Gia cố và sửa chữa dầm

Tổng quan dự án

Cầu Weihe Right Line thuộc Đường sắt Jiaoji Ky140+742.3, với nhịp dầm bê tông cốt thép 9-31,7m (chiều cao thấp), tổng chiều dài 306m. Trên các tấm bích và bản bụng của thân dầm chữ T có các vết nứt ngang và dọc, kích thước từ 0,05 đến 1,5mm, các vết nứt xuyên lên xuống và theo chiều ngang. Các vết nứt xuất hiện ở vị trí dầm L/4-L/3 và giữa nhịp, bản đáy về cơ bản đã xuyên và kéo dài đến bản bụng và chân bản bụng. Sau khi đơn vị thiết kế và Trạm giám sát chất lượng kiểm tra, xác nhận có thể tiếp tục sử dụng trong điều kiện bảo trì và gia cố. Do đó, dầm 9 lỗ của cầu đã được sửa chữa và gia cố. Sửa chữa vết nứt dài 3000m, dán 6000m lớp bọc CFRP và dán 200m tấm thép.

Nguyên tắc và biện pháp tăng cường

Vết nứt dọc

(1) Đối với các vết nứt dọc và vết nứt mạng lưới <0,1mm, sử dụng keo kết cấu phủ bề mặt để bịt kín các vết nứt. Các vết nứt lưới được bịt kín bằng keo kết cấu trên bề mặt và phủ một lớp màng bọc sợi thủy tinh. Chiều dài của màng bọc sợi kéo dài 1m từ hai đầu lưới ra ngoài và 1m ở mỗi bên lưới.

(2) Đối với các vết nứt dọc từ 0,1mm~< vết nứt ≤ 0,2mm, sử dụng vữa bơm chân không "Phương pháp xe đạp" để trám và bịt kín, và dán hai lớp màng bọc sợi thủy tinh. Dán hai lớp màng bọc CFRP theo chiều ngang trên hình móng ngựa của dầm chữ T và một lớp màng bọc CFRP theo chiều dọc. Chiều dài của màng bọc sợi kéo dài 1m từ hai đầu vết nứt và 1m ở hai bên vết nứt. Chiều rộng của màng bọc sợi hình móng ngựa phải quấn đến các góc trong của cả hai bên móng ngựa.

(3) Đối với các vết nứt dọc hoặc chéo > 0,2mm, lớp bọc sợi thủy tinh trong các biện pháp xử lý nêu tại Điều (2) phải được thay thế bằng lớp bọc CFRP, các biện pháp khác tương tự.

(4) Sau khi dán lớp bọc sợi, cần bôi keo kết cấu bên ngoài để chống lão hóa, đồng thời cố gắng phối hợp màu sắc của lớp trang trí sau khi bọc sợi với màu cầu ban đầu.

Vết nứt ngang

(1) Đối với các vết nứt không theo nhịp. Có tính đến các yếu tố ảnh hưởng đến lực kết cấu, sau khi bơm vữa theo phương pháp "Xe đạp", hai lớp màng bọc CFRP được dán lên tấm đáy theo phương thẳng đứng của vết nứt. Chiều dài của màng bọc CFRP là 2m dọc theo mỗi bên vết nứt, chiều rộng là 0,5m, khoảng cách lưới khoảng 0,8m, bố trí theo dạng dải. Tấm lưới được dán hai lớp màng bọc CFRP dọc theo góc 45 độ của vết nứt, kéo dài đến tận gốc. Mặt ngoài của màng bọc sợi được phủ một lớp keo kết cấu để chống lão hóa, và được trang trí để đảm bảo màu sắc trang trí đồng nhất với màu bê tông cầu.

(2) Các vết nứt ở giữa nhịp. Sau khi bơm vữa theo phương pháp "Xe đạp", một phần bê tông được loại bỏ khỏi tấm đáy và một lớp thép 16Mn dày 8mm được dán lên bề mặt bê tông để gia cố các vết nứt theo phương thẳng đứng bằng "phương pháp phun". Chiều dài tấm thép được rút ngắn 1m dọc theo hai bên vết nứt đến điểm thay đổi tiết diện, chiều rộng 0,5m, khoảng cách thông thủy 0,75-0,8m, được sắp xếp thành từng dải. Sau khi dán tấm thép, nó được đặt ngang bằng với bê tông. Tấm lưới được dán bằng hai lớp màng CFRP dọc theo góc 45 độ của vết nứt, kéo dài đến chân. Bôi keo kết cấu lên bề mặt màng sợi và tấm thép, đồng thời xử lý trang trí để đảm bảo màu sắc trang trí đồng nhất với màu bê tông cầu.

Quy trình xử lý vết nứt

Quy trình xử lý vết nứt bịt kín bề mặt

Các vết nứt được bịt kín trên bề mặt bằng keo HM-9. Keo được cấu tạo từ nhựa epoxy biến tính và chất đóng rắn, chủ yếu xem xét độ bền của vết nứt và yêu cầu chống tia cực tím. Đối với các vết nứt có chiều rộng đường nối nhỏ hơn 0,1mm, bôi keo vi nứt một lần, sau đó bịt kín đường nối bằng xi măng nhựa epoxy biến tính. Độ dày của xi măng không nhỏ hơn 0,1mm và chiều rộng không nhỏ hơn 25mm. Quy trình thi công cơ bản như sau: xử lý bề mặt bê tông (sạch và khô), phủ và thấm keo vi nứt, trám xi măng nhựa epoxy, sơn keo vi nứt và kiểm tra chất lượng bịt kín.

Công nghệ thi công vữa

Kiểm tra vết nứt, xử lý bề mặt vết nứt, trám khe bơm keo, bịt kín vết nứt và bơm keo chà ron HM-120L.

Vệ sinh dụng cụ bơm keo bằng axeton.

Bảo dưỡng và đông cứng vật liệu bơm keo: Thông thường, keo có thể tự đông cứng sau 10 đến 24 giờ. Tháo bỏ khe bơm keo sau khi đông cứng.

Kiểm tra hiệu quả bơm keo: sử dụng thử nghiệm thấm nước, sóng siêu âm và lấy mẫu khoan lõi để so sánh.

Liên kết bên ngoài lớp bọc CFRP đơn hướng

Xử lý và vệ sinh nền bê tông. Phủ lớp nhựa nền. Sửa chữa bề mặt keo dán chưa hoàn thiện. Dán lớp bọc CFRP. Bảo quản.

Quy trình thi công tấm thép dán

Xử lý bề mặt bê tông dầm, khoan định vị lắp đặt tấm thép, điều chỉnh khe hở, bố trí ống dẫn khí, lỗ phun, bịt kín xung quanh tấm thép, bịt kín keo, đổ keo kết cấu, bảo dưỡng trống rỗng, nghiệm thu lớp vữa bảo vệ 5mm.

Phần kết luận

Sau khi hoàn thành việc xây dựng cầu, các vết nứt đã được kiểm tra bằng siêu âm và lấy mẫu lõi khoan để kiểm tra. Không phát hiện vết nứt nào chưa được trám kín. Nước đã được khóa trên đỉnh dầm trong 24 giờ và không phát hiện thấy hiện tượng rò rỉ nước trong thân dầm. Hiện tại, tốc độ vận hành tại hiện trường của cầu đã đạt 100km/h sau khi gia cố. Sau một tháng liên tục quan sát, dầm đã hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu sử dụng.

Phương pháp này thi công đơn giản, nhưng đòi hỏi người thi công phải cẩn thận, không được cẩu thả, nếu không sẽ không trám được vết nứt và lớp bọc CFRP sẽ không bám dính chắc chắn. Đối với một số trụ cầu đã sử dụng lâu năm nhưng chưa đến thời hạn tháo dỡ, bị hư hỏng do tai nạn hoặc động đất trong quá trình thi công, việc áp dụng các phương pháp gia cố trên khá hiệu quả.

Sau trận động đất Vấn Xuyên ngày 12 tháng 5 năm 2008, trụ cầu và dầm cầu đường sắt nhánh Quảng Nhạc bị hư hại, phương pháp này đã được áp dụng để gia cố các vết nứt trên trụ cầu trong công tác cứu hộ khẩn cấp, và đạt được hiệu quả tốt. Trong quá trình cứu hộ và gia cố 6 cây cầu trên tuyến nhánh Quảng Nhạc, tổng cộng đã hoàn thành 5.310kg keo trám vết nứt, 1.700m gia cố bằng sợi carbon (CFRP) và 40m keo thép.