拱桥止水加固施工工艺

付克民（呼和浩特铁路局集宁工务段桥梁工程师）

王嘉裕（天津市佳力园桥梁工程师  联系电话15922092868）

关键词：软管止水施工，理化机理反应，碱化骨料，加固补强

内容提要：本文简单介绍了京包线K381+625拱桥止水加固病害机理，采用软管止水及加固处理病害施工方法，对处理同类病害问题提供借鉴

一、工程概况

京包线K381+625拱桥是北京至包头运输主干线，始建于1956年，于1991年出现拱顶开裂，同时在裂缝及施工缝出现漏水病害，2002年进行压浆封堵。2006年经设计施工，确定止水加固方案。

达到预期效果，裂纹发展尚未稳定的混凝土构筑物裂纹用此法后，需加固补强处理才可达到预期止水效果，否则易在处理部位以外发生力学重分布，使病害转移。

二、病害机理

该桥为京包线铁路病害桥，由于列车荷载及基础沉陷问题，在拱桥身侧壁出现受力引起规范性裂缝，由于裂缝出现拱桥身受力属力学再分配完成，即裂缝已进入稳定阶段。但拱桥内出现漏水及反浆碱化问题，顺裂缝出现流溢性白色碱化物。碱化物渗出说明墙身内含有未清洗骨料或选配时本身就属碱化性骨料，因此遇水发生理化机理反应，此种病害宜及时处理，可采用单向透水化工材料，使化学物质顺混凝土孔隙向内渗透，包围并抑制碱化骨料，限制其再生性化学反应。此类碱化骨料类似人体癌症，估且称之为“砼癌”，此癌病若不控制其在一年半内自身膨胀，最终出现原体积的2至3倍鼓胀，同时传染其他相邻骨料，几年内在混凝土构件内部膨胀，最终出现鼓胀性裂缝，并大面积剥落，宜引起极度重视，尽早处理

裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。

混凝土常常由于结构耐久性、化学腐蚀、使用荷载的增加以及设计施工上缺陷等原因，需要对结构进行补强加固，目前混凝土结构补强加固常用的方法主要有：粘钢加固、预应力加固、钢筋混凝土外套加固和外包钢加固等，然而这些补强加固方法不同程度地存在一些缺陷，除了常见的化学腐蚀问题外，象粘钢加固还具有增加构件自重，节点不易处理、施工困难等不足。按照设计图纸的要求，并考虑本项目实际施工操作的要求。

为此针对京包线K381+625拱桥构造特点及其裂缝产生的原因和可能出现的后果，我们对病害的整治方案进行了认真的分析、比较、筛选，最后认为科技含量较高的芳纶纤维加固技术

三、止水加固新材料选择

止水材料采用进口材料

裂缝灌胶采用BP IN Ⅱ裂缝灌注胶，此产品可快速封堵裂缝，无水时50分钟凝固，有水时可与水发生反应并形成坚固的泡棉状聚亚胺树脂，适用于动态裂缝

结构加固材料采用芳纶纤维及相应包括底胶、整平材料和浸渍树脂等， 底胶涂布在构件表面，确保混凝土与纤维布及浸渍树脂之间有高度的粘接力。浸渍树脂的作用是将纤维布浸透，使之硬化，并与底胶粘结。

四、止水加固工艺

1．工艺特性

① 材料的运输无需重型机械

即使材料运输信道受限或施工场地条件恶劣也无妨，在狭小的作业空间（10cm左右）内也可施工。

② 作业工种少

不必多工种，，只需少数专业技术人员，可以高效施工。

③ 与混凝土结构的粘合性好

更适合形状和断面不规则的结构

④ 完工后结构增加荷载少

不会对补强建筑或基础产生附加荷载。

⑤ 补强后截面形状几乎不变

可以最大限度的利用空间。

⑥物理性能稳定，耐腐蚀性好

无需特别防腐处理，容易维护管理。

２．止水施工工法：

裂缝凿成契形槽，找到病害使水漫流。用切口软管顺裂缝置于契形槽内，用JB680平涂止水，同时将快速水泥沙浆涂上（可不平整），此时水仅顺管流下待12小时后外部干燥，干燥后涂JB610L，待10小时以上，涂JB6500L，涂JB6500L后喷洒石英砂，注入JB6800 填塞孔隙，72小时后涂外层水泥砂浆，使与原结构保持一样

　  

３．加固施工工法：

（1）、施工准备

a. 对进场的芳纶纤维布进行严格的质量把关，按规定进行抽检，质量合格方可使用；

b. 施工前应对粘贴部位混凝土的表面含水率及所处环境温度进行测量，若混凝土表层含水率＞4％或环境温度＜5℃，则应采取措施，在达到要求后方可进行施工；

（2）、对混凝土构件表面清理

a. 用钢丝轮角磨机清除混凝土表面的劣化层（剥离、蜂窝、浮浆、由于腐蚀或风化产生的水泥翻沫、脱模胶层、松散的混凝土碎屑、沥青等），并用空压机吹净，露出干净、结构坚实的表面；

b.对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现急剧凹陷或构件缺损的部位，用高强树脂修复平整或圆滑顺畅过渡,以确保结构件表面平整美观；

c. 对基面尖锐凸起的部位（混凝土构件交接部位、模板段差等）用混凝土磨片角磨机磨平凸起的转角和可能存在的混凝土模板接头处的阶梯状错位，用混凝土磨片角磨机进行倒角处理，打磨至圆滑（R≥10mm）；清理掉打磨后基面上的粉尘、浮渣后，用空压机吹净，确保粘贴基面上干净、无油污并充分干燥;

d. 混凝土表面经找平处理之后，在涂底胶前进行彻底清扫，必要时用丙酮清洗混凝土构件表面。

表面处理     涂底胶      涂粘结剂       贴芳纶纤维布        涂粘结剂      外层涂装

1. 表面处理

4. 外层涂装

3. 粘贴纤维布

2. 涂底胶及粘结剂

1. 表面处理

4. 外层涂装

3. 粘贴纤维布

2. 涂底胶及粘结剂

 

1. 表面处理

4. 外层涂装

3. 粘贴纤维布

2. 涂底胶及粘结剂

           

（3）、涂抹底胶

a. 在构件表面放样，确定粘贴部位；

b. 涂底胶时，要注意构件表面干燥，以指触干燥为准，否则用空压机进行干

燥处理；

c. 根据标准用量，算出所涂布面积的底层树脂用量，视现场气温等实际情况，确保在适用期内一次用完，按比例把底胶混合搅拌均匀；

d. 用滚筒刷或毛刷均匀、无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面，底胶涂布面边界应不小于所粘贴的芳纶纤维布大小；

e.等底胶凝胶至指触干燥（视施工现场气温情况，一般需1小时左右）后，如发现表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺，注意不能将底胶层打磨穿,如有打磨穿的局部应重复操作步骤。

（4）、涂抹底层浸渍树脂

a. 把浸渍树脂的主剂、固化剂按一定比例放入容器，按同一方向匀速搅拌。充分搅拌之后，树脂中含有大量气泡，待气泡减少后再使用;

b. 用滚动毛刷浸渍树脂均匀涂在混凝土表面。树脂用量按标准规定采用;

（5）、粘贴芳纶纤维布

芳纶纤维布按裁剪图进行粘贴，用胶辊在纤维布上沿纤维方向施加压力并反复碾压，使树脂胶液充分浸渍碳纤维布，消除气泡和除去多余树脂，使纤维和底层充分粘接；

（6）、.涂外层浸渍树脂

底层的树脂浸透纤维布后，马上在外层还要再涂一遍树脂。用滚筒沿芳纶布纤维方向均匀地涂抹树脂，并反复滚压以赶除残留气泡，芳纶布里外层都浸饱树脂，芳纶纤维布、树脂和混凝土构件粘结成一体。

（7）、养护

a. 树脂初期硬化时表面若附着水份，会影响树脂硬化过程的效果。为防止水份附着，用PVC膜覆盖养护。硬化过程中，采用防水帆布遮住施工区域，防止雨水对粘贴质量造成影响。

b. .施工完成后，要复原因施工所搬移、拆撤的设施。在复原这些设施时，要认真、小心操作，避免对芳纶纤维布维修层表面造成损坏。

 

 

详细施工程

 

 

五、结论

该工法止水加固效果良好，各组份化学机理反应使漏水裂缝隙及孔隙填塞密实。最后一道注入JB6800遇水固化填塞前几组胶体施工误差孔隙，同时各组理化反应胶体在最终强度达到混凝土强度的5倍，既处理补渗漏水问题，又达到增强修补相关部位材料强度。该工法又可应用寒冷地区由于隧道漏水冬季冻害反复结冰锥病害，消除过往列车行车安全隐患。

 

参考文献：

[1]  普瑞斯特雷 MJN（美），等．桥梁抗震设计与加固．北京：人民交通出版社，1997．

[2]  徐启友  桥梁修理与技术改造．北京：人民交通出版社，1992．

                [3]  张保兴  大型双曲拱桥病害原因分析及加固措施. 《公路》2004年6 月第6