老橋下部結構UHPC加固施工技術研究

陳越

摘 要：超高性能混凝土簡稱UHPC，是一種超高強度、高耐久性、高韌性的特制工程材料。它在一些修補和加固工程中已有較多應用案例，可代替一些鋼材等補強材料使用，不僅能保證良好補強效果，還可以降低施工成本，非常適合用于老橋蓋梁及橋墩的加固施工。以南昌市沿江中北大道道路提升改造工程老橋墩柱、蓋梁加固施工為案例，從UHPC材料研究、施工工藝、關鍵環節質量把控、常見問題處理等方面，系統地闡述老橋加固施工工法和質量控制要點。

關鍵詞：UHPC超高性能；施工技術；質量控制

中圖分類號：U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）07-0018-03

1 案例工程介紹

1.1 項目背景

南昌市沿江大道是一條城市主干道，向北連接八一大橋、一環線，向南連接南昌大橋、朝陽大橋、生米大橋，同時也是城市重要的對外通道。本次項目主要在遠期方案的分析基礎上，以提出適應沿江北大道交通需求特征和增長要求、滿足不同交通參與者通行訴求的合理設計，并做好對遠期方案的充分預留，從而確保沿江大道整體快速功能的實現。

1.2 項目環境

南昌市沿江中北大道道路提升改造工程臨近贛江，且處于贛江下游。既有濱江賓館橋的橋體常年被贛江江水沖刷，出現嚴重的腐蝕、加固保護混凝土脫落等現象。贛江河面寬約 3 000 m，施工期間最高水位標高約17 m，流速約5.60 m/s，斷面流量約 2 092 m?/s。洪水期水量約平時的 4～5 倍，流量約為10 000 m?/s，歷年最高洪水位為24.80 m。

1.3 項目概況

沿江北大道位于南昌市舊城城北地區，位于贛江東側大堤上，依堤而建。本次道路改造范圍起于八一大橋，止于京九鐵路。該老橋始建于1997年，運營已有20余年時間，部分蓋梁和橋墩破損、露筋銹蝕，蓋梁外表滲水嚴重且長了青苔。依據現場情況，橋墩已經維修加固過一次，加固層部分已碳化較嚴重，出現了裂縫、脫落、起皮、剝蝕等現象。

2 老橋改造加固方案

依據初步設計批復方案，以及2021年2月8 日由業主組織召開的關于濱江賓館橋改造方案的技術咨詢會，進一步明確了老橋改造和加固的方案，最終決定拆除濱江賓館橋老橋上部并更換主梁，并對老橋下部結構進行UHPC加固處理。具體加固方案如下。

2.1 老橋蓋梁加固方案

頂底緣布置10根Ф22的HRB400鋼筋， 側面設置9根Ф12的HRB400鋼筋，縱向鋼筋外設置全斷面箍筋，箍筋采用Ф12的HRB400鋼筋，縱向間距150 mm。外包一層150 mm厚UHPC層，斷面尺寸由原來的1.6 m×1.8 m（高×寬）增加至1.9 m×2.1 m（高×寬），增加截面采用UHPC（C120）材料[1]。

2.2 老橋墩柱加固方案

墩柱表面先采用Ф22的HRB400鋼筋進行植筋，再用Ф12的鋼筋網片與其焊接。網片豎橫向間距0.3 m，植筋長度400 mm，伸入橋墩內部不少于10 d，UHPC（C120）加固層包裹范圍未橋墩頂部至樁基頂部向下延伸1.5 m，該范圍均需進行表面植筋。

3 施工工藝控制

3.1 施工工藝流程

施工準備→打磨鑿毛→缺陷修補→打孔植筋（打孔完成后用壓縮空氣吹3遍直至干凈后再植筋）→鋼筋制安→模板安裝→硂澆筑→拆?！B護。

3.2 施工準備

第一，完成圖紙會審工作。第二，完成施工方案編制及審批。第三，對進場鋼筋、植筋膠等原材料按規范要求進行見證取樣送檢，需經檢測合格方可用于工程使用。第四，通過對多家廠商生產的UHPC原材進行取樣送檢，并根據檢測報告情況及設計要求選定UHPC材料，而后完成試配工作（明確配合比）。第五，做好施工前的技術及安全交底工作等[2]。

3.3 打磨鑿毛

采用沖擊鉆及角磨機等工具，將墩柱表面的劣化層、碳化的剝離層、腐蝕而產生的水泥翻沫、表面殘留浮漿、松散的碎屑、老橋蓋梁澆筑時遺留的發泡劑及亮化燈具等清理干凈。為確保新老的結合，要求對原墩柱及蓋梁表面進行梅花點鑿毛處理（鑿毛深度約5 mm，間距約5 cm），且鑿毛率不低于90%。用鼓風機吹或用高壓水槍沖洗，直至露出干凈、堅實的基面。

3.4 缺陷修補

對裸露銹蝕的鋼筋要處理到位，如局部鋼筋損傷嚴重或斷裂情況，需進一步將鋼筋鑿出，并進行焊接處理。鋼筋處理完成后，需對清理后的結構表面涂刷一層界面劑，再用高強砂漿進行找平。

3.5 打孔植筋

簡易施工工藝流程：測量定位→鉆孔→清孔→鋼筋處置→注膠→植筋→固結養護。

清孔是用長桿毛刷伸至孔底，來回旋轉抽動，把混凝土渣帶出，再用鼓風機吹出浮沉，吹完后直接用高壓水槍沖洗干凈，待自然風干。

要植入的鋼筋表面不得有銹跡及其他油漬、污物等，要及時清理干凈。如有必要，可采用手持鉆頭固定鋼絲刷盤對其表面進行打磨處理。

施工前，要對植筋膠進行取樣送檢，合格后方能使用。注膠時，要將注膠槍嘴伸入孔內適當位置，并保證膠水連續、均勻、飽滿地注入孔內。

植筋是將鋼筋緩慢地插入已注好膠孔內，順時針旋轉鋼筋，使膠水慢慢溢出孔口。鋼筋外露部分長度要滿足設計及規范要求，且植筋膠在未完全固化前避免擾動（至少為24 h）。植筋完成后，要按規范要求對所植鋼筋進行拉拔試驗檢測。植筋完成后注意保護，確保植筋膠正常固化。

3.6 鋼筋制安

待植筋固結后，按照設計及規范要求完成其余鋼筋的綁扎及焊接工作。鋼筋網采用Ф12的HRB400鋼筋，間距為300 mm，豎向鋼筋與已植好的鋼筋焊接連接，焊縫需滿足規范要求（單面焊10 d，d為鋼筋直徑），且加固鋼筋需從墩柱底部（樁頂）下延1.5 m范圍。污染及銹蝕的鋼筋必須清理干凈，必要時需進行打磨或更換。

3.7 模板安裝

現場施工模板均采用10 cm厚的定型竹膠板進行拼裝，為確保工程進度，墩柱模板至少需定制共3套，模板規格分別為長1.42 m×寬2 m和長1.42 m×寬3 m。模板外圍采用每側4排鋼管，墩柱外模采用鋼板抱箍的形式進行加固，抱箍間距按15 cm布置，因UHPC收縮性過大，所必須在底部加強設立抱箍（要求間距10 cm），防止澆筑過程中出現炸?，F象。確?；炷恋耐庥^質量，關鍵是控制好保護層的厚度，故需嚴格按照設計及規范要求設置墊塊。模板之間采用企口對接，并在相鄰模板間縫隙處采用填縫膠進行封閉，以防漏漿。

3.8 UHPC混凝土澆筑

3.8.1UHPC超高性能攪拌質量控制

UHPC拌和之前，需嚴格通過稱重方式對施工配合比進行控制，其質量允許誤差應滿足以下要求：膠凝材料應≤±1%，減水劑應≤±1%，石料應≤±2%，清水應≤±1%。應選用臥軸式、行星式或倒流式強制型攪拌機攪拌，選用電子計量設備計量原料。應選用攪拌設備及資質等滿足要求的商品攪拌站進行拌制。

UHPC拌制時應先投干粉料及鋼纖維，干拌3 min，然后加入水機液體添加劑等，再攪拌不少于3 min。根據天氣氣溫情況，采取必要措施對原料溫度進行控制，以確?；炷恋娜肽囟确弦?。

3.8.2UHPC超高性能運輸質量控制

運輸過程中，應盡量控制車輛進行勻速行駛，并要求料罐以2 r/min的速度進行旋轉攪拌，確?；炷猎谶\輸過程中保持良好的勻稱性，防止離析及混凝土其他性能指標改變。罐體需采用保溫安全措施，避免混凝土受冷（冬天）。采用相應的封閉措施，避免水份進到運送儲罐或蒸發。

3.8.3UHPC超高性能澆筑過程控制

澆筑前，應對UHPC混凝土的坍落擴展度、含氣量、入模溫度等性能指標進行檢查，不合格混凝土嚴禁澆筑。UHPC混凝土澆筑要連續進行，過程中采用附著式振動器進行振搗密實，并采用橡膠錘捶打配合，盡可能的排出混凝土內氣體，確保其密實度滿足要求。

混凝土澆筑時，送料高度不得超過2 m。當超過2 m時，應采用串筒等輔助措施進行送料，防止混凝土出現離析現象。新澆與臨接的構筑物澆筑時，溫度差不可超過15℃。UHPC流動性好，容易發生漏漿，須加強現場守模工作，一旦發現滲漏，應及時采用土工布塞堵等方式進行處理。澆筑過程中，隨機監制抗壓（折）試塊，每次應至少留置兩組試件。每超過50 m3，需新增兩組試件[3]。

3.9 拆模

UHPC澆筑完成后，一般情況應在24 h后（具體視天氣情況適當進行調整）拆除所有模板。

3.10 養護

UHPC混凝土早期抗壓強度上升很快，一般在2 d左右就能達到設計強度的50%以上，7 d左右甚至可達到設計強度的80%，故早期養護很關鍵。在混凝土澆筑結束后要及時做好保溫養護工作。拆模后要及時采用土工布或棉布對其進行包裹，并灑水浸透。有條件需增設噴淋，確?；炷帘韺映睗?。養護時間延長，至少要10 d以上[4]。

4 UHPC混凝土常見缺陷原因分析及預防措施

4.1 表面氣泡、麻面的形成原因和預防措施

在混凝土澆筑振搗密實過程中，混凝土內空氣會不斷涌出，當空氣排放不及時、不夠徹底時，空氣就會占據混凝土的一定空間，氣泡也就由此形成。在氣泡過多且分布的較為密集時，麻面也就形成。

4.1.1 形成原因

原因具體有以下5點：①混凝土的水膠比過大或單位質量的用水量偏多。②模板清理不到位，表面不夠干凈、光滑。③脫模劑選用的不對，使模板與混凝土之間產生油水混合物，阻礙氣泡的排出。④分層澆筑高度過大，不利于氣體排出。⑤混凝土振搗不到位，漏振或是振搗的時間不足，使得混凝土的排氣效果不理想。

4.1.2 預防措施

嚴格控制好減水劑的引氣數量和質量，嚴格按照配合比要求進行混凝土拌制，攪拌時間需滿足規范要求。澆筑前，需認真對混凝土的各項性能指標進行現場試驗檢查，確保其滿足設計及相關規范要求。要將模板表面處理得光滑整潔，脫模劑應該在混凝土澆筑前的3 h內涂刷，涂刷要均勻，不可漏刷或聚集。

混凝土分層澆筑時，應相應減小分層澆筑的厚度，一般控制在40 cm內為宜?？刂坪谜駬v間距及振搗時間（要求間距40 cm左右，振搗時間30 s為宜），嚴禁出現過振或漏振現象。建議多配備幾個木錘或橡膠錘等用來敲擊模板，輔助振搗、排氣[5]。

4.2 色斑和皺紋的形成原因和預防措施

4.2.1 表面型

拆模后混凝土表面平整光滑，但顏色深淺不一。

形成原因有以下4種：①未能嚴格對模板進行打磨拋光處理。②模板表面未清理干凈，或選用了廢棄的機油等材料當脫模劑使用，或是脫模劑涂刷的不夠均勻，出現聚集現象，進而造成混凝土表面色澤深淺不一。③鋼筋墊塊設置欠妥，出現墊塊印記。④混凝土水灰比控制不佳，浮動較大。

預防措施有以下4點：①模板須嚴格清理到位。②做好施工工序搭接，模板安裝到位后要及時進行混凝土澆筑施工。③建議采用塑料墊塊代替砂漿、混凝土墊塊，避免混凝土表面出現墊塊痕跡。④要精確控制好混凝土生產質量。

4.2.2 深層型

表面出現凌亂的黑褐色斑塊或魚鱗斑塊，同一拌混凝土澆筑出來的結構表面顏色也是深淺不一，且經沖洗、打磨后仍不能消除（有一定深度）。

形成原因有以下5種：①混凝土拌和不到位。②原材料質量參差不齊。③骨料中含有染色物質，如風化嚴重的泥巖、褐鐵礦、鉛鋅礦等礦物碎屑，浸潤在表層，與空氣接觸后形成氧化物。④外加劑的添加，如減水劑添加過多或拌制不到位導致添加劑分布不均勻等。⑤混凝土坍落度較大，局部過振引起石料相對集中造成。

預防措施有以下4點：①嚴格按照規范要求進行混凝土攪拌施工。②嚴把材料質量關。③拌制過程需嚴格按照規范要求進行。④拌和質量要均勻，外加劑等須嚴格按照配合比要就進行稱重控制。

4.3 模板拼縫處錯臺、漏漿的形成原因和預防措施

拆模后，發現拼縫位置有明顯的錯臺、漏漿情況。

4.3.1 形成原因

模板加工精度存在較多偏差，拼縫不夠嚴實?；炷翝仓r出現漏漿。模板與模板間拼接不牢靠，澆筑時出現位移或脹模，從而引起錯臺。

4.3.2 預防措施

有以下3點：①模板進場后要進行試拼裝，錯臺嚴重的禁止使用。②盡量采用大塊高強度模板，防止脹模及減少拼縫。③模板加固要到位。

4.4 混凝土表面裂縫的形成原因和預防措施

混凝土表面裂縫是指縫寬在0.1 mm左右，縫深2～10 mm，長度從幾公分到幾十公分不等，且無規律的裂縫。

4.4.1 形成原因

有以下4點：①混凝土配合比控制不當。②使用的水泥質量不當。③振搗后的混凝土面浮漿較多，未能及時進行壓緊收漿處理，從而導致混凝土面出現收縮裂縫。④天氣氣溫過高或早晚溫差過大，氣候干燥導致失水量大，凝結過快等因素，都會導致溫度應的力產生，進而出現干縮或裂紋情況。

4.4.2 預防措施

在保證混凝土質量及施工工藝要求的前提下，盡量減少坍落度、降低的水料比（或水膠比）。確定適宜的初、終凝時間，以免早期強度的增長速度過快。嚴格按照規范要求進行二次收漿，收漿時間根據現場實際情況相應調整。養護工作要到位，要控制好養護濕度及溫度，及時對裸露面進行覆蓋養護，防止水分蒸發。

參考文獻

[1] JTG/TJ22-2008公路橋梁加固設計規范[S].

[2] JTG/TJ23-2008公路橋梁加固施工技術規范[S].

[3] T/CECS10107-2020超高性能（UHPC）技術要求[S].

[4] JTGH11-2004公路橋梁養護規范[S].

[5] GB50550-2010建筑結構加固工程施工質量驗收規范[S].