謝燕雪
(中實翊(福建)建設工程有限公司, 福建 廈門 361003)
伸縮縫是橋梁梁端間的重要連接部件,能夠抵消各種復雜的動、靜荷載,對橋梁端部的伸縮與防水有著重要防護作用。伸縮縫長期暴露于自然環(huán)境中,且不斷經(jīng)受混凝土收縮的應力和蠕變、磨損、疲勞、化學侵蝕等長期影響,隨著運營時間的推移,將出現(xiàn)不同類型的病害,影響橋梁使用的耐久性,給橋梁行車帶來安全隱患。因此,有必要對橋梁伸縮縫的破壞形式進行分析,制定防范和快速修復措施,保證橋梁的運營安全。
模數(shù)式伸縮縫的主要破壞形式有:伸縮均勻性差、失效;中梁構(gòu)件開焊后,出現(xiàn)晃動和噪聲; 密封膠條脫落或老化,出現(xiàn)滲水;兩側(cè)過渡段混凝土裂縫、破損等,鋼筋裸露;錨固系統(tǒng)的局部和整體性破壞等。
梳齒板形鋼板伸縮縫的主要破壞形式為梳齒板脫落、螺栓松動或螺帽彈出。這種破壞形式主要是因為鋼板的變形量與下部混凝土的變形量不同,伸縮縫在使用過程中,齒板和墊板存有間隙,行車碾壓時,因連接部位受力不均而造成的。
簡易式伸縮縫的破壞形式主要表現(xiàn)為:夏季時,縫隙中的填料被擠出、上鼓,引起跳車。冬季時,斷開、拉開,出現(xiàn)漏水等。軟性填充料,易于老化并脫落,失去伸縮作用。
橡膠式伸縮縫的破壞形式包括:橡膠件破損、剝離,錨固件損壞,伸縮縫下陷或鼓出,螺栓孔填充料被拉離等。
伸縮縫修復是橋梁養(yǎng)護階段的重要工作,在修復前,應對橋梁展開詳細的現(xiàn)場勘測,根據(jù)伸縮縫的類型,評定橋梁伸縮縫的損壞程度和范圍、作業(yè)環(huán)境、工程成本等因素,選擇整體或局部換填修復方法。
整體修復比較常用的修復方法是柔性伸縮縫修復法。這種方法主要采用TST或BJ200 材料,因這兩種材料兼顧高溫和低溫性能,適用于中國幾乎所有地方。
TST 是多種高分子聚合物和瀝青混合物,經(jīng)特殊工藝制作成高粘彈塑性材料,常溫呈彈塑狀態(tài)。施工時,將直徑20~40 ㎜的碎石,加熱至100~150℃,并攤鋪在槽口中。TST 材料加熱至90~210℃后,倒入槽內(nèi),以TST 熔液全部填滿碎石縫隙為宜。再用小振碾碾壓,達到一定的壓實度和平整度。接縫表面可采用火焰噴射器,將超出槽口寬的1 ㎝處燙平,使接縫與橋面成為一體。施工過程不必中斷交通,采可用半邊施工方法,給車輛行駛帶來方便。TST 伸縮縫適合于跨徑≤20米、伸縮量≤50mm 的橋梁伸縮縫修復。
BJ200 是一種高分子聚合體改性瀝青,施工時,無需設置錨固構(gòu)件或在梁端預埋錨固鋼筋,將其加熱至170~190℃后覆蓋槽底并刮平,槽側(cè)面也刷料。BJ200 混合料的碎石直徑控制在20~40 mm,加熱至150℃~190℃,石料與密封膠配合比1:5?;旌狭蠑嚢韬螅焖俚谷肷炜s縫槽并刮平,鋪筑高度要超過相鄰路面1cm。壓實機壓實混合料后,停留熱天1 h、冷天4~5 h,即可通車。BJ200 材料伸縮縫修復法,成型后與路面銜接平滑整潔,密封防水性能好,接縫處不滲水或灰,耐酸堿腐蝕,可承受縱、橫、豎方向最大50mm 的伸縮量。該方法適用于橋梁跨徑30~100m 的中橋,橋梁跨徑8~30m 的小橋。
伸縮縫局部修復采用高性能水泥混凝土時,混凝土中可摻入一定量的鋼纖維,增加伸縮縫的耐久性和耐磨性,并使用界面劑處理新舊混凝土截面,能有效增加新舊混凝土的粘結(jié)強度和使用年限。采用高性能水泥混凝土修復伸縮縫,施工工藝簡單,新舊混凝土界面粘接好,夜間亦可進行修復工作,并在24 小時內(nèi)通車。
在瀝青混合料中摻入TF 聚脂纖維,可使瀝青填料具有一定的骨架支撐作用,增加混合料的內(nèi)聚力,使集料間嵌鎖牢固,提高混合料的高溫穩(wěn)定性和強度。同時,混合料中增加TF 聚脂纖維,能夠提高瀝青混合料與石料的粘附性,具有一定的防水性,是一種值得推廣的伸縮縫局部修復方法。
此外,對于鋅鐵皮伸縮縫的軟性填料老化脫落時,可在清除原縫隙泥土后,再填筑新填縫料;鋼板伸縮縫的鋼板與角鋼焊接破裂、梳齒斷裂的情況,應清除垢穢后重新焊牢。
廈門市某大橋始建于上世紀九十年代,日通行能力50000 輛,行車時速80 公里/時。該橋梁車流量大、車速快,維修困難較大。為了能夠在最短的時間內(nèi),將破損的伸縮縫修復完成,排除安全隱患并盡早開通,修復方法采用快硬鋼纖維砼修補法,鋼板覆蓋養(yǎng)生的方法。
硬硫鋁酸鹽水泥;細集料采用平均粒徑0.35~0.48mm,含泥量<2%的中粗砂;粗集料采用5~20mm,含泥量<1%,質(zhì)地堅硬的碎石;選用長度30mm、當量直徑0.60mm,強度≥380MP 的鋼纖維。
鋼纖維混凝土的配合比設計,需考慮抗折強度和抗壓強度雙控標準要求,抗折強度6.5MPa,抗壓強度40Mpa,配合比設計為:水:水泥:砂:碎石=0.4:1:1.19:2.92,每立砼需水175kg、水泥438kg、中砂522kg、碎石1279kg,鋼纖維體積占比1.0%~2.0%。
鋼纖維混凝土拌和采用滾動式攪拌機,在拌和時,為避免鋼纖維混凝土結(jié)團,每次的攪拌量不宜超過攪拌機額定攪拌量的80%,并確保鋼纖維分布均勻。拌和工藝采用先干后濕的方法,投料順序為先粗集料再投入鋼纖維并干拌1min;投入細集料、水泥,干拌1min。鋼纖維拌和時,應分三次投入,待全部料投入后,重拌2~3min,最后加入水,濕拌1min。為避免濕纖維結(jié)團,鋼纖維混凝土的總攪拌時間不可超過6min。在拌和過程中,一旦發(fā)現(xiàn)鋼纖維結(jié)團,要立即剔除,否則會影響混凝土的質(zhì)量。
由于鋼纖維混凝土的流動性相對較差,邊角處容易產(chǎn)生蜂窩,所以纖維混凝土的澆筑和振搗過程,是施工的重要環(huán)節(jié),對鋼纖維混凝土的整體性和致密性有著直接影響。施工時,先用搗棒搗實邊角部分,板角采用插入式振動器振搗,再利用夯梁板來回整平。由于鋼纖維直徑較粗且易冒出路面,所以,在混凝土面層抹平過程中,要將其及時清除,以防行車安全。
在鋼纖維混凝土澆搗完成并壓平后,為保證伸縮縫的維修質(zhì)量,可采用厚度為5mm 的鋼板,焊接在原伸縮縫型鋼上。為避免行車突跳或輪胎被割損,引發(fā)安全事故,鋼板的迎車方向側(cè),需做削坡處理。24 小時后撤除鋼板。
修補后近4 年時間以來,未發(fā)生二次病害,經(jīng)濟和社會效益顯著,效果良好。
橋梁伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)非常重要的組成部分,一旦遭受破壞,不僅影響橋梁的使用壽命,而且極易引發(fā)安全事故。重視并解決橋梁伸縮縫的病害問題,確保橋梁的使用功能,是工程建設的基本質(zhì)量方針要求,也是廣大橋梁建設者的基本責任。因此,有必要對橋梁伸縮縫的破壞形式進行總結(jié),創(chuàng)造行至有效的修復方法,保障行車安全,延長橋梁的使用壽命。