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桥墩“病危”告急!碳纤维“紧身衣”、钢板“铠甲”、体外“强心针”,精准施救方案全揭秘!

发布于:2025-06-09 10:28:09 来自:施工技术/建筑施工 [复制转发]

桥梁轰鸣,车流不息,然而桥墩却在岁月与重压下悄然“患病”:大面积混凝土剥落、锈蚀钢筋触目惊心,承载力岌岌可危!面对这类“危重病号”,常规修补已无力回天,急需“外科手术”级的加固绝招。碳纤维布(CFRP)的“紧身衣”、钢板加固的“铠甲”、体外预应力的“强心针”,如何精准施救? 本期将聚焦三大核心加固技术的实战操作要点,手把手指导现场施工,让危重桥墩重获新生!

一、 精准诊断:加固前的“全面体检”是成功基石

加固绝非盲目上阵!  在挥舞“手术刀”前,必须对桥墩的“伤病”进行透彻检查:

  1. 损伤测绘:  使用裂缝观测仪、超声波检测仪、钢筋扫描仪等, 精确测绘裂缝宽度、深度、走向,混凝土剥落区域范围及深度,钢筋位置、直径及锈蚀程度。绘制详细的病害分布图。

  2. 强度评估:   采用回弹法、钻芯法(按JTG/T J23-2024规范取样)检测既有混凝土实际强度。

  3. 钢筋探查:   重点查明主筋、箍筋位置、数量、保护层厚度及锈蚀损失率(必要时局部凿开验证)。

  4. 承载力验算:  根据检测数据,依据《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2024)进行结构验算, 精确判定承载力缺口,确定加固目标。

  5. 方案选定:  综合病害类型、程度、加固目标、施工条件(如空间、交通影响)及成本,科学选择单一或组合加固方案。 方案必须经专业设计单位复核确认。

     

二、 碳纤维布“紧身衣”:轻质高强的“修复术”

适用于:  提高抗弯、抗剪承载力,约束裂缝发展,增强墩柱延性。尤其适合空间受限、需快速施工、避免过多增重场景。

核心施工流程与生死要点:

  1. 基面处理 - 成败关键!

    • 彻底凿除:   使用电动工具(如角磨机、凿毛机)彻底清除剥落、酥松、劣化的混凝土,直至露出坚实基层。

    • 断面修复:   采用高强修补砂浆(符合设计要求)将缺陷部位修补平整、恢复断面轮廓。

    • 钢筋除锈:   对暴露的钢筋进行彻底除锈(喷砂或动力工具),达到St2.5级或以上,并涂刷阻锈剂。

    • 棱角打磨:   所有直角边缘打磨成半径≥20mm的圆角(防止CFRP应力集中剥离)。

    • 表面打磨:   对加固区域混凝土表面进行   全面打磨,去除浮浆、油污,露出清洁、新鲜的骨料面。   最后用无油压缩空气或吸尘器彻底清理粉尘。

  2. 涂刷底胶 - 增强“粘接力”

    • 环境把控:   严格按产品说明书控制环境温度(通常5℃-35℃)和湿度(通常<85%)。混凝土表面应干燥。

    • 均匀涂刷:   将配套底胶按规定比例混合并充分搅拌,   用滚筒或毛刷均匀涂刷在处理好的基面上,确保无漏涂、无流淌。   指触干燥后方可进行下一步。

  3. 粘贴碳布 - “穿紧身衣”

    • 裁剪浸渍:   按设计尺寸精确裁剪碳纤维布。将配套浸渍树脂按规定比例混合并充分搅拌。   将碳布平铺在隔离膜上,用滚筒或刮刀   充分、均匀地浸润树脂(以刚好浸透、表面略有光泽、无干丝白点为佳)。

    • 精准定位:   将浸渍好的碳布   精准覆盖在设计位置。

    • 滚压排气:   立即使用专用除泡滚筒(或刮板),   沿纤维方向由中间向两端、或由一端向另一端用力、多次滚压,彻底排除气泡,确保碳布与混凝土紧密贴合,无空鼓。   多层粘贴时,重复此步骤,并确保上层粘贴在下层指触干燥后进行。

  4. 表面防护 - 穿上“防护服”

    • 涂刷防护:   在粘贴好的碳布表面   均匀涂刷一层配套的防护树脂或设计要求的防火、耐候涂层。

三、 钢板“铠甲”:刚劲有力的“外骨骼”

适用于:  大幅提高抗弯、抗剪承载力,刚度提升显著,尤其适合承载力缺口较大、需快速强力加固的场景。

核心施工流程与生死要点:

  1. 基面处理 & 钢板处理 - “双面打磨”

    • 混凝土基面:   同CFRP基面处理要求(凿除、修补、除锈、打磨、清洁),要求更高,平整度需满足钢板贴合要求。

    • 钢板处理:   钢板按设计尺寸精确下料、钻孔(如需)。   钢板粘贴面   必须进行喷砂除锈处理,达到Sa2.5级标准,呈现均匀金属光泽,   并在规定时间内(通常4小时)完成后续工序或涂刷临时保护剂。

    • 预安装:   对处理好的钢板进行预安装定位,检查与混凝土表面的贴合度,必要时进行修整。

  2. 配胶涂胶 - “粘合剂的精确调制”

    • 严格配比:   按结构胶粘剂产品说明书   精确称量A、B组分,使用机械搅拌器充分搅拌至色泽均匀(通常2-3分钟)。

    • 均匀涂抹:   将搅拌好的胶粘剂   用抹刀或专用涂胶设备,均匀涂抹在处理好的混凝土表面和钢板粘贴面上。   胶层厚度宜控制在2-5mm,中间厚边缘稍薄,呈锯齿状条纹更佳。

  3. 粘贴固定 - “铠甲合体”

    • 迅速就位:   将钢板   迅速对准位置粘贴到混凝土表面。

    • 强力加压:   立即通过   预先设计的锚栓(化学锚栓或高强膨胀螺栓)施加压力临时固定钢板。   在锚栓紧固前,用锤击钢板(垫木块)或专用工具敲击,   确保胶层密实、排除空气。

    • 加压固化:   在胶粘剂初凝前,   通过螺栓紧固、千斤顶顶推或设置临时支撑等方式,对钢板施加均匀、持续的压力(通常0.2-0.3MPa)。   压力保持直至胶粘剂达到足够强度(按说明书要求)。

    • 锚固可靠:   锚栓的钻孔、清孔、注胶(化学锚栓)、安装   必须严格按产品工艺及设计要求执行,确保锚固力。   锚固深度、间距、边距是关键控制点!

  4. 封边防腐 - “密封铠甲缝隙”

    • 封闭边缘:   钢板边缘与混凝土之间的缝隙,   必须使用结构胶或专用修补胶泥进行可靠封闭,防止水汽侵入。

    • 全面防腐:   对钢板外露表面及锚栓头   进行彻底除锈、清洁后,涂刷设计要求的防腐涂料(如环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+聚氨酯面漆)。

四、 体外预应力“强心针”:主动加固的“强心剂”

适用于:  显著、主动地提高桥墩抗弯承载力,改善应力状态,减小裂缝宽度或抑制裂缝发展。适用于需要大幅提升承载能力或改善使用性能的桥墩。

核心施工流程与生死要点:

  1. 锚固块/转向块施工 - “力量根基”

    • 精确定位:   根据设计图纸,   在墩身或墩帽上精确放样锚固块和转向块的位置。

    • 基面处理:   彻底凿毛安装接触面混凝土,   露出坚实骨料,清洁无尘。

    • 钢筋连接:   将锚固/转向块内的预埋钢筋或锚筋   与墩身原有钢筋可靠焊接或采用专用连接器连接。

    • 立模浇筑:   支设牢固模板,   浇筑高强度微膨胀混凝土(通常≥C40),   确保振捣密实,养护充分。   这是体外索的根基,   质量至关重要!

  2. 钢束安装 - “植入筋络”

    • 下料穿束:   按设计长度精确下料体外预应力钢绞线(或钢束)。   使用卷扬机等设备   小心穿过预设的转向块或导管,避免损伤PE护套。

    • 锚具安装:   在钢束两端   正确安装工作锚板、夹片等锚固组件。

  3. 张拉与锚固 - “注入强心剂”

    • 设备标定:   张拉千斤顶及压力表   必须经法定计量机构配套标定合格,且在有效期内。

    • 分级张拉:   严格按设计张拉力顺序(通常0→10%σcon→20%σcon→100%σcon)和持荷时间要求,   进行对称、分级张拉。   采用应力控制为主,伸长值校核的双控方法。   实测伸长值与理论值偏差应控制在±6%以内,否则必须暂停查明原因!

    • 可靠锚固:   张拉至设计力值并持荷稳定后,   在千斤顶顶压作用下(若需)将工作夹片打紧锚固。   然后缓慢卸除千斤顶。

    • 即时防护:   对裸露的钢绞线端头及锚具   立即涂抹专用防腐油脂,并安装防松装置和防护罩。

  4. 防腐与转向装置 - “保护生命线”

    • 全段防护:   确保体外索全长(特别是转向块接触部位)PE护套完好无损。   轻微破损须用专用修补材料修复。

    • 减振防摩:   在转向块处,   钢束必须通过专用高密度聚乙烯(HDPE)导管或设置减振装置,   保证平顺转向,避免局部挤压磨损。

    • 整体防护:   根据设计要求,可能需要在体外索外增设整体防护套管或涂刷防火涂料。

五、 术后“监护”:加固效果的“硬指标”

加固施工完成,绝非终点! 严格的质量检验与长期监测是确保“手术”成功的最后保障:

  • CFRP/钢板:   采用小锤敲击检查空鼓率(规范通常要求≤5%且单处面积≤100cm2),必要时辅以红外热像或超声波检测粘结质量。   测量粘贴范围、层数、搭接长度是否符合设计。

  • 体外预应力:   全面检查锚固区混凝土有无裂缝,锚具夹片是否齐平、有无异常。   测量最终有效预应力值(必要时采用传感器或频率法)。   检查防护系统完整性。

  • 长期监测:   在加固区域设置观测点,定期监测裂缝变化、变形(沉降、倾斜)及关键部位应力应变(如体外索力)。   建立档案,持续跟踪桥梁健康状况。

危重桥墩的生死救援,依赖于精准的诊断、科学的方案和一丝不苟的施工!  碳纤维“紧身衣”、钢板“铠甲”、体外“强心针”,各有千秋,关键在于对症下药,严控每一道生死攸关的工序细节。 唯有将规范刻入骨髓,将责任扛在肩头,方能赋予伤痕累累的桥墩第二次生命,保障大动脉的安全畅通!

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