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鋼纖維砼在橋面損壞修復(fù)中的應(yīng)用摘要:本文針對(duì)高速公路橋面砼鋪裝層的破損問題,經(jīng)過多方案反復(fù)地摸索修復(fù)工藝,最終采用鋼纖維砼結(jié)構(gòu)修復(fù)橋面鋪裝層,取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞:橋梁工程;公路養(yǎng)護(hù);橋面修補(bǔ);鋼纖維砼;應(yīng)用0前言鋼纖維砼(SFRC)是一種性能優(yōu)良的新型筑路材料,即在普通的砼中加入鋼纖維所形成的高性能混合料。由于鋼纖維的摻入,顯著地提高了砼抗折強(qiáng)度、抗沖擊韌性、耐久性、抗疲勞性能等,使得屬于脆性材料的砼轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂辛己盟苄缘牟牧稀R虼?,鋼纖維砼在橋面工程和路面工程應(yīng)用可以明顯減薄厚度。根據(jù)我省溫家圳至厚田高速公路部分橋面鋪裝層損壞情況分析,主要原因之一是由于橋面標(biāo)高受到限制,鋪裝的橋面砼厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,經(jīng)不起車輪的沖擊和碾壓,造成了局部的破碎,嚴(yán)重的還導(dǎo)致預(yù)制或懸澆箱體外露。以下介紹采用鋼纖維砼結(jié)構(gòu)修補(bǔ)超薄橋面鋪裝層的施工工藝。1工程概況1.1溫家圳至厚田高速公路簡(jiǎn)介溫厚高速公路是國道主干線上海至瑞麗公路在江西境內(nèi)的一段,是按平原微丘區(qū)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的一條全標(biāo)準(zhǔn)高速公路,全長(zhǎng)35.5Km,1999年2月建成通車。路線途經(jīng)南昌市新建、南昌、進(jìn)賢三縣,橫跨贛江、撫河等河流,路基寬28m,路面寬23.5m,雙向四車道,瀝青砼路面厚15㎝,全線共有橋梁29座,合計(jì)6355.73m,其中特大橋4209.6m,大橋1469.56m,橋梁里程約占公路總里程的1/6,橋面結(jié)構(gòu)為8㎝鋼筋砼橋面鋪裝層+4㎝瀝青砼面層。1.2橋面病害狀況溫厚高速公路龍王廟特大橋、崗上高架橋、張家鐵路跨線橋等橋面在通車營運(yùn)一年后,相繼出現(xiàn)了局部較嚴(yán)重的早期損壞:橋面的瀝青砼及橋面鋪裝砼出現(xiàn)了多處網(wǎng)狀龜(碎)裂,并伴有唧泥現(xiàn)象,最后發(fā)展成為坑槽。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看分析,橋面破損處存在的主要問題表現(xiàn)為:局部橋面鋪裝層砼厚度不足8㎝,最薄的僅4㎝左右;鋪裝層的砼粗骨料分布不均勻,局部砼的實(shí)際強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致橋面鋪裝層砼被壓碎;部分橋面有積水現(xiàn)象,瀝青砼長(zhǎng)時(shí)間被水浸泡,遭到損壞,出現(xiàn)坑槽;而重車在坑槽中行駛,使鋪裝層受到瞬間荷載沖擊,加速了鋪裝層的損壞。2病害常規(guī)處理及存在的問題2.1應(yīng)急修復(fù)為了緩解橋面損壞對(duì)車輛通行的壓力,將已破損的砼鑿除、清理干凈,然后攤鋪瀝青砼,碾壓后即可通車。此辦法臨時(shí)解決了雨季道路行車安全問題,但修復(fù)的橋面通過重車沖擊擠壓,很容易產(chǎn)生橋面擁包,鋪裝層砼碎裂繼續(xù)擴(kuò)展,甚至出現(xiàn)新的橋面坑槽。2.2橋面中修在雨季過后,養(yǎng)護(hù)所組織力量,按原施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行橋面維修:即對(duì)病害部位進(jìn)行清理后按原設(shè)計(jì)布置鋼筋網(wǎng),澆筑40級(jí)橋面鋪裝層普通砼;在砼達(dá)到強(qiáng)度后,再攤鋪面層瀝青砼。中修通車后,由于局部橋面鋪裝層較薄,鋪裝層砼與梁頂砼不能整體受力,故修補(bǔ)的橋面砼在重車荷載作用下,不久又出現(xiàn)碎裂現(xiàn)象,瀝青砼橋面又出現(xiàn)了坑洞。3采用鋼纖維砼結(jié)構(gòu)修補(bǔ)3.1修復(fù)方案設(shè)計(jì)3.1.1方案選擇常規(guī)處理方案不能有效地解決問題,公司組織技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)勘察分析后,認(rèn)為主要是橋面鋪裝層太薄,砼抗壓、抗折強(qiáng)度不夠高及新老砼的粘結(jié)力不強(qiáng)等原因。眾所周知,鋼纖維砼在工程應(yīng)用中,可以提高超薄砼的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度,具有抗沖擊韌性和耐久性,因此,在不能改變橋面鋪裝厚度的情況下,為提高橋面鋪裝層砼的抗壓、抗折強(qiáng)度和新老砼的粘結(jié)力,采用了鋼纖維砼方案。3.1.2原材料選擇選用直徑為0.5㎜,長(zhǎng)度為25㎜,抗拉強(qiáng)度為550MPa的波型鋼纖維,用量按體積的1%摻入。為了確保砼和易性,采用粗集料不大于20㎜的碎石。水泥選用42.5級(jí)。3.1.3拌和設(shè)備選擇為了使鋼纖維砼拌和均勻,選用臥式強(qiáng)制式攪拌機(jī)。3.1.4施工配合比試驗(yàn)(見表1、表2)表1水水泥砂碎石鋼纖維0.3511.1921.9800.147表2抗折強(qiáng)度試件編號(hào)齡期(d)抗折強(qiáng)度(MPa
)強(qiáng)度平均值(MPa
)1286.226.212286.153286.27抗壓強(qiáng)度試件編號(hào)齡期(d)抗壓強(qiáng)度(Mpa
)強(qiáng)度平均值(Mpa
)1354.2550.82348.873349.14由圖表可見,摻入鋼纖維后砼的抗壓及抗折強(qiáng)度大大超過規(guī)范要求。4施工工藝簡(jiǎn)介4.1鑿除原橋面破損區(qū),采用切割機(jī)切割邊線,新舊瀝青砼接合面與新舊橋面鋪裝層接合面應(yīng)錯(cuò)開10—20㎝,并做到切割面垂直。4.2切除原橋面鋪裝層鋼筋,保留外露鋼筋約15—20㎝。4.3將梁體頂面的砼表面拉毛,砼鋪裝厚度不足4㎝的應(yīng)將梁體表面砼鑿去一層。4.4清洗破損區(qū)后安裝鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)間距由原來的15×15㎝改為10×10㎝,與原有鋼筋焊接,使新鋼筋網(wǎng)與原鋼筋網(wǎng)形成一個(gè)整體。4.5澆筑高標(biāo)號(hào)鋼纖維砼,為了使早期強(qiáng)度提高,砼內(nèi)摻入適量的早強(qiáng)劑和防水劑。4.6覆蓋養(yǎng)生。4.7鋪筑瀝青砼面層。4.8修補(bǔ)標(biāo)線。5鋼纖維砼與普通砼修復(fù)效益比5.1維修成本比較(如表3)。單位:元/㎡表3修補(bǔ)方案普通砼修復(fù)鋼纖維砼修復(fù)基體砼26.8326.83鋼筋網(wǎng)60.3660.36鋼纖維030.72施工費(fèi)18.220.1交通維護(hù)7.6(7天)5.1(5天)瀝青層5050合計(jì)162.99193.115.2維修效果比較以龍王廟大橋(K31+150處)的兩次不同修復(fù)方法作比較(詳見表4)表4修補(bǔ)方案修復(fù)時(shí)間面積(m2)使用時(shí)間中間重復(fù)修補(bǔ)返修率現(xiàn)狀次數(shù)面積(m2)普通砼修復(fù)2000.7.1227434100%由于原修補(bǔ)區(qū)多處破壞,多次重修不能穩(wěn)定,2001年全部鑿除,并采用鋼纖維砼修補(bǔ)。2001.11.2136.110.82.2%一處與舊橋面瀝青砼接口處出現(xiàn)小坑槽(已修補(bǔ)),現(xiàn)仍在正常使用。5.3效益從表中可以看出,盡管鋼纖維砼的造價(jià)比普通砼提高了18.4%,但同時(shí)也提高了維修的質(zhì)量,從而大大減小了返修率,減少了維修成本。6結(jié)語2001年,公司組織力量采用此施工工藝先后對(duì)龍王廟特大橋、張家鐵路跨線橋、崗上高架橋及新村高架橋等幾座橋面鋪裝層厚度不足的橋面缺陷進(jìn)行了修復(fù),修復(fù)面積達(dá)到800多㎡,修復(fù)后的橋面
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