一、前言

   欽北鐵路修建于上個世紀90年代，北起廣西欽州市南至北海市，是西南地區(qū)貨物進出口的便捷通道之一，由廣西沿海鐵路股份有限公司欽州工務(wù)段負責保養(yǎng)和維修。在日常養(yǎng)護工作中，我們發(fā)現(xiàn)該條線路經(jīng)過常年運營使用有89座涵洞的蓋板出現(xiàn)了混凝土離析、開裂、風化露筋、鋼筋銹蝕等嚴重病害，涵洞蓋板的承載力下降。隨著近年來欽北線列車軸重增大及速度的提高，該病害嚴重地影響到列車的行車安全，急需對發(fā)生病害的涵洞蓋板進行加固處理。


二、 病害產(chǎn)生原因  
   產(chǎn)生此類病害的原因是多方面的，主要有以下幾點：（1）在涵洞建設(shè)施工時，存在質(zhì)量問題，蓋板鋼筋保護層厚度不夠，混凝土震搗不密實，經(jīng)常年使用，表層混凝土容易風化脫落，形成露筋。（2）蓋板防水層開裂失效，雨水不斷滲入與蓋板混凝土的主要成分硅酸鈣發(fā)生水化反應(yīng)，形成游離鈣、硅酸和氫氧根，在毛細壓作用下混凝土中的鹽份被水帶出淤積于混凝土表面，進一步與空氣中的二氧化碳反應(yīng)在混凝土表面結(jié)晶形成白色硬塊，最后形成堿蝕。在這個過程中，如果結(jié)構(gòu)存在裂縫，就會引起鋼筋的銹脹，出現(xiàn)鋼筋銹蝕的情況。（3）欽北線處于沿海地帶，空氣中和雨水中都含有一定的氯鹽成分，鹽水滲入到蓋板混凝土的縫隙里，引起堿骨料反應(yīng)發(fā)生鹽腐蝕，加速了混凝土的離析。


三、 施工方案的比較選擇  
   對該病害的處理方法，我們提出了兩種施工方案：  
   一是在以往對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固工程中經(jīng)常采用的施工方法，鑿除并清洗干凈原有蓋板混凝土表面的劣化層后，附著施工增加一定厚度的鋼筋混凝土保護層或噴射鋼纖維混凝土和外包鋼板，從而達到加固的目的。但由于許多涵洞孔徑較小，機械設(shè)備在窄小的空間內(nèi)難以展開，如果采用該方法進行加固涵洞蓋板工程，施工難度較大，施工人員、設(shè)備較多，預(yù)計工期需要10個月，并且新舊混凝土界面的粘結(jié)強度不高，真實的受力狀況很難與設(shè)計預(yù)想相符。  
    二是參考國內(nèi)外使用碳纖維加固橋梁的成功經(jīng)驗，使用碳纖維加固技術(shù)對涵洞蓋板進行加固。  
   碳纖維加固技術(shù)的發(fā)展：碳纖維又稱增強復(fù)合材料，用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固始于70—80年代的美國、日本。日本阪神大地震及臺灣“9.11”地震后，碳纖維加固技術(shù)被廣泛用于震后建筑重建和補強，這些都促進了碳纖維在加固補強工程中的應(yīng)用。我國在這方面起步較晚，但發(fā)展勢頭迅猛，進展飛快，已經(jīng)有了許多橋梁加固成功的實例。如南京機場路高架橋空心板補強修復(fù)；盧溝新橋的補強修復(fù)工程等等。  
   碳纖維加固技術(shù)的工作原理、特點及優(yōu)越性：碳纖維增強復(fù)合材料加固修補混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，是利用專門配制的粘結(jié)劑將碳纖維片粘貼在混凝土構(gòu)件需補強加固部位表面，使混凝土與碳纖維片形成一體，共同工作的加固修補方式。（1）碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)越的力學性能，其抗拉強度是普通Ⅱ級鋼筋抗拉強度的10倍以上，彈模也與鋼材相當；（2）碳纖維材料不與酸堿鹽等化學物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而用碳纖維材料加固后的鋼筋混凝土構(gòu)件具有良好的耐腐蝕性及耐久性，適合于沿海地區(qū)空氣濕度大，鹽堿含量較高的特點；（3）碳纖維的單位體積重量僅為鋼材的l／4左右，制成板狀后，其厚度僅為1.4mm左右，幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和改變截面外形。由于碳纖維布是一種柔性材料，而且可以任意裁剪，可以有效的封閉混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀，很適合于加固涵洞蓋板這類施工面較小的工程。（4）施工簡便、工序簡單，由于其自重較輕，可用小型電動工具操作，操作空間要求較寬松。不像傳統(tǒng)補強方法需要眾多工種、大量勞力及大型施工設(shè)備，可以在傳統(tǒng)技術(shù)無法施工的有限作業(yè)空間內(nèi)實施。  
   通過對兩種施工方案各自特點的研究比較，我們技術(shù)人員認為第二種方案更加適合本次涵洞蓋板加固工程。