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1項目概況

1．1問題提出

中部某城市西二環路過路箱涵B3600H1800，建于20世紀90年代中期，箱涵頂板為鋼筋混凝土預制蓋板，側墻為磚砌體，底板為鋼筋混凝土結構。市政管理部門2014年汛前檢查發現:該磚混箱涵部分混凝土蓋板混凝土保護層開裂脫落、鋼筋銹蝕，側墻表面砂漿嚴重碳化。隨后委托一家工程檢測單位對蓋板及側墻進行了檢測和評定。

1．2檢測評價與建議

外觀檢測描述:混凝土、砂漿表面均嚴重碳化;快車道段過路箱涵38塊混凝土蓋板，有7處存在混凝土大面積剝落、鋼筋外露銹蝕嚴重;蓋板板縫間有明顯水痕跡存在、局部有砌塊下墜露出;墻體砂漿部分剝落露出磚墻，磚間砂漿被沖蝕，部分磚塊破損開裂。檢測結果:鋼筋混凝土蓋板的混凝土強度實測值為C18．8，小于設計值C25;砌筑墻體強度實測值為8．1MPa，小于設計值10．0MPa;混凝土的保護層厚度實測平均值為28．4mm，小于實測的平均碳化深度33．5mm，鋼筋易銹蝕。評價與建議:根據實測結果與設計圖紙比較，箱涵蓋板、磚砌墻體強度已達不到設計指標，且碳化腐蝕嚴重，外觀破損嚴重，存在安全隱患。建議對箱涵進行修補、加固或改建等措施，以排除隱患、滿足防洪排澇及安全使用要求。

2原因分析

2．1車輛超載的影響

現狀二環路為城市主干道，是過境車輛的主要通道。道路的通行車流量超出原設計標準，車輛超載現象嚴重，重載車的沖擊力對箱涵的破壞較大。超載會增大箱涵結構疲勞應力幅度，引起蓋板開裂，危害箱涵的安全性和耐久性。

2．2蓋板的保護層厚度不足

由檢測報告知，部分蓋板的混凝土保護層厚度未達到設計要求(30mm)，這樣在長期的車輛動荷載作用下，蓋板底部的裂縫會不斷加寬、加深，造成混凝土脫落，鋼筋裸露銹蝕，導致蓋板承載力降低。

2．3環境的影響

該箱涵長期處于高濕環境，涵內污水中釋放出的腐蝕性氣體，會加速蓋板和磚墻的碳化，加快蓋板裂縫中鋼筋的銹蝕，進而促使裂縫進一步變寬變深，造成箱涵頂板鋼筋銹脹，裂縫不斷擴大，引起鋼筋保護層脫落，嚴重影響到蓋板的承載能力。

3蓋板加固設計方案的比選

3．1粘貼碳纖維復合材法

粘貼碳纖維復合材法是將碳纖維復合材粘貼在要補強的原混凝土結構表面，形成一個新的復合體，使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力，以增大結構的承載力。其優點:抗拉強度高，方便快捷，施工效力高，沒有濕作業，不需要大型施工機具，無需現場固定措施，施工占地少，材料質量輕且薄，基本上不增加原結構自重及原構件尺寸。其缺點:對環境要求較高，適用于無化學腐蝕環境。本箱涵是預制鋼筋混凝土蓋板，其底部結構修補平整難度較大，不易保證質量，如鋼筋有重大銹蝕，存在向外膨脹力，粘貼碳纖維布很難約束，修復不平整也起不到相應加固設計效果。且進行加固時應采取措施卸除或大部分卸除作用在結構上的活荷載。另外，箱涵內壁處于高濕環境，涵內污水中釋放出的腐蝕性氣體對粘貼的碳纖維布會產生不利影響。

3．2噴射混凝土法

此法是通過植筋將鋼筋網片固定在蓋板底面，利用壓力槍將配比好的混凝土施加壓力均勻的噴涂于箱涵蓋板底面。準備工作包括檢查錨筋、噴涂面、噴漿機和防護服等安全性，以噴頭均勻分階段和層次噴射，并及時處理掉落的混凝土殘留。由于箱涵內可操作空間有限，施工難度大，且噴射混凝土強度難控制，強度高，來不及施工，強度低無法保證質量;另外，由于預制蓋板板縫間的滲水使得噴射的混凝土層易滑落流淌，不易粘結，施工時在重力作用下脫落量大，很難達到加固設計效果。

3．3鋼絲繩網片—聚合物砂漿加固法

鋼絲繩網片—聚合物砂漿外加層加固技術是將鋼絲繩網片固定在被加固構件上，并用緊線器對鋼絲繩進行預緊，在被加固構件表面涂刷一層粘結劑后，再采用噴涂或抹壓方法將滲透性聚合物砂漿粘合于原構件的混凝土表面，使之形成具有整體性的復合截面，以提高原構件承載力及延性的一種直接加固技術。加固后的截面尺寸增加不大，但能有效地提高結構整體的承載力、剛度、抗裂性和延性。聚合物砂漿是一種聚合物水泥類增強抹面砂漿，具有良好的柔韌性及粘結性能，抗沖擊、耐久、防水性能好，施工方便，無毒、無味、不燃，屬綠色環保材料，其耐久性接近普通混凝土，是一種廣泛的理想加固材料。通過綜合比較，確定本箱涵蓋板采用鋼絲繩網片—聚合物砂漿加固。

4箱涵蓋板加固設計

1)應先清理、修補原構件:蓋板底面舊混凝土應鑿毛、充分濕潤，鋼筋裸露銹蝕處應除銹，對已松散、剝落等缺陷的部分應予以剔除，清洗沖刷干凈后涂刷界面劑，再用聚合物砂漿進行修補整平，經修補后的基面要適時進行保濕養護。2)鋼絲繩網片安裝:鋼絲繩網片下料→鋼絲繩網片的端部用固定結固定在固定板上→頂板端部下面鉆孔→膠粘螺桿植入混凝土中作為固定板的支點→鋼絲繩網片調整、定位→鋼絲繩網片繃緊、固定。3)基層清理養護:清理、修補后的基層要注意養護并保持濕潤。4)界面劑配制、涂刷:基層養護完成后即可涂刷界面劑，界面劑應做到隨用隨攪拌，涂刷應均勻，特別是被鋼絞線網片遮擋的基層。5)聚合物砂漿抹灰施工:聚合物砂漿配制→第一層聚合物砂漿抹灰→后續聚合物砂漿抹灰。6)養護:應采取可靠的保濕養護措施，養護時間應大于7d。

5加固設計應注意的事項

1)采用鋼絲繩網片—聚合物砂漿加固，對市政構筑物工程要合理采用該技術，對受彎構件和大偏心受壓構件較為適用。2)在加固前應對基層混凝土的抗壓強度進行檢測，基層混凝土的抗壓強度實測值不應低于C15，并采用實測值進行計算。3)對板底鋼絲繩網片張緊時，其預張緊力要適度，本工程預張緊應力取0．3frw。預張力會使板截面偏心受壓，產生反向彎矩，其作用效應應小于原板截面上恒載引起的效應，否則板頂面會因張拉發生反向撓曲而發生開裂。4)加固完成的構件在養護期內不得有外力擾動，并盡快施工保護面層。

6結語

市政磚混箱涵蓋板采用鋼絲繩網片—聚合物砂漿加固方法，施工易操作，且基本不減小箱涵的過水斷面，又能延長磚混箱涵的使用壽命和保證服務質量。此方法對同類工程的加固設計有一定的借鑒幫助。

作者:孔敏潔 單位:合肥市規劃設計研究院