桥头搭板脱空导致的病害问题
桥头搭板脱空是导致搭板断裂、桥头连续跳车,影响行车安全和舒适性的常见病害。桥涵建成通车后,季节性水位变化及多雨季节地表水入渗,直接导致锥坡或涵洞口挡墙后板下土体的强度软化,进而土基逐渐沉降变形,出现局部弱支撑、裂缝、不均匀沉降,致使搭板支承面下形成局部脱空,重车通过时,搭板由均匀支承变为不均匀支承,并在脱空区最大沉降值处的板下位置产生应力集中,逐渐产生的裂隙进一步使后部应力增大,当应力超过允许弯拉应力,搭板就开始断裂。特别是搭板过长时,更易产生断裂。早期不及时发现,就会使板体断裂、沉陷、翻浆,最后导致跳车甚至出现险情。
在行车荷载作用下,搭板沉陷与脱空区吻合,形成新的差异变形区,导致更为严重的跳车。另外,搭板脱空区的扩展,将危及搭板下枕梁的稳定性。这种现象在高等级公路上比较普遍,严重影响行车的速度、舒适性和安全性。例如保津高速跨线桥、112国道、102国道等桥梁桥头跳车现象普遍,及时发现、采取措施是十分必要的。桥头搭板很多病害都是因为台背回填土施工质量太差，在天津津滨高速公路改扩建工程中，为了避免台背回填土施工质量不好控制，采用了液态粉煤灰施工工艺，极大程度的提高了台背回填土的质量，是桥头部位与回填土部位沉降尽量一致，避免了上述病害的出现。
桥头搭板及明涵台背板的设计现状
为了防止桥头工后沉降出现错台现象引起的跳车,设置桥头搭板是一项必要措施。然而,工程建成通车后不久,常会发生断裂。作为过渡,它可使桥头突变性跳车缓解并将产生的差异沉降分散在一定距离上。但实际情况是由于财力不足、前瞻性研究不够等诸多原因,设计单位通常采用桥头搭板和明涵台背板下的习惯做法,即采用8%石灰土将桥台背墙后8m长、2m厚范围内原状土换填,在桥台背墙后没有石砌排水盲沟,刚性搭板直接均匀支承在桥台和灰土上,而实际施工时碾压机械无法靠近涵壁和台背,以致压实度
达不到标准,路面排水通过伸缩缝及搭板中缝渗进后不能排出,形成客观存在的隐患。
板下封堵是对搭板板下脱空和基层中的细小空隙灌浆,以加固现有路面的工程技术,采用压密灌浆方法使向外扩张的浆泡在土体中产生复杂的径向和切向应力体系,从而浆液与土体产生具有胶结力的化学反应,把松散的土粒连接在一起,使土体的整体结构得到加强。
在搭板尚未发生严重裂缝时早期发现,板下封堵是一种比较经济的修复方法,突出优点在于提高路面板下基层的均匀支撑能力,提高强度,一般情况下基层与板体形成致密胶结,相当于增加了板厚,增加搭板间的传荷能力,减少车辆荷载对板体产生的疲劳损伤,延长了具体施工工艺及步骤如下。
1 涵台背及桥头搭板下的封堵工艺流程
准备灌浆设备→注浆钻孔施工→制浆→灌浆→养生→封堵效果检测→封孔清场。
2 脱空检测方法
由于桥头搭板和明涵台背厚度大(一般为0.35~0.60m)且板内配筋较密、板下脱空尺寸大、脱空区大部分与锥坡连通,实践证明,应用贝克曼式弯沉仪和黄河JN2150标准车(单轴载100kN)轮侧弯沉法测定脱空状况不适合。合适的方法是应用探地雷达进行检测。
3 布孔
为了避免造成经济上的浪费和搭板的过度损害,桥头搭板和明涵台背的注浆孔的布置要均匀。二级及以上级别道路,由于道路中线处位置较高,搭板设有假缝,布孔应沿路线中心比较合理。数量根据搭板长度及影响范围确定。实践表明,根据脱空程度,每块搭板上应布2~3孔,以利灌实。
4 钻孔
桥头搭板和明涵台背注浆孔不适合用HZ2160型混凝土取芯机,该型号取芯机对配筋混凝土钻进速度很慢,钻头遇到钢筋磨损大,进尺慢,导致成本增加。可用风镐成孔法,速度快,成本底,成孔质量高,实践证明切实可行。
5 浆液配合比
浆液配置的关键是如何确定浆液的配合比。配合比要求能保证浆液在注浆时有较好的流动度、较快的固结速度以及浆液在凝固后具有较高的弯拉强度和较小的体积收缩。可通过室内试验确定浆液的最佳配合比。由于桥头搭板和明涵台背板下脱空尺寸大,浆液凝固后的体积收缩较大由硬化过程中的物理化学反应以及混凝土的温度变化引起,,将影响封堵效果。另外,路面板在灌浆加固时不能完全卸载,在加固施工过程中仍然承受一定的荷载(板自重、施工荷载、活载等),导致后填充结石体的应力和应变滞后,也会产生微小间隙。应用带有膨胀性的氟石粉和膨胀剂UEA作为添加剂,有助于减少收缩。微膨胀混凝土是在混凝土和砂浆中掺入起膨胀作用的外加剂,依靠外加剂本身的化学反应或水泥其他成分的反应,在水化期产生一定的膨胀,补偿混凝土的收缩。膨胀剂主要是为减少干燥收缩而配置的,目的是为了提高抗裂强度和抗裂缝承载能力。
