CN102392420B - 预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法。该方法主要采用压力灌浆设备向预应力混凝土空心板腔内灌注一定厚度的水泥基灌浆材料，通过灌浆材料与底板混凝土的有效粘结，从源头上对宽、深且长的底板纵向裂缝进行主动封闭，防止板梁内部的渗漏水以及空气中水蒸气、有害介质等进入裂缝内部导致预应力钢绞线锈蚀断裂，进而提高桥梁结构的耐久性和安全性。

Description

预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法

技术领域

本发明涉及中、小跨径桥梁的维修加固施工技术领域，具体涉及一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的维修加固方法。

背景技术

目前，我国大跨径桥梁建设水平已跻身国际先进行列，但中、小跨径桥梁仍然占据十分重要的地位。其中，预应力混凝土空心板桥因具有诸多优点而被广泛应用，是我国高速公路、城市道路以及路网建设的主力桥型之一。

预应力混凝土空心板桥按其截面形式可大致分为四类，截面形式通常与空心板桥跨径一一对应：第一、二类截面形式分别适用于10m和13m跨径；第三类截面形式多运用于16m和20m跨径；第四类截面形式为现行空心板桥通用截面形式，对于10m、13m、16m、20m以及25m等跨径均适用，如图1所示。从图1可以看出，边板、中板截面形式存在差异，不同截面形式空心板内腔尺寸及形状（圆形或多边形）差异较大，而且空心板底板设计厚度均较小，其主要受力钢筋及预应力钢绞线均配置于底板区域，因此板梁底板是预应力混凝土空心板桥受力的薄弱部位。调查发现，底板纵向裂缝已经成为预应力混凝土空心板桥普遍出现的典型病害之一。

底板纵向裂缝大都沿底板预应力筋的方向发展，裂缝呈宽、深且长的分布特点且通常贯通底板。由于伸缩缝的渗漏水以及板梁顶板开裂造桥面铺装的渗漏水进入板梁内腔，在底板下缘纵向裂缝周边通常伴有渗漏水、锈蚀及析白等现象，严重影响桥梁结构的使用性能，结构安全性、耐久性明显降低，通行能力也将受到限制，对交通运输安全和效率产生巨大影响。

针对桥梁结构裂缝病害，目前国内常见的维修加固方法有：表面修补法、压力灌缝法及嵌缝修补法、碳纤维粘贴加固法、钢板粘贴加固法以及体外预应力加固法等。

1、表面修补法：主要用于处理对结构承载能力没有影响的表面裂缝。通过在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料实现。由于仅对裂缝表面进行处理，因此无法抑制裂缝后期的延伸和开展。

2、压力灌缝法及嵌缝修补法：压力灌缝法主要用于修补对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝。通过压力设备将胶结材料压入混凝土裂缝中，材料凝结硬化后与混凝土形成整体实现封堵。嵌缝修补法是通过沿混凝土裂缝凿一条深槽，在槽内嵌补各种塑性或刚性止水材料以实现封闭。

其局限在于该方法未能实现完全封闭底板纵向裂缝的效果；该方法仅仅是对底板纵向裂缝进行修复，并不能从根本上消除裂缝持续开展恶化的可能性；该方法不适用于空心板内腔不断渗漏水的底板纵向裂缝维修处治；该方法仅从底板下缘对纵向裂缝进行维修加固，难以封闭空心板内腔的渗漏水路径，因此随着时间的推移，空心板内腔的渗漏水将进入裂缝内部，难以从裂缝下缘排出从而不断聚集在裂缝上方，造成裂缝内预应力筋锈蚀，导致底板纵向裂缝的持续扩展恶化，结构安全性和耐久性不断下降。

3、碳纤维粘贴加固法：该法是将碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构受拉表面形成复合材料体，从而达到与混凝土结构协同工作，加固桥梁结构以及改善其受力性能的目的。但由于预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝宽、深且长，板梁内腔渗漏水情况通常较为严重，裂缝周边泛白、钢绞线锈蚀等现象也同样普遍。板梁内腔的渗漏水聚集在未封闭的底板纵向裂缝上缘并不断渗透至下缘，随着时间的推移，裂缝中的水和空气会加快高应力状态下预应力钢绞线的腐蚀速度，碳纤维也会由于水的浸泡而逐渐腐烂。

4、钢板粘贴加固法：该法是用环氧基液粘剂涂敷在钢板上并将其压贴于待修补裂缝位置处。其主要缺点在于：(1)钢板在后期受力过程中的应力滞后现象；(2)钢板的合力与粘结剂产生的粘结应力不在一条直线上，导致钢板变形、剥离；(3)粘结层长期处于剪拉复合应力的不利状态下工作；(4)钢板不适宜长期在酸碱性的环境下工作，防腐成本高。总之，鉴于钢板粘贴加固法的局限性，粘贴钢板加固预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的可行性不强。

5、体外预应力加固法：通过增设体外预应力束对既有混凝土梁体主动施加外力，以改善原结构受力状况。该法通过预应力束作为后张施力工具，在梁体外施加预应力以卸除梁体及其桥面铺装的恒载所产生的内力并起到闭合裂缝、减小挠度的效果。体外预应力加固法克服了采用其它方法加固时普遍存在的应力滞后的弱点，保证了加固材料参与结构整体协同工作。

体外预应力加固法虽然加固效果好、工作可靠，但该法并不适用于预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的维修加固，原因在于：(1)由于施加的体外预应力将造成装配式预应力混凝土空心板桥横向刚度增大，结构受力体系发生改变，导致原有底板纵向裂缝的加剧和新的底板纵向裂缝的不断出现；(2)在底板下缘布置横向预应力钢绞线并张拉，造成底板受压，顶板受拉。虽然封闭了底板纵向裂缝但也可能导致板梁顶板的纵向开裂，而顶板开裂则更加危险；(3)该法同样未能封闭空心板内腔的渗漏水路径，渗漏水聚集在底板上缘进而进入裂缝内部，久而久之将导致钢绞线锈蚀断裂；(4)因预应力混凝土空心板桥铰缝构造的存在，在钢绞线张拉和使用过程中的预应力损失计算、钢绞线的变形量等重要参数的确定存在较大的不确定性；(5)穿束张拉有一定风险且必须具有可靠的预应力传递路径和锚固条件；(6)技术难度大，施工工艺繁琐，维修加固造价及预应力钢绞线后期防腐维护成本高。

上述桥梁裂缝常见维修加固方法具有各自的优缺点和适用领域，但结合预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的分布性状、板梁底板厚度不足及板梁自身渗漏水等情况，上述任一裂缝维修加固方法对底板纵向裂缝均不具有针对性和适用性，因此针对预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝的维修加固并不适合，不应盲目采用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对预应力混凝土空心板底板纵向裂缝病害进行维修处治，提出一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法。

为了克服现有裂缝维修加固方法存在的问题和不足，本发明提供了一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法及其施工工艺，它采用压力灌浆设备向预应力混凝土空心板腔内灌注一定厚度的水泥基灌浆材料，通过灌浆材料与底板混凝土的有效粘结，从源头上对宽、深且长的底板纵向裂缝进行主动封闭，防止板梁内部的渗漏水以及空气中水蒸气、有害介质等进入裂缝内部导致预应力钢绞线锈蚀断裂，进而提高桥梁结构的耐久性和安全性。

为解决预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝维修加固这一技术问题，本发明提供了一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，所述加固方法如下：

采用压力灌浆设备向板梁内腔沿底板上缘灌注一定厚度的水泥基灌浆料：根据预应力混凝土空心板桥的纵坡情况，在采用压力灌浆设备向板梁内腔沿底板上缘灌注水泥基灌浆料之前，对待加固的0.5%＜i≤3.0%的纵坡预应力混凝土空心板进行分段；其中i为板梁纵坡，以%计；而对于i≤0.5%的平坡预应力混凝土空心板桥的灌浆尽量不分段，在板梁跨径三分点位置或中位置钻孔并实话灌浆；

底板灌浆厚度与板梁底板设计厚度、板梁底板现有厚度、水泥基灌浆材料最小灌注厚度关系为：

h=max{(h₁-h₂),h₃}   （1-1）

式中：h——板梁底板灌浆厚度（cm）；

h₁——板梁底板设计厚度（cm）；

h₂——板梁底板现有厚度（cm）；

h₃——水泥基灌浆材料最小灌注厚度（cm）。

优选地，所述底板灌浆厚度还应综合考虑灌浆料自重引起的预应力混凝土空心板桥结构恒载增量。

根据上述加固方法的一种优选的实施方式，所述底板灌浆厚度h≥5cm。

而对于平坡（i≤0.5%）预应力混凝土空心板桥的灌浆加固则尽量不分段；亦可结合板梁跨径大小、灌浆料可流动的最大水平距离及方便施工等实际情况在板梁跨径三分点位置或跨中位置钻孔并实施灌浆。

优选地，对于0.5%＜i≤3.0%的纵坡预应力混凝土空心板桥的灌浆加固先分为n段，然后采用阶梯式分段接力灌浆方法进行灌浆；其中，对于板梁分段区域k，底板低、高点灌浆厚度的高差关系为：

△h_k=i*L_k≤[△h]   （1-2）

式中：△h_k——板梁分段区域k内底板低、高点灌浆厚度的高度差（cm），其中k=1,2,...,n；

i——板梁纵坡，以%计；

L_k——板梁分段区域的水平长度（cm），其中k=1,2,...,n；

[△h]——板梁分段区域底板低、高点灌浆厚度高差最大容许值（cm）。

根据上述加固方法的一种优选的实施方式，对于有纵坡预应力混凝土空心板桥的阶梯式分段接力灌浆时，在对分段区域L_k实施灌浆前，先采用封堵材料对存在的灌浆厚度高差△h_k进行填塞围挡，k=2,3,...,n。

根据上述加固方法的一种优选的实施方式，对i≤0.5%的平坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固方法步骤如下：

（1）、检查及调查

获取待加固平坡预应力混凝土空心板桥底板的基础数据，包括所述待加固预应力混凝土空心板桥板梁截面形式、板梁底板设计厚度和现有厚度、板梁桥纵坡并对板梁纵向裂缝进行编号，按式（1-1）确定拟灌浆厚度；

（2）、板梁钻孔

在所述板梁两端分别钻孔作为注浆嘴和出浆嘴，钻孔位置靠近板梁端部30cm～50cm，或在板梁跨径三分点或跨中位置钻孔；

（3）、埋设注浆嘴、出浆嘴并封闭

在步骤（2）的钻孔位置处分别埋入注浆嘴和出浆嘴塑料管，并设置刻度线；注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为h₂+1.2h；出浆嘴塑料管刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂；出浆嘴刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h，在出浆嘴处设置阀门；然后采用粘合材料对注浆嘴、出浆嘴塑料管与板梁底板的钻孔间隙进行封闭；

（4）、板梁预湿及排水

关闭出浆嘴阀门，采用灌浆设备从注浆嘴向板梁内腔灌水对板梁底板进行预湿，板梁内腔预湿高度为灌浆厚度的1.2倍，预湿时间6h～12h；预湿完成后将板梁底板上方的水排尽；

（5）、灌浆

在步骤（4）完成后的30min以后实施底板灌浆，出浆嘴塑料管位于刻度线1的位置，直至饱满浆料从出浆嘴溢出后，关闭出浆嘴阀门，将出浆嘴塑料管调整至刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门；

继续下一片板梁的灌浆，循环上述步骤（1-5）直到结束；然后割断注浆嘴和出浆嘴塑料管，使所述注浆嘴和出浆嘴作为板梁的通气孔和排水孔。

根据上述加固方法的一种优选的实施方式，0.5%＜i≤3.0%的纵坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固方法步骤如下：

（1）、检查及调查

获取待加固纵坡预应力混凝土空心板桥板梁截面形式、板梁底板设计厚度和现有厚度、板梁桥纵坡并对板梁纵向裂缝进行编号，按式（1-1）确定拟灌浆厚度；

（2）、板梁钻孔

按式（1-2）要求对所述待加固纵坡预应力混凝土空心板进行分段，在每片待加固板梁两端钻孔分别作为注浆嘴和出浆嘴，钻孔位置靠近板梁端部30cm～50cm，板梁分段区域相邻位置处应钻两个孔位，分别作为注浆嘴和出浆嘴，两钻孔间距20cm～30cm；

（3）、植筋

在板梁第1分段至第n-1分段的注浆嘴所在位置的横截面上从底板下方向上植入两根φ10钢筋，而后采用结构胶封闭锚固，所述钢筋与板梁底板中心钻孔的横向间距为10cm～15cm，钢筋长度以达到或超过h₂+h+△h_k为宜，k=2,3,...,n；

（4）、埋设注浆嘴和出浆嘴并进行封闭

在板梁各分段灌浆区域的钻孔位置处埋入塑料管，并设置刻度线：板梁最高端注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为h₂+1.2h；板梁最低端出浆嘴塑料管设有两道刻度线，其中刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂，刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h+△h₁，并在出浆嘴处设置阀门；其余位置注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h，并在注浆嘴处设置阀门；其余位置出浆嘴塑料管刻度线的设置为：对于板梁分段区域L_k，刻度线距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h+△h_k，k=2,3,...,n，并在出浆嘴处设置阀门；然后采用粘合材料对注浆嘴、出浆嘴塑料管与板梁底板的钻孔间隙进行封闭；

（5）、板梁预湿及排水

关闭出浆嘴阀门，采用灌浆设备从注浆嘴向板梁内腔灌水对板梁底板进行预湿，板梁内腔预湿高度为灌浆厚度的1.2倍，预湿时间6h～12h；预湿完成后将板梁底板上方的水排尽；

（6）、灌浆

①在排水完成后的30min以后向板梁底板实施灌浆，先对灌浆设备的管路注水预湿，然后对板梁分段区域L₁进行灌浆，出浆嘴塑料管先处于刻度线1的位置，直至在该段出浆嘴有饱满浆料溢出后关闭出浆嘴阀门，迅速将该段出浆嘴塑料管调整至预设刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门；

②拆除与L₁段注浆嘴对接的钢编管，将其与L₂段的注浆嘴对接，再通过L₁段的注浆嘴向板梁内腔注入填塞围挡的发泡剂材料，所述填塞围挡的发泡剂材料形成的填塞围挡区域最小厚度为△h₂，横向应填满；

③当形成的填塞围挡区域具有一定的强度和硬度时，一般需要20min～30min，由L₂段的注浆嘴缓慢均匀向板梁内腔灌浆，当L₂段的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门；重复以上操作直至对板梁最后的分段L_n段进行灌浆；

④拆除L_n-1段注浆嘴对接的钢编管，将其与L_n段注浆嘴对接，通过分段区域L_n-1的注浆嘴向板梁内腔注入填塞围挡的发泡剂材料，所述发泡剂材料形成的填塞围挡区域最小厚度为△h_n，横向应填满；

⑤20min～30min后，由板梁L_n段的注浆嘴缓慢均匀灌注灌浆料，当板梁L_n段的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门；

继续下一片待加固板梁的灌浆施工，重复步骤（1-6）直到结束；割断注浆嘴和出浆嘴塑料管并保持其畅通，使之作为板梁的通气孔和排水孔。

根据上述加固方法的一种优选的实施方式，对于纵坡预应力混凝土空心板桥，所述注浆嘴、出浆嘴分别设置在板梁的高端和低端。

根据上述加固方法的一种优选的实施方式，所述水泥基灌浆材料搅拌所用的水是无污染的河水或饮用水。

下面将更详细地说明本发明的技术方案：

根据预应力混凝土空心板桥实际底板厚度普遍存在不满足设计要求的现状，结合其主要受力钢筋及预应力钢绞线均配置于板梁底板这一特点，为增加底板厚度、提高底板混凝土的抗裂性以及改善底板受力性能，提出针对底板纵向裂缝的灌浆加固方法：根据预应力混凝土空心板桥的不同纵坡以及水泥基灌浆材料可流动的最大水平距离，首先对待加固的预应力混凝土空心板进行适当的分段，采用压力灌浆设备向各分段板梁内腔沿底板上缘灌注一定厚度的、基本成均匀分布的水泥基灌浆料；通常上述一定的底板灌浆厚度与板梁底板设计厚度、板梁底板现有厚度、水泥基灌浆材料最小灌注厚度以及灌浆料自重对结构恒载引起的增量等因素相关，应综合考虑。其关系为：

h=max{(h₁-h₂),h₃}   （1-1）

式中：h——板梁底板灌浆厚度（cm）；

h₁——板梁底板设计厚度（cm）；

h₂——板梁底板现有厚度（cm）；

h₃——水泥基灌浆材料最小灌注厚度（cm）。

根据上述预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法的一种优选的实施方式，所述底板灌浆厚度还应结合灌浆料引起的预应力混凝土空心板桥结构恒载增量进行确定。一般情况下，为了保证灌浆料的可灌性和流动性，原则上底板灌浆厚度h≥5cm。

在本发明中，对于有纵坡预应力混凝土空心板桥的灌浆加固必须首先进行分段，然后采用阶梯式分段接力灌浆方法进行灌浆。其中，对于板梁分段区域k，底板低、高点灌浆厚度的高差关系应满足：

△h_k=i*L_k≤[△h]   （1-2）

式中：△h_k——板梁分段区域k内底板低、高点灌浆厚度的高度差（cm），其中k=1,2,...,n；

i——板梁纵坡，以%计；

L_k——板梁分段区域的水平长度（cm），其中k=1,2,...,n；

[△h]——板梁分段区域底板低、高点灌浆厚度高差最大容许值（cm），一般取为5cm～10cm。

根据上述预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法的一种优选的实施方式，对于有纵坡预应力混凝土空心板桥的阶梯式分段接力灌浆，板梁分段区域L_k会因板梁纵坡而在底板低、高点形成灌浆厚度高差△h_k，因此在对板梁分段区域L_k实施灌浆之前，应首先采用封堵材料（如发泡剂等材料）对存在的灌浆厚度高差△h_k进行必要的填塞和围挡，以防板梁分段区域L_k的灌浆料流入板梁前一分段区域L_k-1，k=2,3,...,n。

水泥基灌浆材料在凝结固化的过程中能够与底板混凝土实现有效的粘结（粘结强度为1.5MPa～2.0MPa），使灌注的灌浆料与原有底板混凝土形成整体而共同参与受力。灌注的灌浆料具有较好的流动性，浆体可渗透至贯通裂缝内部，可对裂缝进行有效封闭，防止板梁内腔的渗漏水再次进入裂缝内部引发预应力钢绞线的锈蚀甚至断裂，进而提高板梁桥结构的耐久性指标。

根据上述预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法的一种优选的实施方式，所述预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法包括底板灌浆加固准备环节（图2）和底板灌浆加固实施环节（图3、图4）。

底板灌浆加固准备环节主要为预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固施工做准备，是底板灌浆加固取得成功并获得良好维修加固效果的前提和基础，需给予足够的重视；底板灌浆加固实施环节是预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝维修加固的核心环节，该环节工序繁多工艺复杂，应严格按照施工工艺要求进行灌浆施工以确保灌浆质量满足要求。

如前所述，预应力混凝土空心板桥因存在纵坡而在底板低、高点形成灌浆厚度高差，因此平坡（i≤0.5%）及纵坡（0.5%＜i≤3%）预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固的施工工艺存在差异，以下分别进行阐述：

根据上述加固方法的一种实施方式，平坡（i≤0.5%）预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固方法步骤如下：

1、病害检查及调研

对拟灌浆的平坡预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝病害进行调查，可参考待维修加固预应力混凝土空心板桥的相关病害检测报告或在现场进行补充调查。获取所述平坡预应力混凝土空心板桥底板的数据，主要包括所述待加固预应力混凝土空心板桥板梁截面形式、板梁底板设计厚度和现有厚度、板梁桥纵坡并按既定编号规则对板梁纵向裂缝进行编号，统计待灌浆板梁的数量，按式（1-1）确定拟灌浆厚度；初步计算每片板梁所需水泥基灌浆材料的数量。

2、板梁钻孔

为了方便现场施工及提高灌浆效率，应提高水泥基灌浆材料的可灌性和流动性，现场灌浆施工时应尽量不对空心板梁进行分段。即在所述板梁两端各钻一孔，分别作为注浆嘴和出浆嘴，钻孔位置靠近板梁端部30cm～50cm为宜，如图5(a)所示。或也可结合板梁跨径大小、灌浆料的最大可流动水平距离及方便施工等实际情况在板梁跨径三分点位置或跨中位置钻孔（原则上每片平坡板梁钻孔数量以不超过3个为宜），如图5(b)、(c)所示；

对于常规跨径的平坡预应力混凝土空心板桥板梁灌浆钻孔布置推荐形式参见表1。

表1常规跨径平坡预应力混凝土空心板桥板梁灌浆钻孔布置形式

根据调查所得的板梁横截面形式，选择合适的位置（一般为底板厚度最小处）钻孔，钻头直径采用3.0cm～3.5cm为宜（或根据板梁底板钢筋或预应力钢绞线的实际间距调整选用）。钻孔时电钻必须钻穿底板，且应避免伤及板梁底板钢筋和钢绞线，若钻头触及钢筋或钢绞线，可在原有钻孔位置附近做调整，直到钻孔成功为止。

3、埋设注浆嘴、出浆嘴并封闭

在步骤2的钻孔位置处分别埋入与钻孔直径相近的注浆嘴和出浆嘴的塑料管，并设置相应的刻度线：注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度与1.2倍拟灌浆厚度之和，即h₂+1.2h，刻度线与板梁底板下缘平齐；出浆嘴塑料管刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度h₂（为板梁预湿做准备）；刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度与拟灌浆厚度之和h₂+h（为板梁底板灌浆做准备），在出浆嘴处设置阀门以方便控制灌浆，如图6所示。然后视注浆嘴、出浆嘴与板梁底板钻孔间隙情况采用结构胶、玻璃胶等材料进行封闭，以防止板梁注水预湿时渗漏水以及板梁灌浆时渗漏浆。采用透明胶带等材料对底板下缘较宽的纵向裂缝进行适当粘贴封闭，防止板梁预湿时渗漏水。

对于有微小纵坡（0＜i≤0.5%）的预应力混凝土空心板桥，注浆嘴、出浆嘴应分别设置在板梁的高端和低端。

4、板梁预湿及排水

采用灌浆设备从注浆嘴向板梁内腔灌水，对板梁底板进行预湿，为后续灌浆做准备。板梁内腔预湿高度应满足达到灌浆厚度1.2倍的要求，预湿持续时间以6h～12h为宜，也可根据施工现场气候条件适当加以调整；预湿完成后当板梁预湿时间满足要求时，打开出浆嘴阀门排水。为了将板梁底板的水排尽；可采用压缩空气接注浆嘴塑料管将板梁内可能存在的积水吹出。拆除用于封闭底板下缘较宽纵向裂缝的透明胶带等材料。为防止板梁内腔灌浆环境过湿，

5、灌浆准备

在步骤4的排水完成后的30min以后实施底板灌浆，板梁底板灌浆开始前，检查灌浆施工所需机械设备的运转情况，对易损设备部件应准备备件，易出现故障的设备应配有备用设备。为减小灌浆阻力应对灌浆设备的管路注水预湿，预湿时间2min～3min。预湿完成后将灌浆设备钢编管与板梁底板注浆嘴进行对接。

6、灌浆料拌制

采用搅拌机械对灌浆料进行拌制。拌和时宜先加入2/3的用水拌和约3min，然后加入剩余水量拌和直至均匀。若生产厂家对产品有具体的拌和要求，应按其要求进行拌和。为防止灌浆料离析不允许过搅。

在施工现场拌制灌浆料时，应严格按照厂家推荐的水料比或材料实验配合比计算加水量，禁止随意更改水料比。每次拌和量应视灌浆料使用量多少而定（一般取一片板梁所需的灌浆料量为宜），拌和好的灌浆料必须保证在30min内用尽，时间过长材料应弃用。

7、底板灌浆

①灌注灌浆料：随着灌浆料的不断灌注，灌浆料由注浆嘴自由流淌至出浆嘴，此时出浆嘴出浆：出浆嘴出浆顺序为清水→稀浆→浓浆→饱满浆料；

②调整出浆嘴位置：直至饱满浆料从出浆嘴溢出后，关闭出浆嘴阀门，再迅速将出浆嘴塑料管调整至预设刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，如图7所示；

③继续灌浆：再继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，立即关停灌浆设备。大约1min～2min后，当出浆嘴浆料溢出量显著减小时，可关闭出浆嘴阀门；

④继续下一片待加固板梁的灌浆施工，如此循环直到结束；

⑤全部待加固板梁灌浆施工完毕后，清洗灌浆设备及管路，清理施工场地并选择合适的时机（一般以灌浆料初凝前后为宜）割断注浆嘴和出浆嘴塑料管并保持其畅通，使之作为板梁的通气孔和排水孔。

以上1-4为灌浆前准备环节；5-7为灌浆实施环节。

根据上述加固方法的一种实施方式，纵坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固方法步骤如下：

1、病害检查及调研

对拟灌浆的纵坡预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝病害进行调查，可参考待维修加固预应力混凝土空心板桥的相关病害检测报告或在现场进行补充调查。调查内容主要包括获取待加固预应力混凝土空心板桥板梁截面形式、板梁底板设计厚度和现有厚度、板梁桥纵坡并按既定编号规则对板梁纵向裂缝进行编号，统计待灌浆板梁的数量，按式（1-1）确定拟灌浆厚度。

2、板梁钻孔

根据待加固预应力混凝土空心板桥纵坡i以及底板低、高点灌浆高差限值[△h]，按式（1-2）确定合适的分段灌浆长度L_k，并结合灌浆厚度h初步计算每片板梁所需水泥基灌浆材料的数量。

在板梁两端各钻一孔分别作为注浆嘴和出浆嘴，钻孔位置以靠近板梁端部30cm～50cm为宜。板梁分段区域的相邻位置处应钻两个孔位，两钻孔间距以20cm～30cm为宜。若板梁分为k个阶梯式接力灌浆区段，则钻孔数量共计2k个，如图8所示。

根据调查所得的板梁横截面形式，在板梁各分段灌浆区域底板厚度最薄处钻孔，钻头直径采用3.0cm～3.5cm为宜（或根据板梁底板钢筋或预应力钢绞线的实际间距调整选用）。钻孔时电钻必须钻穿底板，且应避免伤及板梁底板钢筋和钢绞线，若钻头触及钢筋或钢绞线，可在原有钻孔位置附近做调整，直到钻孔成功为止。

3、植筋

为确保灌注的填塞围挡材料在后续灌浆过程中位置不变并增强其与基面材料的连接，应在板梁第1分段～第n-1分段的注浆嘴所在位置的横截面上植入两根φ10钢筋：采用φ12钻头钻孔，对钻孔进行清理后植入钢筋，而后采用结构胶封闭锚固即可。钢筋与板梁底板中心钻孔的间距取10cm～15cm为宜，钢筋长度不小于h₂+h+△h_k，k=2,3,...,n。

4、埋设注浆嘴和出浆嘴并进行封闭

在板梁各分段灌浆区域的钻孔位置处埋入与钻孔直径相近的塑料管，并设置相应的刻度线：

①板梁最高端注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度与1.2倍拟灌浆厚度之和h₂+1.2h，刻度线与板梁底板下缘平齐；

②板梁最低端出浆嘴塑料管设置两道刻度线：刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度h₂（为板梁预湿做准备）；刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度、灌浆厚度以及灌浆高差之和h₂+h+△h₁（为板梁底板灌浆做准备），并在出浆嘴处设置阀门；

③其余位置注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度与拟灌浆厚度之和h₂+h（为板梁底板灌浆及后续灌浆区段灌注填塞围挡材料做准备），并在注浆嘴处设置阀门；

④其余位置出浆嘴塑料管刻度线的设置：对于板梁分段区域L_k，刻度线距出浆嘴塑料管顶部高度为板梁底板厚度、拟灌浆厚度以及灌浆高差之和h₂+h+△h_k，k=2,3,...,n（为板梁底板后续灌浆区段灌浆做准备），并在出浆嘴处设置阀门，如图9所示；

然后视注浆嘴、出浆嘴与板梁底板钻孔间隙情况采用结构胶、玻璃胶等材料进行适当封闭，以防止板梁注水预湿时渗漏水以及板梁灌浆时渗漏浆。

采用透明胶带等材料对较宽的底板纵向裂缝进行适当粘贴封闭，防止板梁预湿时渗漏水。

5、板梁预湿及排水

关闭出浆嘴阀门，采用灌浆设备从注浆嘴向板梁内腔灌水对板梁底板进行预湿，为后续灌浆做准备。板梁内腔预湿高度应满足达到灌浆厚度1.2倍的要求，预湿时间以6h～12h为宜，也可根据施工现场气候条件适当加以调整。然后当板梁预湿时间满足要求时，打开所有注浆嘴及出浆嘴阀门排水。为了将板梁底板上方的水排尽，可采用压缩空气接注浆嘴塑料管将板梁底板上方可能存在的积水吹出。拆除用于封闭底板下缘较宽纵向裂缝的透明胶带等材料。为防止板梁内腔灌浆环境过湿，灌浆应在排水完成后30min以后进行。

6、灌浆

6-1灌浆准备

板梁底板灌浆开始前，检查灌浆施工所需机械设备的运转情况，对易损设备部件应准备备件，易出现故障的设备应配有备用设备。为减小灌浆阻力应对灌浆设备的管路注水预湿，预湿时间2min～3min。预湿完成后将灌浆设备钢编管与板梁分段区域L₁的底板注浆嘴进行对接。

6-2灌浆料拌制

采用搅拌机械对灌浆料进行拌制。拌和时宜先加入2/3的用水拌和约3min，然后加入剩余水量拌和直至均匀。若生产厂家对产品有具体的拌和要求，应按其要求进行拌和。为防止灌浆料离析不允许过搅。

在施工现场拌制灌浆料时，应严格按照厂家推荐的水料比或材料实验配合比计算加水量，禁止随意更改水料比。每次拌和量应视灌浆料使用量和设备容量多少而定（一般取一片板梁所需的灌浆料量或取其一半为宜），拌和好的灌浆料必须保证在30min内用尽，时间过长材料应弃用。

6-3底板灌浆

①对板梁分段区域L₁进行灌浆：随着灌浆料的不断灌注，灌浆料由注浆嘴自由流淌至出浆嘴，此时出浆嘴出浆：出浆嘴出浆顺序为清水→稀浆→浓浆→饱满浆料；

②调整出浆嘴位置：直至饱满浆料溢出后关闭出浆嘴阀门，迅速将该分段区域的出浆嘴塑料管调整至预设刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，如图10(a)所示；

③继续灌浆：继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，立即关停灌浆设备。大约1min～2min后，当出浆嘴浆料溢出量显著减小时，关闭出浆嘴阀门；

④注入填塞围挡材料：拆除与分段区域L₁注浆嘴对接的钢编管，将其与分段区域L₂的注浆嘴进行对接。为保证分段区域L₁灌注的灌浆料不受后续灌浆施工的影响，待灌注的灌浆料稳定后（30min～45min）再通过分段区域L₁的注浆嘴向板梁内腔注入一定量的填塞围挡材料并关闭阀门，填塞围挡材料形成的填塞围挡区域最小厚度应达到△h₂，横向应填满，如图10(b)所示；

⑤对板梁分段区域L₂进行灌浆：当填塞围挡材料形成一定强度及硬度时（20min～30min），由板梁分段区域L₂的注浆嘴缓慢均匀灌注灌浆料，当板梁分段区域L₂的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，立即关停灌浆设备，当出浆嘴浆料溢出量显著减小时，关闭出浆嘴阀门。如此循环进行板梁下一分段区域的灌浆施工，如图10(c)所示；直至对板梁最后一分段区域L_n进行灌浆：

⑥注入填塞围挡材料：拆除与分段区域L_n-1注浆嘴对接的钢编管，将其与分段区域L_n注浆嘴对接。与前述工艺相似，待灌浆料稳定后（30min～45min）再通过分段区域L_n-1的注浆嘴向板梁内腔注入一定量的填塞围挡材料，填塞围挡材料形成的填塞围挡区域最小厚度应达到△h_n，横向应填满，如图10(f)所示；

⑦对板梁分段区域L_n进行灌浆：当填塞围挡材料形成一定强度及硬度时（20min～30min），由板梁分段区域L_n的注浆嘴缓慢均匀灌注灌浆料，当板梁分段区域L_n的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，立即关停灌浆设备，当出浆嘴浆料溢出量显著减小时，关闭出浆嘴阀门。结束该片待加固板梁的灌浆施工，如图10(g)所示；

⑧继续下一片待加固板梁的灌浆施工，如此循环直到结束；

⑨全部待加固板梁灌浆施工完毕后，清洗灌浆设备及管路，清理施工场地，选择合适的时机（一般以灌浆料初凝前后为宜）割断注浆嘴和出浆嘴塑料管并保持其畅通，使之作为板梁的通气孔和排水孔。

以上1-5为灌浆前准备环节；6为灌浆实施环节。

预应力混凝土空心板桥底板灌浆施工过程中需要注意的是：

①板梁底板灌浆施工现场温度宜控制在10℃～30℃范围内，温度过高或过低不宜进行灌浆施工操作；

②所述水泥基灌浆材料拌和用水必须采用无污染的河水或饮用水；

③灌浆时应以板梁高端作为注浆嘴灌注灌浆料以提高浆料的可灌性；

④板梁底板灌浆时应缓慢、均匀地进行，不得中断；

⑤因灌浆需要或突发事件导致设备临时停机或灌浆中断，为防止材料因停机中断时间过长而堵管，停机中断时间一般控制在15min～30min内，时间过长材料应弃用并清洗设备及管路后重新灌浆；

⑥操作灌浆机械的施工人员应佩戴防护眼镜和口罩，避免灌浆料喷出射伤眼睛以及吸入有害粉尘。

有益效果

与前述现有的常规裂缝维修加固方法相比，本发明的主要优点及有益效果如下：

1、调查统计结果表明，由于受设计、施工等环节不确定因素的影响，预应力混凝土空心板桥底板实际厚度普遍偏薄。采用本发明的灌浆加固方法从板梁底板上缘灌注灌浆料可适当增加底板厚度，增大截面刚度，减小活载效应产生的底板横向拉应力，进而确保空心板底板受力趋于有利。有效改善了由于施工因素所导致的底板缺陷，达到了预应力混凝土空心板桥原结构受力体系的设计要求；

2、理论计算结果表明，在汽车活载作用下，预应力混凝土空心板桥底板上缘横向拉应力大于底板下缘，因此底板上缘纵向开裂的几率要大于底板下缘，采用灌浆加固法从底板上缘灌注灌浆料能够封闭板梁底板上缘裂缝，改善底板上缘的受力；

3、根据调查，预应力混凝土空心板桥伸缩缝渗漏水以及顶板开裂引起的桥面渗漏水现象十分普遍，这些渗漏水最终会进入板梁内腔并在底板上缘聚集。底板灌浆方法能够从底板上缘对板梁内腔的渗漏水进行主动封闭，防止其进入纵向裂缝内部，彻底解决了因渗漏水导致的纵向裂缝内部钢筋和钢绞线锈蚀问题，提高了结构的耐久性和安全性；

4、本发明方法灌注的水泥基灌浆材料流动性大，对于底板贯通的纵向裂缝，材料浆体可通过底板裂缝的上缘渗透至下缘，因此能够对贯通的底板纵向裂缝起到封闭效果；

5、在板梁预制施工阶段，芯模底面的底板混凝土不能直接振捣，而只能通过两侧腹板混凝土挤压流动填充底板，该区域水泥砂浆居多，混凝土不密实，品质难以得到保证。因此从板梁底板上方灌注灌浆料，一方面可以增加上缘混凝土的抗裂性，另一方面可以增加其混凝土保护层厚度，提高其耐久性；

6、采用灌浆加固法对预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝进行维修处治时无需施行交通管制，不必中断桥面交通，因此对城市道路，尤其是高速公路交通影响甚微，具有较高的实用价值；

7、与其他维修加固方法相比，本发明的方法成本经济、工艺简单，具有较高的经济效益和推广价值。

附图说明

图1为国内目前常用预应力混凝土空心板桥板梁截面形式及其主要受力钢筋布置情况；

图2为本发明预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固准备环节施工工艺；

图3为本发明平坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固实施环节施工工艺；

图4为本发明纵坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固实施环节施工工艺；

图5为本发明平坡预应力混凝土空心板桥钻孔位置布置形式；

图6为本发明平坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固准备环节预湿阶段注浆嘴、出浆嘴设置示意；

图7为本发明平坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固实施环节出浆嘴溢出饱满浆料时出浆嘴位置调整示意；

图8为本发明纵坡预应力混凝土空心板桥分段灌浆钻孔位置布置形式；

图9为本发明纵坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固准备环节预湿阶段注浆嘴、出浆嘴设置示意；

图10为本发明纵坡预应力混凝土空心板梁桥底板灌浆加固实施环节分段接力灌浆示意。

具体实施方式

下述实施例结合附图非限制性地说明本发明的方法。本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，其专利保护范围是由本申请权利要求书所限定的。

实施例1

对3×13m预应力混凝土简支空心板桥进行底板灌浆施工，桥梁纵坡i=0%，空心板截面为图1中第二类板梁截面。具体的灌浆加固方法及施工工艺如下：

1、针对该桥底板纵向裂缝病害展开检查和调研，根据底板纵向裂缝分布情况及病害严重程度，确定该桥待加固预应力空心板数量为4块；

2、对于每片待加固预应力空心板，在距板梁端部50cm处及底板跨中位置，在板梁底板最薄处钻孔，钻孔直径为3.0cm，4块空心板的钻孔数量共计为12个，每块待加固预应力空心板的钻孔位置如图5(c)所示；

3、通过钻孔及其统计结果表明，待加固预应力空心板底板实际厚度h₂=8cm，低于板梁底板的设计厚度h₁=10cm。根据水泥基灌浆材料的最小灌注厚度h₃并权衡对结构恒载引起的增量，拟定底板灌浆厚度h=5cm；

4、埋设注浆嘴和出浆嘴塑料管，塑料管直径为3.0cm。注浆嘴塑料管顶部距板梁底板上缘的距离为6cm（即拟灌浆厚度的120%）。出浆嘴塑料管设置两道刻度线：刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为8cm（为板梁预湿做准备）；刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为13cm（为板梁底板灌浆做准备），如图6(c)所示；

5、采用透明胶带对底板下缘较宽的纵向裂缝进行粘贴封闭，然后关闭出浆嘴阀门，向板梁内腔灌水预湿，预湿高度为6cm，预湿时间8h，预湿时现场气温为18℃；

6、预湿时间达到8h后打开出浆嘴阀门进行排水，采用压缩空气接注浆嘴塑料管将板梁内可能存在的积水排尽。拆除用于封闭底板纵向裂缝的透明胶带；

7、正式灌浆之前，对20m长的钢编管进行注水预湿，预湿时间2min。预湿完成后将灌浆设备钢编管与待加固预应力空心板底板注浆嘴对接；

8、按材料厂家提供规定的水料比进行材料拌合用水量计算，对水泥基灌浆料进行拌合，每次拌和量为每片待加固预应力空心板的实际灌浆用量，并考虑了施工中存在的材料耗损；

9、预湿排水完成45min后，对待加固预应力混凝土空心板底板进行灌浆，灌浆施工现场气温为22℃；

10、随着浆料的不断由注浆嘴灌入，一段时间后出浆嘴出浆：出浆嘴出浆顺序为清水→稀浆→浓浆→饱满浆料。在饱满浆料溢出后关闭出浆嘴阀门，迅速将出浆嘴塑料管调整至预设的刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，如图7(c)所示；

11、继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备。2min后出浆嘴浆料溢出量显著减小，关闭出浆嘴阀门；

12、如此循环直到待加固的4片预应力混凝土空心板梁底板灌浆施工全部结束；6h后割断注浆嘴和出浆嘴塑料管并保持其畅通，使之作为板梁的通气孔和排水孔。

实施例2

对1×16m预应力混凝土简支空心板桥进行底板灌浆施工，桥梁纵坡i=1.5%，空心板截面为图1中第三类板梁截面。具体的灌浆加固方法及施工工艺如下：

1、针对该桥底板纵向裂缝病害展开检查和调研，根据底板纵向裂缝分布情况及病害严重程度，确定该桥待加固预应力混凝土空心板数量为3块；

2、根据待加固预应力混凝土空心板桥纵坡i=1.5%以及底板低、高点灌浆高差限值[△h]=5cm～10cm，按式（1-2）确定分段灌浆长度L_k=500cm。因此该桥每片待加固板梁分为三段接力灌浆区域：L₁、L₂和L₃；

3、对于每片待加固预应力混凝土空心板，在距板梁端部30cm处及板梁分段区域的相邻位置处钻孔，分段区域相邻位置处钻孔间距取为20cm。钻孔位于板梁底板最薄处，钻孔直径为3.0cm，每片待加固的预应力混凝土空心板的钻孔数量共计为6个；

4、通过钻孔及其统计结果表明，待加固预应力混凝土空心板底板实际厚度h₂=7cm，低于板梁底板的设计厚度h₁=12cm。根据水泥基灌浆材料的最小灌注厚度h₃并权衡对结构恒载引起的增量，拟定底板灌浆厚度h=5cm；

5、在板梁L₁、L₂分段的注浆嘴所在位置的横截面上植入两根φ10钢筋：采用φ12钻头钻孔，对钻孔进行清理后植入钢筋，而后采用结构胶封闭锚固。两钢筋间距取为30cm，钢筋长度取为20cm；

6、埋设注浆嘴和出浆嘴塑料管，塑料管直径为3.0cm，在其上设置相应的刻度线：

①板梁最高端注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为13cm（拟灌浆厚度的120%）；

②板梁最低端出浆嘴塑料管设置两道刻度线：刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为7cm（为板梁预湿做准备）；刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为19.5cm（为板梁底板灌浆做准备），并在出浆嘴处设置阀门；

③对于板梁分段区域L₁和L₂，注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为12cm（为板梁底板灌浆及后续灌浆区段灌注填塞围挡材料做准备），并在注浆嘴处设置阀门；

④对于板梁分段区域L₂和L₃，出浆嘴塑料管刻度线距出浆嘴塑料管顶部高度为19.5cm（为板梁底板后续灌浆区段灌浆做准备），并在出浆嘴处设置阀门，如图9所示；

7、采用透明胶带对底板下缘较宽的纵向裂缝进行粘贴封闭，然后关闭出浆嘴阀门，向板梁内腔灌水预湿，预湿高度为6cm，预湿时间12h，预湿时现场气温为22℃；

8、预湿时间达到12h后打开出浆嘴阀门进行排水，采用压缩空气接注浆嘴塑料管将板梁内可能存在的积水排尽。拆除用于封闭底板纵向裂缝的透明胶带；

9、正式灌浆之前，对20m长的钢编管进行注水预湿，预湿时间2min。预湿完成后将灌浆设备钢编管与待加固预应力混凝土空心板底板L₁分段的注浆嘴对接；

10、按材料厂家提供规定的水料比进行材料拌合用水量计算，对水泥基灌浆料进行拌合，每次拌和量为每片待加固预应力空心板的实际灌浆用量，并考虑了施工中存在的材料耗损；

11、预湿排水完成30min后，对待加固预应力混凝土空心板底板进行灌浆，灌浆施工现场气温为27℃；

12、对板梁分段区域L₁进行灌浆：随着灌浆料的不断灌注，一段时间后灌浆料由L₁分段注浆嘴自由流淌至出浆嘴，此时出浆嘴出浆：出浆嘴出浆顺序为清水→稀浆→浓浆→饱满浆料。在饱满浆料溢出后关闭出浆嘴阀门，迅速将该分段区域的出浆嘴塑料管调整至预设刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，如图10(a)所示；

13、继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备。2min后出浆嘴浆料溢出量显著减小，关闭出浆嘴阀门；

14、拆除与分段区域L₁注浆嘴对接的钢编管，将其与分段区域L₂的注浆嘴进行对接。45min后，待灌浆料稳定时，通过分段区域L₁的注浆嘴向板梁内腔注入一定量的填塞围挡材料并关闭阀门，确保填塞围挡区域最小厚度应达到7.5cm，横向应填满，如图10(b)所示；

15、对板梁分段区域L₂进行灌浆：30min后，当填塞围挡材料形成一定强度及硬度时，由板梁分段区域L₂的注浆嘴缓慢均匀灌注灌浆料，当板梁分段区域L₂的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，立即关停灌浆设备，当出浆嘴浆料溢出量显著减小时，关闭出浆嘴阀门，如图10(c)所示；

16、拆除与分段区域L₂注浆嘴对接的钢编管，将其与分段区域L₃注浆嘴对接。45min后，待灌浆料稳定时，通过分段区域L₂的注浆嘴向板梁内腔注入一定量的填塞围挡材料并关闭阀门，确保填塞围挡区域最小厚度应达到7.5cm，横向应填满，如图10(d)所示；

17、对板梁分段区域L₃进行灌浆：30min后，当填塞围挡材料形成一定强度及硬度时，由板梁分段区域L₃的注浆嘴缓慢均匀灌注灌浆料，当板梁分段区域L₃的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，立即关停灌浆设备，当出浆嘴浆料溢出量显著减小时，关闭出浆嘴阀门，如图10(g)所示；

18、继续下一片待加固板梁的灌浆施工，如此循环直到待加固的3片预应力混凝土空心板梁底板灌浆施工全部结束；10h后割断注浆嘴和出浆嘴塑料管并保持其畅通，使之作为板梁的通气孔和排水孔。

上述针对预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝病害的灌浆加固方法能够增加底板厚度，增大截面刚度，减小活载效应产生的底板横向拉应力，进而确保空心板底板受力趋于有利，有效改善了由于施工因素所导致的底板缺陷，达到了预应力混凝土空心板桥原结构受力体系的设计要求；有效封闭了板梁底板上缘裂缝，改善底板上缘的受力；由于水泥基灌浆材料流动性大，而对贯通的底板纵向裂缝起到有效的封闭效果；从底板上缘对板梁内腔的渗漏水进行主动封闭，防止其进入纵向裂缝内部，彻底解决了因渗漏水导致的纵向裂缝内部钢筋和钢绞线锈蚀问题；采用底板灌浆方法对预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝进行维修加固时无需施行交通管制，不必中断桥面交通，因此对城市道路，尤其是高速公路交通影响甚微，具有较高的实用价值；与其他维修加固方法相比，本方法成本经济、工艺简单，具有较高的经济效益和推广价值。

Claims (9)

1.一种预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于所述加固方法如下： 

采用压力灌浆设备向板梁内腔沿底板上缘灌注水泥基灌浆料：根据预应力混凝土空心板桥的纵坡情况，在采用压力灌浆设备向板梁内腔沿底板上缘灌注水泥基灌浆料之前，对待加固的0.5%＜i≤3.0%的纵坡预应力混凝土空心板进行分段；其中i为板梁纵坡，以%计；而对于i≤0.5%的平坡预应力混凝土空心板桥的灌浆尽量不分段，在板梁跨径三分点位置或中位置钻孔并实施灌浆； 

底板灌浆厚度与板梁底板设计厚度、板梁底板现有厚度、水泥基灌浆材料最小灌注厚度的关系为： 

h＝max{(h₁-h₂)，h₃}                                   （1-1） 

式中：h——板梁底板灌浆厚度； 

h₁——板梁底板设计厚度； 

h₂——板梁底板现有厚度； 

h₃——水泥基灌浆材料最小灌注厚度。 

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于所述底板灌浆厚度h≥5cm。 

3.根据权利要求1所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于i≤0.5%的平坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固方法步骤如下： 

（1）、检查及调查 

获取待加固平坡预应力混凝土空心板桥底板的基础数据，所述基础数据包括所述待加固预应力混凝土空心板桥板梁截面形式、板梁底板设计厚度和现有厚度、板梁桥纵坡并对板梁底板纵向裂缝进行编号，按式（1-1）确定拟灌浆厚度； 

（2）、板梁钻孔 

在所述板梁底板两端分别钻孔作为注浆嘴和出浆嘴，钻孔位置靠近板梁端部30cm～50cm，或在板梁跨径三分点或跨中位置钻孔； 

（3）、埋设注浆嘴、出浆嘴并封闭 

在步骤（2）的钻孔位置处分别埋入注浆嘴和出浆嘴塑料管，并设置刻度线；注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为h₂+1.2h；出浆嘴塑料管刻度线（1）距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂；出浆嘴刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h，在出浆嘴处设置阀门；然后采用粘合材料对注浆嘴、出浆嘴塑料管与板梁底板的钻孔间隙进行封闭； 

（4）、板梁预湿及排水 

关闭出浆嘴阀门，采用灌浆设备从注浆嘴向板梁内腔灌水对板梁底板进行预湿，板梁内腔预湿高度为灌浆厚度的1.2倍，预湿时间6h～12h；预湿完成后将板梁底板上方的水排尽； 

（5）、灌浆 

在步骤（4）完成后的30min以后实施底板灌浆，出浆嘴塑料管位于刻度线1的位置，直至饱满浆料从出浆嘴溢出后，关闭出浆嘴阀门，将出浆嘴塑料管调整至刻度线2的位置并打开出浆嘴阀门，继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门； 

继续下一片板梁的灌浆，循环上述步骤（1-5）直到结束；然后割断注浆嘴和出浆嘴塑料管，使所述注浆嘴和出浆嘴作为板梁的通气孔和排水孔。 

4.根据权利要求1所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于对于0.5%＜i≤3.0%的纵坡预应力混凝土空心板桥的灌浆加固先分为n段，然后采用阶梯式分段接力灌浆方法进行灌浆；其中，对于板梁分段区域k，底板低、高点灌浆厚度的高差关系为： 

Δh_k=i*L_k≤[Δh]                                    （1-2） 

式中：Δh_k——板梁分段区域k内底板低、高点灌浆厚度的高度差，其中k=1，2，…,n； 

i——板梁纵坡，以%计； 

L_k——板梁分段区域的水平长度，其中k=1,2,…,n； 

[Δh]——板梁分段区域底板低、高点灌浆厚度高差最大容许值。 

5.根据权利要求4所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于对于纵坡预应力混凝土空心板桥的阶梯式分段接力灌浆时，在对分段区域L_k实施灌浆前，先采用封堵材料对存在的灌浆厚度高差Δh_k进行填塞围挡，k=2,3,…,n。 

6.根据权利要求5所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于0.5%＜i≤3.0%的纵坡预应力混凝土空心板桥底板灌浆加固方法步骤如下： 

（1）、检查及调查 

获取待加固纵坡预应力混凝土空心板桥板梁截面形式、板梁底板设计厚度和现有厚度、板梁桥纵坡并对板梁纵向裂缝进行编号，按式（1-1）确定拟灌浆厚度； 

（2）、板梁钻孔 

按式（1-2）要求对所述待加固纵坡预应力混凝土空心板进行分段，在每片待加固板梁两端钻孔分别作为注浆嘴和出浆嘴，钻孔位置靠近板梁端部30cm～50cm，板梁分段区 域相邻位置处应钻两个孔位，分别作为注浆嘴和出浆嘴，两钻孔间距20cm～30cm； 

（3）、植筋 

在板梁第1分段至第n-1分段的注浆嘴所在位置的横截面上从底板下方向上植入两根φ10钢筋，而后采用结构胶封闭锚固，所述钢筋与板梁底板中心钻孔的横向间距为10cm～15cm，钢筋长度不小于h₂+h+Δh_k，k=2,3,…,n； 

（4）、埋设注浆嘴和出浆嘴并封闭 

在板梁各分段区域的钻孔位置处埋入塑料管，并设置刻度线：板梁最高端注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为h₂+1.2h；板梁最低端出浆嘴塑料管设有两道刻度线，其中刻度线1距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂，刻度线2距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h+Δh₁，并在出浆嘴处设置阀门；其余位置注浆嘴塑料管刻度线距注浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h，并在注浆嘴处设置阀门；其余位置出浆嘴塑料管刻度线的设置为：对于板梁分段区域L_k，刻度线距出浆嘴塑料管顶部高度为h₂+h+Δh_k，k=2,3,…,n，并在出浆嘴处设置阀门；然后采用粘合材料对注浆嘴、出浆嘴塑料管与板梁底板的钻孔间隙进行封闭； 

（5）、板梁预湿及排水 

关闭出浆嘴阀门，采用灌浆设备从注浆嘴向板梁内腔灌水对板梁底板进行预湿，板梁内腔预湿高度为灌浆厚度的1.2倍，预湿时间6h～12h；预湿完成后将板梁底板上方的水排尽； 

（6）、灌浆 

①在排水完成后的30min以后实施底板灌浆，先对灌浆设备的管路注水预湿，然后对板梁分段区域L₁进行灌浆，出浆嘴塑料管先处于刻度线1的位置，直至在该段出浆嘴有饱满浆料溢出后关闭出浆嘴阀门，迅速将该段出浆嘴塑料管调整至预设刻度线（2）的位置并打开出浆嘴阀门，继续缓慢均匀灌浆，当出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门； 

②拆除与L₁段注浆嘴对接的钢编管，将其与L₂段的注浆嘴对接，再通过L₁段的注浆嘴向板梁内腔注入填塞围挡的发泡剂材料，所述发泡剂材料形成的填塞围挡区域最小厚度为Δh₂，横向应填满； 

③20min～30min后，由L₂段的注浆嘴缓慢均匀向板梁内腔灌注灌浆料，当L₂段的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门；重复以上操作直至对板梁最后的分段L_n段进行灌浆； 

④拆除L_n-1段注浆嘴对接的钢编管，将其与L_n段注浆嘴对接，通过分段区域L_n-1的 注浆嘴向板梁内腔注入填塞围挡的发泡剂材料，所述发泡剂材料形成的填塞围挡区域最小厚度为Δh_n，横向应填满； 

⑤20min～30min后，由L_n段的注浆嘴缓慢均匀灌注灌浆料，当L_n段的出浆嘴有持续饱满的浆料溢出时，关停灌浆设备并关闭出浆嘴阀门； 

继续下一片待加固板梁的灌浆施工，循环上述步骤（1-6）直到结束；然后割断注浆嘴和出浆嘴塑料管并保持其畅通，使之作为板梁的通气孔和排水孔。 

7.根据权利要求6所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，其特征在于对于纵坡预应力混凝土空心板桥，所述注浆嘴、出浆嘴分别设置在板梁的高端和低端。 

8.根据权利要求3或6所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，所述水泥基灌浆材料搅拌所用的水是无污染的河水或饮用水。 

9.根据权利要求3或6所述的预应力混凝土空心板桥底板纵向裂缝灌浆加固方法，所述粘合材料是结构胶。 

Images