摘要：火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一，火灾后的建筑修复加固技术已经成为越来越受关注的课题，根据设计勘查及第三方检测机构的评估，制定施工方案，采用喷射 MSN-6型高强无收缩灌浆料+碳纤维布的综合施工技术，修复后各项检测满足设计要求，为同类型框架桥及隧道的抢险救灾施工提供了参考。
关键词：铁路桥梁；修复；火灾地道桥；高寒地区
哈尔滨市长江路地道桥位于哈尔滨市区以东，是市政咽喉区主干道，为穿越炼油厂多条铁路专用线而设立。由于满载易燃易爆品的大型货车肇事引发火灾及爆炸，导致地道桥单幅停用，造成周边路段交通严重拥堵。从外观上看，地道桥钢筋保护层和部分钢筋脱落，内部装修板材受损严重。本文对施工温度低（最底温-26℃）及工期紧等严苛条件下，火灾后受损部分钢筋、混凝土的修复进行了施工技术的研究。
1 火灾损坏情况
经过现场勘查及试验检测：受损地道桥在第5、6、7孔处起火，致使地道桥受损，部分直径Φ20mm HRB335分布钢筋破坏脱落，受力主钢筋外露，混凝土保护层脱落，其余区段的地道桥均过火，混凝土表面由于过火烟熏，表面碳化，呈黑色。通过对结构进行性能实验及桥梁荷载试验检测后得出结论：混凝土最终评定结果为Ⅲ级，梁体劣化等级达到AA级。
2结构修复方案的对比研究
2.1 地道桥结构模型主要参数
地道桥设计主要参数：混凝土强度等级 C40；钢筋强度等级 HRB335；顶板厚 1.25m；桥下净空不小于 5.0m；地道桥为双孔，单孔正横断面宽度为18m；沿公路方向地道桥正宽 25m；设计荷载为中-活载，换算为单位面积上荷载为 26.68kN/㎡；边墙考虑土压力作用，采用库伦主动土压力计算，荷载大小为8.54kN/㎡～58.14kN/㎡；底板通过桩柱与地基连接，边界条件简化为与地基固结。
2.2火灾后受损地道桥优化修复方案
从满足现有路网功能要求及市政道路现状看，应尽量保证原结构的继续使用，充分考虑灾后车辆尽快恢复通行的需要，同时，满足对铁路运营生产的干扰和影响降到最小，结合既有框架桥的既有特点，确定了本次框架内的修复方案：采用喷射高强无收缩复合砂浆与碳纤维的大面积使用相结合施工技术，并采取保温措施，以达到框架桥的质量要求。
喷射高强无收缩复合砂浆，特点是：早强、高强，可冬季施工，允许在-10℃气温下进行室外施工。耐久性强，经上百万次疲劳试验50次冻融循环实验强度无明显变化。抗开裂能力强，能有效解决现场使用中因加水量不确定、环境温度不确定以及养护条件限制等因素影响的裂纹现象。
钢筋修复包括受损后受力主筋抗弯承载力的提升加固和构造钢筋的重新恢复。考虑桥下净空的要求，采取碳纤维加固技术，碳纤维布加固受弯构件是一项新颖的加固技术，其抗拉强度为钢材的10倍以上，弹性模量略大于钢材。
3 方案的具体实施
3.1 主要施工方法
3.1.1混凝土的修复
试验测得受损最大厚度为 200mm，采用人工配合电镐进行凿除受损及以上100mm混凝土，直至坚实混凝土表面显露，喷射MSN-6型高强无收缩灌浆料恢复凿除的混凝土，使结构刚度得以修复。
3.1.2钢筋的加固
顶板底部构造钢筋按照原设计的长度、间距，重新绑扎恢复，在新喷射高强无收缩复合砂浆部位顶板底面粘贴2层碳纤维加固，对于过火区段粘贴一层碳纤维布补强修复。
3.2 施工控制方法
3.2.1采用“八三杆件”支撑体系
施工中采用支撑结构，模型以 0.1m 直径，纵向间距为 2.5m 的钢柱模拟，实际工程中采用军用八三杆件支撑。对比两种支撑位置的应力图，图 1～4，两端支撑，跨中部分最大位移为 10.0mm，最大应力为 4.84MPa，而单排中间支撑，跨中部分最大位移为 2.30mm，最大应力为 2.03MPa.为确保施工安全和控制顶板变形，单排中间支撑能有效控制顶板的位移和应力，最终选用单排中间支撑。
图3 两端支撑位移图 图4 两端支撑应力图
3.2.2冬季施工保温措施
施工期间为冬季（最低气温-26℃），为确保灌浆后养生质量及碳纤维布施工的温度要求，采取地道桥上方室外部分制作暖棚保温措施。
（1）在地道桥两侧各放置4台锅炉，同时在边墙立面两侧设12根热水管及回水管。地道口及暖棚分别用三层材料封闭，即：一层五彩布，一层棉苫布及一层单苫布，以减少地道内温度流失。
（2）温度观测：框架桥出入口及中间两侧各设一个测温点，每天测量
6次。测量水、外加剂和灌浆料的温度，温度计插入深度不小于10cm，每2h测量一次。已喷射灌浆料喷射后3d内观测温度变化：外部灌浆料每天观测最高、最低温度。
4 修复加固后效果
长江路地道桥维修加固后委托哈尔滨工业大学交通实验中心对工程实体进行了检测，内容包括胶体性能和粘结能力的各项指标，数据显示各项全部合格。
另外，对火灾损伤较重的第五节～第七节框构的高强无收缩灌浆料抗压强度进行了检测，均符合原设计强度要求。
通过喷射 MSN-6型高强无收缩灌浆料修复受损的混凝土，使得结构刚度可以有效得到修复。使用碳纤维布加固混凝土受弯构件能显著提高被加固构件的极限荷载与抗弯刚度，有效地对构件进行刚度加固，并在变形不大的情况下充分地利用碳纤维布的高强性能，同时，防止粘结破坏，充分发挥碳纤维布的强度。
5 结束语
此次采用MSN-6型高强无收缩灌浆料+碳纤维布的综合施工技术修复火灾地道桥得出如下结论。
（1）采用单排中间支撑实施修复加固，消除了施工中原框架桥安全继续破坏的隐患，极大程度地保持地道桥即有的刚度和强度水平。
（2）采用喷射高强无收缩复合砂浆修复病害桥凿除的顶板混凝土，使得受损结构的混凝土得到快速修复，从而恢复了原结构的刚度。
（3）采用粘贴碳纤维布对灾后病害框架桥维修加固，确保了原地道桥的净空高度，技术可行。
（4）采取有效保温措施，保证了冬季低温下条件下的施工质量，达到了预期效果。
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论文作者:苗慧
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：碳纤维论文; 火灾论文; 道桥论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 顶板论文; 刚度论文; 《基层建设》2018年第27期论文;