九江长江大桥公路桥正桥维修加固施工技术

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摘要 九江长江大桥公路桥正桥维修加固项目工程量大、工期长，新技术、新工艺、新设备、新材料的应用非常广泛，其施工技术在维修加固领域具有典型意义。

关键词 维修加固碳纤维布防锈浸渍剂纵梁垫层钢横梁

1桥梁病害简介

九江长江大桥是一座公铁两用桥，上世纪90年代中期建成。其中公路桥由于承受了超负荷的作用，遭受了自然的侵蚀、车辆对桥面结构的撞击、船舶对桥墩的撞击，经过15年左右的运行，已经出现诸多较为严重的局部病害。2007年5月业主委托勘测设计单位对全桥进行健康普查，正桥病害主要集中在：⑴行车道板陶粒混凝土碳化、开裂、脱落；⑵纵梁砂浆垫层破损、脱空；⑶伸缩缝处钢横梁加劲肋根部裂纹。

2加固设计方案

2008年5月针对以上几种主要病害，设计单位设计采用有限元分析、数理统计等科学方法提出以下处理方案：⑴在交通管制、原沥青路面洗刨等卸载条件下，行车道板下表面粘贴碳纤维布封闭、补强，同时桥面新铺钢纤维混凝土和SMA-16沥青混凝土；⑵行车道板下表面裂缝采用灌缝、封缝处理；⑶纵梁砂浆垫层换填钢板，灌注粘钢胶；⑷钢横梁裂纹采用钢构件高栓连接改变其传力途径，消除应力集中。

后由于桥面交通管制方案未获通过，卸载施工条件不具备，设计方取消了大部分碳纤维布粘贴和灌缝、封缝施工，改为在行车道板表面涂刷防锈浸渍剂，只对局部进行碳纤维布加固。

3施工难题

3.1施工作业区位于行车道板下表面和铁路线上方，施工平台设计既要能满足施工需要，同时又要能保证铁路营业线运行安全；

3.2 九江长江大桥公路桥现今每天车流量为12000～15000辆，而行车道板厚度仅为14cm，下方即为京九大动脉、运输繁忙，行车扰动非常大，如何在公铁行车扰动状态下组织施工并达到设计要求和病害处理的目的；

3.3 对于桥梁维修加固施工，现今只有交通运输部的《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008），指导施工的规范、标准比较欠缺，在组织规模流水作业过程中，如何根据实际情况修正、补充已有的施工工艺、方法。

4施工方案及方法

4.1施工平台设计

施工平台设计需要解决两个阶段的问题：一是施工平台在搭设过程中的安全防护，二是搭设完成后要能保证施工安全。同时还要考虑作业面相当狭窄，构成施工平台的构件一定要自重轻，便于人工装拆。此外经济、节约也是因素之一。

原投标施组采用吊挂钢管支架方案，根据原设计交通管制方案，全桥先平行施工0#～3#跨和6#～9#跨，然后倒用至3#～6#跨和9#～11#跨，共需钢管约为600t。进场后，经过3次讨论研究，认为钢管支架方案吨位重、可靠性一般，对于项目严峻的安全形势来说风险性仍然很大，需要重新设计。而作业面唯一能够利用的就是纵梁下翼缘板，受此启发，最终施工平台构成如下：

利用公路桥纵梁下翼缘吊挂专用夹具（见图1），横向布置2［5分配梁，5cm杉木板满铺形成平台；在平台下方布设两道安全网作为施工支架搭设的安全防护；在木板上铺设阻燃型篷布，既防火，又可以防止纵梁垫层改造过程中凿除的砂浆落入铁路面，且重量仅为钢管支架的1/6。

图1专用夹具图

4.2碳纤维布粘贴施工

原设计碳纤维布粘贴工程量为39750m2，设计变更取消此项施工，后三大拱拱内行车道板出现脱落，业主决定对破损严重的行车道板进行局部加固，竣工工程量为5185m2。

4.2.1材料介绍：碳纤维布是桥梁加固用纤维复合材料的一种，具有抗拉强度高、自重轻、厚度小、免其它搭接材料等特点，适用于各种构件表面（梁、柱、通风筒、管道、墙体）的补强及封闭。一般分为两个等级。与之配套的胶黏剂按照加固结构的重要程度分为A级胶与B级胶，前者比后者性能指标高一级，用于重要结构或构件的加固；按照用途可分为三种：一种是底胶CFP（主要作用是增强混凝土粘结面强度的同时提高碳纤维布与混凝土之间的可粘结性），一种是修补胶CFE（作用是找平并修补混凝土表面的缺陷），一种是浸渍胶CFR（作用是粘结碳纤维布）。

4.2.2品牌选择及进场检验：九江桥项目采用日本进口的“东丽牌”碳纤维布和“小西”牌配套胶，均属于高端产品，价格高昂，其技术指标符合国家规范和设计要求的Ⅰ级布和A级胶标准。碳纤维布500mm宽、100m长为一卷，小西胶型号分别为：底胶E810LS，修补胶E2500S+骨料（滑石粉），浸渍胶E2500S。

进场后碳纤维布按照每10000m2作为1组、每组取5个试样送检。碳纤维布试样规格为200×200 mm，试样必须在同一批进场材料的不同卷中分别取得；配套胶每组分别取底胶2.0Kg、修补胶2.0Kg浸渍胶3.0Kg。一般送检周期为35天。

4.2.3施工工艺流程：见图2。

4.2.4施工注意事项：⑴原混凝土面打磨去碳化层、露出新鲜砼面，且对错台处用“固牢特”牌水泥基修补材料进行过渡化处理；⑵浸渍胶涂刷厚度要均匀，防止空鼓出现；⑶碳纤维布及胶黏剂价格非常高，为节约成本，材料消耗控制也非常重要。一般混凝土面底胶0.2Kg/m2，修补胶、浸渍胶0.8Kg/m2。

4.2.5技术标准：⑴空鼓率≤5%，采用小锤敲击法检查；⑵纵向搭接长度≮10cm，横向搭接≮5cm；⑶粘贴位置及数量符合设计要求；⑷若有规定现场还需进行正拉粘结强度试验，验证整体粘贴质量。⑸表面防腐采用普通P・O325水泥加801建筑胶搅拌均匀刷涂。

4.2.6施工照片：见图3。

图2粘贴碳纤维布工艺框 图3 粘贴碳纤维布

4.3防锈浸渍剂施工

设计变更取消行车道板粘贴碳纤维布后，改为涂刷防锈浸渍剂，竣工工程量为27737m2。

4.3.1材料介绍：防锈阻锈剂具有在混凝土的孔隙中通过气相和液相扩散到钢筋表面形成吸附膜，从而产生阻锈作用的特点，环保、高效，不影响钢筋长期耐久性能。它可以直接涂刷在钢筋和混凝土表面，它将渗进混凝土中，吸附于钢筋表面，形成一层钝化的保护膜，对钢筋阴阳两级同时进行保护。对已发生锈蚀或未发生锈蚀的钢筋混凝土结构均可进行保护，阻止因氯离子、碳化或杂散电流等各种原因造成的钢筋锈蚀。

4.3.2品牌选择及进场检验：九江桥项目选择瑞士“西卡”牌防锈浸渍剂，属于高端产品，价格高昂，其物理性能为：渗透深度40～80mm，密度（20°）约1.13kg/l，粘度（20°）约25mPas.s，PH值约11。目前防锈浸渍剂国家还没有统一的检验标准。

4.3.3施工工艺流程：基面打磨基面修补涂刷第一遍涂刷第二遍涂刷第三遍基面洒水。

4.3.4施工注意事项：施工方法有喷涂、刷涂两种，鉴于桥上大风影响，在对比了两种方法后更倾向于选择刷涂，涂刷完成后隔一天用清水湿润表面，促进其渗透。

4.3.5技术标准：主要技术控制指标为单位面积浸渍剂用量，需达到300～400g/m2；西卡防锈浸渍剂渗透作用一般要在5个月左右完成，可在其完成后委托厂家进行渗透深度试验；条件不具备时，可在涂刷1个月后委托厂家进行阶段渗透深度试验。

4.3.6施工照片：见图4。

图4 喷涂钢筋防锈浸渍剂 图5 封缝工艺框图

4.4 封缝、灌缝施工

陶粒混凝土行车道板下表面裂缝密集，采用封缝、灌缝措施进行处理，竣工工程量为灌缝3337m。

4.4.1材料介绍：封缝、灌缝施工所用的封缝胶、灌封胶均是采用低黏度环氧树脂、高聚物乳液等配以各种添加剂、活性助剂改性而成。由于原材料组成比例不一，其使用范围有所不同，封缝胶一般用于结构裂缝宽度≤0.1mm的封闭处理，灌缝胶一般用于结构裂缝宽度＞0.2mm的封闭处理。

4.4.2品牌选择及进场检验：九江桥项目选择湖南“固特邦”牌JN-F型封缝胶、JN-L型低粘度灌封胶，属于国产一线产品，价格适中，其技术指标符合国家规范和设计要求。进场后每种胶取一组试样2.0Kg送检。一般送检周期为35天。

4.4.3.施工工艺流程：见图5、6。

图6 灌缝工艺框图图7 低压灌注灌缝胶

4.4.4施工难点：灌缝前密封性检查非常关键，否则施工中容易出现 “灌不进”现象。

4.4.5技术标准：目前灌缝还没有统一的技术标准，一般要求现场采取钻芯取样的方法来判断裂缝内部是否密实。

4.4.6施工照片：见图7。

4.5 纵梁垫层施工

行车道板与纵梁之间采用砂浆垫层连接，已出现大量垫层脱落、破损情况，采用在破损处填塞钢板、四周封闭灌注粘钢胶的方法进行加固。竣工工程量为29.2t，1400块钢板。

4.5.1材料介绍：纵梁垫层施工所用的灌注粘钢胶系A、B两组份纳米增韧环氧树脂类液态灌注胶。主要用于桥梁粘钢加固、外包钢加固以及需高强度粘结的灌注施工；钢板型号采用Q235c。

4.5.2品牌选择及进场检验：九江桥项目选择湖南“固特邦”牌JN-M型结构灌注胶，属于国产一线产品，价格适中，其技术指标符合国家规范和设计要求。进场后每种胶取一组试样2.0Kg送检。一般送检周期为35天。

4.5.3施工难点及对策：⑴垫层厚度变化范围为3～8cm，要保证1～3mm灌胶间隙，钢板厚度选型达十几种，实际施工不可能；⑵垫层四角高差均可能不同，钢板机加工费时、费力，且费用昂贵；⑶原交通管制方案未获批准之后，在公铁扰动下，封边难以实现，灌胶困难。经过各方以及项目部内部集思广益，最后选定3.8、5.0、8.0cm三种规格的钢板，在刨床上铣刨加工，得到各种尺寸；封边时桥面相应部位实行局部交通管制；环氧树脂聚合物加海绵条填塞弹性封边。逐一解决了以上几个难题。

4.5.4施工工艺：见图8。

4.5.5施工照片：见图9、10。

图8 垫层改造施工流程图

图9 钢垫块填塞 图10 压胶完成

4.6钢横梁改造施工

设计采用在原钢横梁节点上打孔，铲除铆钉，施拧高强度螺栓安装新增钢构件的方法进行加固。

4.6.1材料介绍：采用的钢板和角钢材质均为16Mn。

4.6.2施工难点：⑴钢构件制作精度要求非常高，且要喷铝处理；⑵桥上安装空间狭小，给施工增加了难度。

4.6.3施工工艺：见图11。

4.6.4施工照片：见图12～14。

5结语

九江长江大桥公路桥正桥维修加固竣工结算约为2200万，在桥梁维修加固领域属于较大项目，病害种类及处理方案多种多样，大多数没有成功的施工经验可以借鉴，需要精心组织、配备精干力量才能实现项目初衷，基于对今后此类项目提供一定借鉴，在施工组织上应做到以下几点：

5.1 在经营策略上重视维修加固，其利润丰厚，大有可为，可视为朝阳产业；

5.2 维修加固项目规模小、周期短，应成立专业施工队伍，管理、技术人才相对固定；

5.3 施工标准化、规范化，收集整理各种维修加固施工工艺及作业指导书，强化其专业性、技术性，同时开展各种不同条件下的实验研究；

5.4 定期组织人员学习交流，把握维修加固行业的发展趋势。

图11 钢横梁加固工艺流程图图12测量钢构件喷铝厚度

图13 专用机具铲除元结构铆钉图14节点改造完成

参考文献

［1］《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008），中交第一公路勘察设计研究院有限公司，人民交通出版社，2008年

［2］《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008），中交第一公路勘察设计研究院有限公司，人民交通出版社，2008年

［3］《九江长江大桥公路和铁路正桥检测报告》，中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，2007年

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