1前言
桥面铺装是桥梁结构的重要组成部分,其功能主要是保护梁体整体部分行车道板不受车轮轮胎的直接磨毛,防止主梁遭受雨水侵蚀,并能对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用,用于满足行车安全舒适、提高桥面的耐久性和服务寿命.近年来,随着交通量和重型车辆的增加,越来越多的桥面铺装层损坏产生,主要表现为桥面铺装出现纵向、横向和斜向裂缝、坑洞、裂纹、起皮等病害.过度的铺装病害将导致铺装层迅速恶化,侵蚀性有害物质更快的渗透到下面的主体结构,引起梁体耐久性下降,缩短桥梁寿命,严重时可能造成难以补救的重大事故.
为避免铺装层病害持续发展造成桥梁主体结构损坏,替换既有桥梁原铺装层为钢纤维混凝能够有效的解决该问题.针对既有桥梁铺装层整体替换为钢纤维混凝土,如何安全、高质量、快速的完成并达到设计预期加固效果是需要解决的关键技术,中铁大桥局武汉桥梁特种技术有限公司组织技术骨干,通过九江长江大桥涉铁引桥桥面铺装层改造工程实践,不断试验、摸索、总结、提炼了一套完整的钢纤维混凝土桥面铺装施工工艺及质量管控措施,成功的运用于多项工程中,取得了较好的质量效果和经济效益.
2工法特点
(1)本工法在不造成既有桥梁主体结构受损的情况下,对产生病害的桥面铺装垫层进行整体更换.(2)本工法可采用换幅施工,通过对桥面交通进行适当管制,实现在不封闭交通的情况下施工,(3)本工法可确保新浇筑的钢纤维混凝土铺装层与既有T梁之间新老结构的牢固粘接力,确保新老结构的整体性.(4)本工法的实施需在既有桥梁铺装层凿除后进行,同时也可引申出既有铺装结构加铺钢纤维混凝土改造施工.
(5)本工法对钢纤维混凝土桥面铺装施工的工艺流程及施工质量控制进行了归纳总结,形成了一套完整的安全、质量管控体系.
3适用范围
(1)本工法适用于其他梁体结构形式、主梁为混凝土类材料的既有桥梁铺装层改造和更换项目.
(2)本工法适用于桥梁、公路、机场、工业等铺装层结构改造和更换项目.
(3)本工法钢纤维混凝土铺装尤其适用于对抗拉、抗弯、抗冲击强度、韧性、厚度等方面要求较高的工程项目.
4工艺原理
(1)钢纤维混凝土是一种由水泥、租细集料和随机分布的短钢纤维组合而成的复核材料,其具有良好的抗裂性、弯曲韧性、耐冲击等性能.钢纤维混凝土改善铺装层性能是通过在混凝土中掺入适量的短钢纤维,并在混凝土中均匀的呈现三维乱向分布,当桥面在车辆荷载压力作用下,水泥基料和钢纤维共同受力,使得每个方向都有增强和增韧的作用,能够有效的提高桥面铺装层的抗裂和抗冲击等性能,起到阻碍混凝土内部裂缝的产生和发展的作用,使得原本脆性的混凝土材料呈现很高的延性和韧性,以及优良的抗冻、耐磨性能.
(2)既有桥面铺装垫层拆除需要确保不对原梁体造成损伤,目前混凝土拆除一般可采用履带式破碎机,但其锤击冲击力较大,拆除过程中能够感觉到单跨桥梁有明显震感:采用静力切割设备单纯的切割分块并不能破坏结合面的粘接力,还是要通过履带式破碎机进行拆除,并且原混凝土铺装垫层厚度不易把握,切割设备不易掌握切割深度,易造梁体损伤.本工法既有铺装垫层拆除采用钢钉法拆除原理,通过对混凝土铺装垫层进行人工钻孔分块,然后插入钢钉插销人工斜打,最后利用挖机铲斗将各块混凝土铺装垫层翘起拆除.确保既有铺装垫层拆除过程中不对原梁体不造成损伤.
(3)新浇筑的钢纤维混凝土与既有桥面之间形成牢固结合是通过化学锚固和增强钢筋网原理实现.化学锚固是指在既有T梁翼缘板上钻孔、注入胶黏剂、植入钢筋,待胶黏剂固化后使钢筋锚固于基材,增强钢筋网是指在铺装层厚度内绑扎钢筋网,钢筋网的横向、纵向钢筋与化学锚固钢筋连接,通过此工艺使得确保了新旧结构结合面的结合力,桥面板
的整体性能得到有效的维护和保证.
5施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
钢纤维混凝土桥面铺装的施工流程如下.
图1钢纤维混凝土桥面铺装施工流程图
5.2操作要点
5.2.1既有铺装垫层拆除
(1)钻孔打眼
利用手持钻孔机对混凝土铺装垫层等间距钻孔打眼,注意钻孔深度不易太深,钻孔方向稍微倾斜于梁面,根据操作的舒适度倾斜角度30°即可,孔径和孔位间距可根据实际情况调整,施工现场采用25mm孔径,孔位间距20cm左右.
(2)布置钢钉
在打好的孔眼里,放入直径25mm的钢钉,并在钢钉两侧对称放入2个锥形插销,插销尖头朝下,利用铁锤打入,此时只需轻微打入即可,依次逐孔布置完毕.
(3)打入钢钉
人工利用铁锤,对钢钉及插销用力锤击至贯入度较小即可.
(4)拆除垫层
取出钢钉,然后通过履带式破碎机锤头端部插入钢钉布置处,用力起翘混凝土铺装垫层,可将铺装垫层混凝土块翘起达到拆除目的.
图2既有桥梁铺装层钢钉法拆除
5.2.2基面处理
为保证钢纤维混凝土与T梁基面具有良好的结合,需彻底清除基面浆皮、泥土、混凝土渣等,基面处理坚实平整粗糙,不得有积水、空鼓、开裂、起砂和脱皮等缺陷.具体施中,三日,二果,一由密工
(1)凿:基面的浮浆、浮磕、杂物要求全面凿除、清理,一般情况采用人工凿法进行,整体拉网式向前推进.
(2)扫:基面浮浆、浮碴及杂物清理完成后,人工用扫把进行全面清扫.
(3)吹:清扫完毕,用高压风吹去基面残留的灰尘.
(4)洗:对于有污溃的地方采用清水冲洗,并清扫干净,冲洗不得使表面积水.
图3基面处理
5.2.3测量放线
(1)设置标高控制点
根据桥梁的跨径和桥宽长度情况,每跨沿纵桥向按一定间距设一断面,每个断面插入一定数量长钢筋(L=50cm)设置控制点(至少包含3个控制点:中轴线、两侧边缘线),根据控制点在钢筋上和人行道侧板上标记该断面钢筋绑扎顶面和铺装层项面标高.
(2)弹墨线网格
根据断面上的中轴线控制点,利用墨斗弹出单跨中轴线,再在基面上横桥向沿中轴线向人行道边缘线方向按照间距15cm平行弹墨线,纵桥向从一端与中轴线垂直向另一端按照间距30cm平行弹墨线,定位放线出15X30cm大小的墨线网格.
图4测量放线
5.2.4植筋
(1)钻孔
根据放样弹出的15X30cm墨线网格,在网格节点按照间距30cm梅花型布置、标记植筋孔位并开始钻孔,如钻孔时孔位与梁内钢筋发生冲突,可对该处孔位适当调整.钻孔采用电钻钻孔,根据钻孔直径选择匹配的钻头,在钻杆上标记植入深度位置.
图5钻孔施工