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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段負責保養和維修。在日常養護工作中，我們發現該條線路經過常年運營使用有89座涵洞的蓋板出現了混凝土離析、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，急需對發生病害的涵洞蓋板進行加固處理。


二、 病害產生原因  
   產生此類病害的原因是多方面的，主要有以下幾點：（1）在涵洞建設施工時，存在質量問題，蓋板鋼筋保護層厚度不夠，混凝土震搗不密實，經常年使用，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生水化反應，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在混凝土表面結晶形成白色硬塊，最后形成堿蝕。在這個過程中，如果結構存在裂縫，就會引起鋼筋的銹脹，出現鋼筋銹蝕的情況。（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，引起堿骨料反應發生鹽腐蝕，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構的加固工程中經常采用的施工方法，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，機械設備在窄小的空間內難以展開，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、設備較多，預計工期需要10個月，并且新舊混凝土界面的粘結強度不高，真實的受力狀況很難與設計預想相符。  
    二是參考國內外使用碳纖維加固橋梁的成功經驗，使用碳纖維加固技術對涵洞蓋板進行加固。  
   碳纖維加固技術的發展：碳纖維又稱增強復合材料，用于混凝土結構的加固始于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用。我國在這方面起步較晚，但發展勢頭迅猛，進展飛快，已經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；盧溝新橋的補強修復工程等等。  
   碳纖維加固技術的工作原理、特點及優越性：碳纖維增強復合材料加固修補混凝土結構技術，是利用專門配制的粘結劑將碳纖維片粘貼在混凝土構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）碳纖維復合材料具有優越的力學性能，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發生反應，因而用碳纖維材料加固后的鋼筋混凝土構件具有良好的耐腐蝕性及耐久性，適合于沿海地區空氣濕度大，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，幾乎不增加結構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構的裂縫，且不改變結構形狀及不影響結構外觀，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。不像傳統補強方法需要眾多工種、大量勞力及大型施工設備，可以在傳統技術無法施工的有限作業空間內實施。  
   通過對兩種施工方案各自特點的研究比較，我們技術人員認為第二種方案更加適合本次涵洞蓋板加固工程。