(biāo)，要嚴(yán)格控制用水量，否則會影響混凝土的和易性、初凝時間及交通開放時間。

（2）混凝土拌和時，采用攪拌機拌制，嚴(yán)格按施工配合比要求控制材料數(shù)量，每次拌和需準(zhǔn)確稱量，在拌和過程中，嚴(yán)格控制水量，拌和后立即使用，并確保初凝前使用完，初凝時間一般在25min左右。

（3）初凝前，未使用完畢的材料不得加水或再次攪拌后使用，只能廢棄；澆筑完畢后，在表面收光時，盡量一次成型，必須保證在初凝前表面作業(yè)完畢。盡量減少撓動次數(shù)；已經(jīng)初凝后的嚴(yán)禁撓動。嚴(yán)禁初凝后在表面上再進(jìn)行收光作業(yè)，嚴(yán)禁表面加水收光作業(yè)，以防止表面層遭受破壞。

（4）為防治混凝土進(jìn)入伸縮縫膠條內(nèi)難以清理，在澆筑前，用寬塑料膠帶順膠條方向?qū)⒛z條粘住覆蓋。

山臨高速公路橋梁伸縮縫處治的經(jīng)驗表明，路面坑洞修復(fù)劑（AC—K5）在用于橋梁伸縮縫快速維修中，施工方便，養(yǎng)生期短，修復(fù)效果良好，故作為高速公路橋梁伸縮縫的接縫料是切實可行的。

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