节段预制施工技术是将梁体沿桥纵向划分为若干个节段, 在工厂内将节段预制完成后运至施工现场, 采用架桥设备安装就位并施加预应力, 使各节段成为整体, 达到设计强度。

国内外学者对节段预制拼装桥梁结构受力行为的研究取得大量成果。但对于节段预制胶接拼装结构研究相对较少, 仍存在以下问题:设计理论与设计方法滞后, 复杂环境下结构胶耐久性、可靠性及施工工艺不规范等。在桥梁拼接施工工艺方面, 根据接缝形式的不同分为湿接缝、干接缝和胶接缝3种形式。

1) 湿接缝是在拼装过程中, 先在两梁段间留一定间隙, 绑扎钢筋后浇筑混凝土或砂浆填充。湿接缝拼装存在施工工序多、施工工期长、施工质量不易保证等问题。

2) 干接缝截面混凝土直接接触, 接缝截面无法承受拉应力, 在抗震作用下混凝土剪力键可能出现脆性破坏, 且因防水气密性差以致预应力束耐久性无法保证。美国AASHTO在2003年修改时明确规定, 干接缝不允许在新建桥梁结构中使用。

3) 胶接缝是先将环氧树脂胶涂抹在梁段对接截面上, 将梁段接缝填满, 然后在张拉预应力。胶接缝中填充的环氧树脂胶具有润滑、锚栓、密封防水、快速拼接等作用, 能更好地保证节段拼接的效果和耐久性。胶接缝在节段预制拼装桥梁技术中应用广泛。

目前, 国内缺乏专门针对预制节段拼装结构拼接胶的行业或国家规范。在此背景下, 2017年由中国建筑科学研究院组织成立了“工程建设协会标准《预制节段拼装结构拼接胶》”编制组, 召开了第1次工作会议, 完成《预制节段拼装结构拼接胶》标准的讨论稿。对于胶接缝的施工工艺, 2006年原建设部发布的CJJ/T 111—2006《预应力混凝土桥梁节段预制逐跨拼装施工技术规程》, 虽然对施工工艺有所介绍, 但无法满足对施工现场的具体指导作用。

因此, 本文结合南昌洪都大道快速化改造工程, 对胶接缝在预制节段拼装结构中的应用进行介绍, 希望能为胶接缝的施工提供参考。

洪都大道快速路改造工程主要是在现状洪都大道的基础上按城市快速路标准进行改造, 项目北起洪都大桥, 南至井冈山大道, 全长约7.6km, 标准段线路红线宽50m, 上下匝道合流处加宽。全线主线采用高架形式, 设计时速80km, 高架桥桥宽25m (整幅桥布置) , 双向6车道, 主要跨路口桥梁跨径布置如表1所示, 拼接梁结构设计截面如图1所示。

1) 节段梁吊装根据施工方案, 确定需选用的架桥机型号及承载力, 现场安装并调试。桥梁箱梁预制节段按照图纸在工厂内生产制作, 并按照《预应力混凝土桥梁节段预制逐跨拼装施工技术规程》的规定, 运至施工现场, 节段梁吊装时应注意每段梁内的二维码信息, 按照编号顺序吊装。

2) 胶体选取根据设计图纸要求, 选用满足物理性能、力学性能、耐化学性能、耐湿热老化性能等性能指标的拼接胶, 具体参数如表2所示。本设计图纸对于胶体性能的规定与国际FIP规范中对拼接胶要求相近。按照图纸要求选取满足性能指标的拼接胶。胶粘剂多为A/B双组份, 储存在阴凉干燥处, 温度在10～20℃, 胶体应在1年内使用, 若超过3个月A组分出现结晶体, 可将A置于70℃的水中, 水浴加热, 3～4h后每隔15～20min搅动1次, 直至晶体溶解。

3) 施工工具胶体施工时, 主要用到的工具有电子秤用于称量胶体重量;刮板或硬刷用于将拌合的胶体涂抹到梁截面;电锤和搅拌器用于搅拌胶体;角磨机和钢丝刷用于打磨梁待黏结截面;鼓风机用于清理梁待黏结截面。

4) 人员准备根据现场的施工作业面配置每班组人数。按一般施工条件, 一般每班组9～10人, 其中架桥机操控1人, 基面清理2人, 配制胶体2人, 涂抹胶体4～5人。

基面是指拼接梁拼接缝处混凝土截面, 为保证黏结的有效性, 应严格按JTG/T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》的要求进行处理。混凝土基面应尽量平整, 疏松表面层及附着的水泥应用角磨机清除干净, 保证所有胶接面洁净, 无油污等杂质。打磨完成后, 用鼓风机将表面浮灰清理干净即可。同时, 涂胶前应保证基面含水率不大于4%。

节段梁采用拼接胶拼接后, 需再利用预应力束将节段梁连接, 形成受力整体。因此在箱梁翼缘和上下板位置预留预应力束孔。因胶体挤出性较好, 如果涂拼接胶时未对预留预应力束孔进行防护, 在施加临时预应力时, 拼接胶可能会将预应力孔封堵, 导致无法顺利穿预应力束。所以在使用拼接胶时, 应在预应力束孔周边黏贴厚8～10mm、宽20～30mm的橡胶垫或海绵垫, 避免在预应力张拉时胶体进入预应力束孔。

节段梁拼接时, 对两节段的标高要求较为严格, 拼接时间一般较长, 若超过拼接胶的晾置时间仍未拼接则胶体失效。故在涂抹拼接胶之前, 需先对节段梁进行试拼装。试拼装时, 调整待拼节段梁标高及倾斜度, 将梁段拼接面靠拢, 保证节段梁的剪力键贴合严密。同时应注意检查预应力孔道接头的对位情况。

根据设计说明中对拼接胶物理性能、化学性能 (力学性能) 等指标选取合格的环氧结构胶。该项目采用的拼接胶为“卡本桥梁节段拼接胶”, 拼接胶的配比A∶B=2∶1, 采用搅拌器在约400转/min状态下搅拌2～3min, 直到颜色均匀为止。搅拌时, 搅拌片应贴近容器底部和内部, 确保2种成分完全混合;尽量避免引入空气, 使用扁平工具拌胶, 便于散热延长使用时间。在适用期内将胶体涂抹至拼接面, 建议配胶量3kg, 且必须现配现用。

涂抹拼接胶时, 先将节段梁移开。移动时, 避免拼接梁的标高和倾斜度发生改变。将拌制均匀的拼接胶由刮刀从下向上均匀涂刷, 根据工作面大小, 可分为几个工作面同时进行, 以降低涂胶耗时。胶体厚度控制在3mm左右。施工时, 混凝土剪力键部位易出现漏涂现象, 应注意该处胶体饱满。在预应力束孔周围, 虽已做了防护措施, 但抹胶时仍应留出20～30mm的无黏合剂区域, 避免胶体进入预应力孔内。

拼接胶涂抹及临时张拉应保证在拼接胶的晾置时间 (即拼接胶涂抹至拼接面至失去黏结效果的时间) 内完成。拼接梁段完成对接后, 需进行临时张拉, 张拉平均压力不低于0.30MPa, 最小值不低于0.15MPa, 保证拼接胶在该压力下固化。临时张拉时, 应先对节段梁上部翼缘对称张拉, 然后再对腹板上下同时张拉, 保证受力均匀性。因拼接胶的挤出性较好, 在压力作用下会挤出多余的拼接胶。应及时采用刮板刮除, 减少对混凝土的污染。因临时张拉锚具为外部临时系统, 临时张拉完成后应用检孔器清理预应力孔, 必要时30min再通孔1次, 确保孔道畅通。胶体自施工完成后应避免有雨水浸入, 影响固化效果, 一般胶体固化7d后可进行预应力张拉。本工程预应力张拉设计为每节段张拉1次, 张拉力按照设计要求进行。

随着我国对装配式建筑的大力推广, 相关规范及标准在积极编制中。目前, 胶接缝形式中所用的环氧拼接胶的协会标准已形成讨论稿, 并不断积极推进, 该标准的编制及实施将为拼接胶的选用提供依据, 利于胶接缝在桥梁节段拼接技术中的应用。桥梁节段拼装技术施工相关的规范及工法尚需编制及完善, 本文以洪都大道快速路改造工程为案例, 对胶接缝的施工工艺进行阐述, 希望为环氧拼接胶在桥梁节段拼装技术中的应用提供参考, 为拼接胶在桥梁节段拼装技术施工工法的编制提供案例支撑。