桥梁承台加固处理案例分析

1 桥梁概况
台河沟桥为河北与北京房山区交界处的一座乡村公路跨河桥，该桥长22m，结构形式为2-7.5m的钢筋混凝土宽腹T梁桥，桥面宽度5.0+2×0.25m，重力式桥台，单柱墩。建成年代1990年，荷载等级汽车-10。

2 桥梁存在问题
该桥2010年以前为常年有水状态，以后逐渐枯竭。2013年5月，该河道露底，墩柱承台整体浮出水面，承台长3m，宽3m，高1.2m。养护人员在巡检中发现承台四面出现网状裂缝，开裂严重，并及时上报。经检测，最大裂缝宽度2mm，位于承台上游迎水面;主要裂缝宽度多集中在在0.2～1.0m之间，深度大多已透过保护层，接近主筋位置，裂缝表面呈不规则几何形状。
3 病害原因分析
通过查阅以前的施工文件，结合现场情况的调查分析，认为造成该情况的要原因是：
（1） 承台混凝土施工质量控制不严格。体现在混凝土表面挂浆、浅蜂窝、麻面较多，分层浇筑界限明显。
（2） 混凝土中存在碱骨料反应。凿开裂缝处混凝土，发现混凝土石子周围出现乳白色反应环，裂缝中夹杂有黑色的碱硅凝胶，属于明显的碱骨料反应。
因素（1）在混凝土施工中完成后，易使河中的水进入混凝土浅表层裂缝，在自然环境反复冻融的影响下，造成混凝土开裂。
根据取得的混凝土块料分析，承台混凝土的骨料存在碱含量超标的情况。而在台河沟桥的建成年代，混凝土单方碱含量的控制并不严格，因此出现此种情况并不意外。碱骨料反应一般认为是含有氧化镁、硫酸盐的骨料遇水缓慢膨胀而破坏混凝土结构的一种现象，这类病害的发展是由表及里的，与外界潮湿空气由表面通过毛细孔逐渐渗入有关。台河沟桥承台所处的水环境给这种病害的出现提供了外在的便利条件，导致了承台混凝土结构病害的产生。
4 处理措施
现场观测，桥梁中墩墩顶、支座、桥面高程等均未发现偏移或异常变位。因此，设计单位提出了对旧承台做混凝土套箍，并在承台表面横向采用两道混凝土“扁担梁”的方式进行加固的处治方案。
5 加固方案
5.1 对旧承台混凝土植筋，绑扎新的钢筋骨架，顺桥方向前后均加宽30cm;横向左右各加宽1m，在横向加宽50cm位置预埋4束无粘结预应力张拉钢束;承台加高20cm。
5.2承台混凝土套箍完成后，施做钢筋混凝土“扁担梁”，张拉预应力钢束。
5.3承台加固示意图
6 施工工艺及要求
6.1施工季节为河道枯水期，采用土袋围堰，并抽尽围堰内存水。
6.2承台基础为岩石，根据施工范围，清理出作业空间并保持干燥。
6.3根据检测出的承台混凝土裂缝深度，标刻出承台四周已开裂的混凝土的范围。人工使用风镐将承台表面劣化的混凝土清除（厚度不小于3cm），露出坚实的混凝土面。
6.4锚筋施工
（1） 设计植筋为Φ18Ⅱ级螺纹筋，锚固胶采用爱牢达XH111A/B。
（2） 植筋施工方法
1） 弹线定位。根据设计图的配筋位置及数量，错开原结构钢筋位置，标注出植筋位置。
 2）钻孔。用冲击钻钻孔，成孔直径为22mm，孔深不小于10d（180mm）。钻孔过程中，钻头始终与钻进面保持垂直。
3）清理钻孔。先用硬毛刷伸至孔底，来回反复抽动，将灰尘、碎渣带出，再用高压干燥空气吹出孔内浮尘，吹完后用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁。
4）注胶。将锚固胶灌注于钻孔中，灌注量不小于孔深的3/4。
5）插入锚筋。锚筋插入前须清除表面污物，插入深度要达到孔底。将孔口溢出的锚固胶清理干净，先用钢刷清除，再用丙酮擦干、拭净。
6）固化养护。植筋胶在常温下完成固化，固化养护时间不小于48小时。其间，避免扰动锚固钢筋，孔位周围保持干燥。
7）植筋抗拔力检测。在承台次要部位，按施工要求选取3组植筋进行拉拔检测实验。当拉拔试验钢筋屈服强度大于300Mpa时，钢筋出现颈缩现象，继而拉断，则证明植筋抗拉拔强度合格。
6.5  承台混凝土套箍施工
（1） 按设计要求绑扎套箍钢筋骨架，并与植筋连接牢固。
（2） 预埋设“扁担梁”预应力管道及钢束，预设承台套箍与“扁担梁”相连的预留筋。
（3） 浇筑承台套箍混凝土。
1）混凝土材料要求：混泥土单方碱含量小于3kg，抗冻融F>200，抗渗大于S6级，抗压强度等级C30。
2）混凝土浇筑采用分仓整体浇筑，缩短浇筑间隔时间，充分振捣，外露面保持光滑，平整。
（4） 承台混凝土养护。混凝土表面采用厚无纺布苫盖，在整个养生期间洒水养生，保证温湿度要求，养生期不少于14天。
7 施工观测
为确保工程质量，在施工区域内设置控制点，对承台套箍纵横向位置、顶面高程及“扁担梁”预应力钢束张拉前后的变化进行监测，便于随时掌握控制施工状况，能够及时采取处置措施。
8 结束
通过加包混凝土套箍，增强了墩柱承台的稳定性和抗侵蚀能力，张拉“扁担梁”预应力束，加强了新旧承台的连接，提高了承台的加固整体效果。台河沟桥于2013年7月初开始施工，8月中旬完成加固工作。经过1年多的观察，承台混凝土未出现裂缝，亦未发现新的侵蚀现象，说明加固方案和施工工艺控制是有效的。这为今后类似桥梁病害的治理提供了一定的借鉴。