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桥梁防撞墩水铣及挂网喷锚快速修复工艺在南三环大修工程中的应用

时间:2020年06月22日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

摘要:防撞墩快速修复是减轻桥梁安全隐患和提高桥梁防撞能力的一个主要工程措施。本文以2018年南三环大修工程中第二标段洋桥和赵公口桥混凝土防撞墩修复工程为例,开展了夜间施工环境下桥梁防撞墩水铣及挂网喷锚快速修复工艺的研究。介绍了高强钢丝绳网片+高

  摘要:防撞墩快速修复是减轻桥梁安全隐患和提高桥梁防撞能力的一个主要工程措施。本文以2018年南三环大修工程中第二标段洋桥和赵公口桥混凝土防撞墩修复工程为例,开展了夜间施工环境下桥梁防撞墩水铣及挂网喷锚快速修复工艺的研究。介绍了高强钢丝绳网片+高性能砂浆喷锚快速修复工艺的原理、设备技术参数、材料性能指标以及工艺流程。

  关键词:桥梁防撞墩;挂网锚喷;高性能砂浆;快速修复

桥梁工程

  引言

  桥梁防撞墩是桥梁上部结构的重要组成部分,随着城市中桥梁运营时间的不断增长,防撞墩经年复一年的日晒雨淋、冰雪冻融,逐渐产生裂纹、剥落、空鼓等不同程度的损坏,不仅影响城市环境的美观而且给桥梁带来安全隐患。对桥梁防撞墩进行修复且在较短时间节点进行科学修复,是摆在设计和施工单位面前的一个难题。

  桥梁工程论文范例:混凝土裂缝对高速公路桥梁工程的病害及防治措施

  目前国内桥梁施工维修工程中,多采用传统的人工手锤方式对防撞护墩损坏空鼓进行排查,针对空鼓部位,在电镐剔凿的基础上进行结构补强,随后再对防撞墩表面混凝土进行打磨并进行整体涂料喷涂。传统修复已经不能适应快速修复、安全环保、经济耐久的城市道路维护理念。

  其缺陷主要表现在:一是人工手锤工艺工效较低,大量工人占路施工、安全系数低;二是由于修复过程中需对空鼓部位进行剔凿,容易产生大量粉尘进而造成严重环境和噪声污染;三是人工处理不彻底,表面修复后易再次产生钢筋锈涨、混凝土脱落病害。因此,开展智能机械化、施工效率高、环保节能、无扬尘的桥梁防撞墩快速修复工艺的研究和使用具有重要意义。

  1工程概况

  北京市洋桥(1994)及赵公口桥(1988)自建成以来历经30余年使用,其防撞墩钢筋锈蚀、根部混凝土松散劣化严重,加之环卫车清扫及冬季除冰撒盐均作用于其根部,在反复冻融环境下,造成混凝土脱落、钢筋锈蚀溶胀,局部破坏面积达到70﹪以上,严重影响防护安全和外观视觉效果。为此,依托2018年南三环大修工程中第二标段洋桥和赵公口桥混凝土防撞墩修复工程开展工程实践,提出了桥梁防撞墩水铣及挂网喷锚的快速修复工艺,实现了洋桥和赵公口桥夜间混凝土防撞墩快速修复施工,达到了防撞护栏快速修复养护的效果。

  2工艺原理

  本工艺采用高强钢丝绳网片+高性能砂浆喷锚工艺进行防撞护栏表面修复,通过水铣机器人水枪喷出高压水射流,对防撞护栏表面进行铣刨处理,在剔除松散、浮浆、空鼓,露出新鲜混凝土面后,在表面锚固高强钢丝绳网片并进行高性能砂浆喷锚,在防撞护栏表面形成牢固而坚韧的保护层,进而达到防撞护栏快速修复的目的。

  3主要设备技术参数及材料性能指标

  3.1水铣设备

  本工艺采用的水铣设备为德国falch手持型小水铣机。

  3.2主要材料

  该工艺以高强钢丝绳网片+高性能砂浆的形式应用于洋桥及赵公口桥防撞墩迎撞面的加固,采用外挂2.5mm直径的钢丝绳网片,通过锚喷2.5cm厚高性能砂浆,提高钢筋保护层厚度,其主要材料包括:(1)高性能砂浆。高性能砂浆应采用无毒无害环保的聚合物材料,水灰比为0.14。(2)高强钢丝绳网片。高强度不锈钢丝采用优质结构加固用钢丝绳,其碳含量应小于0.15%,且硫、磷含量小于0.025%,同时其内部和表面应严禁涂有油脂。

  (3)界面剂。(4)封闭剂。根据GB50367—2013《混凝土结构加固设计规范》的相关要求,为提高面层耐环境因素作用的能力,在高性能砂浆表面应喷涂一层与该砂浆相适配的防护用封闭剂,封闭剂能有效防止随水迁移的氯离子锈蚀钢筋,并保护砂浆,抑制砂浆的开裂,使其有更好的耐久性。将封闭剂按预定的粉料∶胶液=1∶1.2的质量比配合好,搅拌均匀无颗粒状后方可使用。封闭剂性能应满足GB/T23445—2009《聚合物水泥防水涂料》的要求。

  4施工工艺

  防撞墩外表面水铣→局部修补→挂网→涂抹界面剂→锚喷砂浆→涂抹界面剂→锚喷砂浆→收面→养护→涂刷封闭剂工序进行。

  4.1防撞墩外表面水铣

  (1)采用水铣机对防撞墩顶面及内侧表面进行水铣,除去表面浮浆(厚1cm)、油污等杂质,露出新鲜混凝土表面。(2)水铣时操作人员严格设定水流压力及铣刨速度,防止水压过大和局部停留,避免对防撞墩造成深度切削铣刨。(3)为保证作业安全,防止水铣废料飞溅至桥下和减少施工噪音,分别在水铣设备后方及桥梁防撞墩外侧横梁上设立防护装置。(4)为防止水铣产生的废水乱流污染周边道路,采用沙袋围住施工区域,同时底面满铺彩条布,以对废水进行有效地收集及处理。

  4.2局部修补

  用小锤凿除现况空鼓、松散混凝土至坚硬混凝土面。对于外露钢筋存在锈蚀的,先用电动钢丝轮配合人工,用钢丝刷将其表面的氧化层清理干净,其表面露出金属光泽后涂刷阻锈剂,确保涂刷到位。

  4.3挂网

  (1)根据设计图纸要求将镀锌高强钢丝绳网片用切割机进行剪裁,用固定销将钢丝绳网片固定在防撞墩上。(2)装置固定销利用Φ6.0的钻孔机,在预定的固定销位置钻孔,植入抗剪钉作为支点,以开口销作为绳卡连接网片。抗剪钉的长度为50mm,直径为30mm,净埋深为40mm,间距为150mm。

  4.4喷涂界面剂

  在高性能砂浆喷涂前,需利用高压水清洗施工面并充分湿润混凝土层,待表面无明水后方可进行界面剂喷涂。

  4.5高性能砂浆锚喷

  (1)砂浆分2层锚喷,每层的压抹厚度不大于15mm,总砂浆厚度约为5cm。两层砂浆之间的锚喷时间间隔应以前一层砂浆初凝为准。(2)砂浆锚喷厚度,采用定制护栏外形轨道模具固定于网片外,每隔2m固定一道,喷涂达到设计厚度要求时,采用3m长刮杠沿固定轨道进行压抹收面。(3)砂浆压抹收光后0.5~4h内,对其进行养护,并应防止砂浆涂抹部位受到冲击。

  4.6养护

  高性能砂浆锚喷完成,待表面硬化后覆盖塑料薄膜进行保湿养护。在养护期间加固部位不能受到硬性冲击。

  4.7涂刷封闭剂

  待高性能砂浆收面1~2h,表面硬化后,需对其表面涂刷高性能砂浆封闭剂。施工时,均匀涂抹2遍,总量不小于0.4kg/m2。修复后涂刷完封闭剂的防撞墩。

  5质量控制与检查

  (1)施工过程中,应对每一道工序进行认真检查。(2)施工材料时,乳液先按用量的75%~80%用量搅拌,根据需要逐步增量,搅拌量每次不宜太多,控制在有效的操作时间内用完为宜。(3)禁止在日平均气温低于5℃的情况下施工。(4)喷涂施工为分段分层流水施工,待上层喷涂的乳液灰浆指触干燥后方可进行下层的施工。

  (5)砂浆压抹收光后30min至4h内,应进行养护,并应防止砂浆涂抹部位受到冲击。(6)界面剂的喷涂厚度应在1mm以下,须保证喷涂均匀,防止龟裂发生。(7)在高性能砂浆锚喷完后应对其施工面进行洒水养护,洒水养护的时间不少于3天,在养护期间应防止加固部位受到硬性冲击。

  结语

  桥梁防撞墩的裂纹、剥落、空鼓等损坏不仅给桥下过往车辆及行人的通行带来了极大安全隐患,而且难以保证桥上车辆的安全运行,影响交通系统的正常运行。然而国内对于混凝土防撞护栏的快速修复研究还处于起步阶段[1],为及时消除防撞墩损坏造成的桥梁安全隐患,防撞墩快速修复技术的研究越来越具有必要性和紧迫性。

  洋桥和赵公口桥混凝土防撞墩修复工程采用水铣及挂网喷锚快速修复工艺,较传统方法缩短了工期,提高了工作效率,节省了交通导改及管理费用;此外,该工艺水铣过程中无扬尘产生,水铣后,能去除表面浮浆及油污,基面足够粗糙,基面处理效果好,空鼓位置水铣后明显,质量可控。该工程的建设和实施证明,该工艺的社会、经济效益显著,应用前景广阔,可为同类桥梁防撞护栏快速修补提供指导和借鉴作用。

  作者:李建涛李冰