公路舊橋的加固利用及新舊橋連接技術(shù)研究

賈寶成商丘市公路管理局，河南 商丘 476000

在超載車輛、暴雨大雪及交通量日漸增多的多年影響下，使得為數(shù)眾多過去修建的橋梁，發(fā)生了各種大大小小的病害，如橋面板破損、橋面鋪裝龜裂損壞、防撞護(hù)欄斷裂缺損、伸縮縫損壞漏筋、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、砼剝落、鋼筋銹蝕、墩臺斷裂位移、錐坡下挫坍塌、河床護(hù)底沖翻以及河道被沖刷嚴(yán)重變遷而危及橋頭路基等，已經(jīng)破壞了橋梁的正常良好狀態(tài)。這種不良狀態(tài)，除將大大縮短橋梁的使用壽命之外，有的已經(jīng)威脅著過往人車的安全而成為危橋，怎樣節(jié)約工程費用合理安全的利用舊橋成了政府及公路管理部門關(guān)注的大事。

1 舊橋加固的常用方法

1.1 塞縫灌漿是一種綜合普用的方法

塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環(huán)氧樹脂（砂）漿，通過噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因很多，也很復(fù)雜。結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應(yīng)力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應(yīng)視實際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因為鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1∶1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預(yù)留直徑約6mm～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6m～1.0m，縫小處孔距為0.4m～0.6m，待勾縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25m～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中，商丘市內(nèi)的S324新橋及潮莊橋就是利用此項方法進(jìn)行前期加固處理，效果比較理想。

1.2 采用鋼筋混凝土框架加固橋臺

設(shè)計的基本假設(shè)：鑒于目前對舊橋做靜載試驗確定剩余承載力，做出加固方案的可行性不大，固對舊橋蓋梁及立柱存在裂縫及漏筋現(xiàn)象的橋梁，考慮先進(jìn)行裂縫檢查處理，然后對立柱植筋增加鋼筋網(wǎng)片，對蓋梁增加橫向預(yù)應(yīng)力筋，已增加各部位的承載能力。

裂縫檢查及處理。對下部構(gòu)建中存在的裂縫的部位，采用裂縫修補膠進(jìn)行灌注處理，并在實施裂縫灌注前對修補部位裂縫再仔細(xì)檢查一遍，以便確定修補數(shù)量、范圍、鉆孔孔眼位置及膠液數(shù)量等。裂縫處理務(wù)必嚴(yán)格遵照《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。

為增強(qiáng)新老混凝土的結(jié)合，新老混凝土的結(jié)合面，均應(yīng)按照下列程序進(jìn)行：

1）用鋼刷清洗老混凝土的表面，將混凝土表面的泥土、灰塵、油污及碎渣清洗干凈；

2）用小錘將混凝土表面鑿毛，即鑿成間距3cm、深5cm的小坑；

3）用清水清洗，用鋼刷清洗小坑，將混凝土碎渣全部清除干凈；

4）在老混凝土表面上刷一層水泥凈漿，其厚度為1mm～2mm。為了增強(qiáng)新老混凝土的粘結(jié)力，在配置水泥凈漿時，應(yīng)加入漿液體積10%的丙苯乳液；

5）立即澆注混凝土，要求振搗密室，各部分尺寸滿足要求。

為了在植筋過程能保持干燥，故應(yīng)先植筋，后處理新老混凝土的結(jié)合面。植筋工藝：定位-鉆孔-清孔-鋼筋除銹-錨固膠配制-植筋-固化、保護(hù)-檢驗。

1）定位：植筋鉆孔位置若遇到基材上存在的受力鋼筋，鉆孔位置可適當(dāng)調(diào)整；

2）鉆孔：鉆孔過程中如遇鋼筋應(yīng)調(diào)整孔位避開，孔的表面要有足夠的粗糙度，植筋孔的深度要逐個量測，孔徑（直徑）均比鋼筋直徑大2mm～4mm（注意由于鉆孔過程中，鉆頭會磨損，直徑變小，防止錨固鋼筋難以插入，應(yīng)及時更換鉆頭和校正孔徑）；

3）清孔：鉆孔完畢，檢查孔深、孔徑合格后將孔內(nèi)粉塵用壓縮空氣吹出，先用毛刷將孔壁刷凈，再以高壓干燥空氣吹孔，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行3～5次，直至吹去孔底灰塵和碎片，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥，將孔口臨時封閉。若有廢孔，清潔后用植筋膠填實。絕對不可以用水清洗植筋孔；

4）灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入鋼筋后，膠即充滿整個孔洞；

5）植筋：鋼筋可采用旋轉(zhuǎn)或手錘擊打方式入孔，手錘擊打時，一人應(yīng)扶住鋼筋，以避免回彈。錨固膠填充量應(yīng)保證插入鋼筋后周邊有少許膠料溢出；

6）固化、保護(hù)結(jié)構(gòu)膠，植筋后夏季12小時內(nèi)不得擾動鋼筋，若有較大擾動宜重新植筋。

1.3 利用鋼板、碳纖維布及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線增加橫向整體性

民權(quán)立交橋因鉸縫混凝土松散脫落對下部鐵路行車造成了危機(jī)安全的隱患，橋板之間的橫向連接失效，為增加橋板的橫向整體性，故對該橋進(jìn)行加固處理，第四跨施工方案如下：

1）鑿除原有瀝青混凝土及橋面鋪裝層，清除鉸縫破損混凝土；

2）空心板需加固鉸縫頂?shù)自O(shè)置橫向鋼板，間距50cm，鉸縫內(nèi)豎向設(shè)置螺桿連接錨固上下鋼板，頂?shù)装灏惭b鋼板時，涂環(huán)氧樹脂粘貼，相鄰空心板錯臺不平整時，鋼板與板間抹環(huán)氧砂漿找平；

3）鉸縫內(nèi)灌注高強(qiáng)無收縮灌漿料，板底部橫向粘貼碳纖維布；

4）在橋板頂鉸縫兩側(cè)植筋，在植筋過程中應(yīng)避開原空心板中的鋼筋及鋼絞線，植筋用膠粘劑應(yīng)采用A級膠，植筋與橋面鋪裝原有鋼筋搭接，已增加橋面鋪裝與橋板的整體連接。

該橋第一跨利用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行體外橫向預(yù)應(yīng)力加固，本橋主跨因下部鐵路通車要求，施工時間短暫，固對橋梁底部進(jìn)行貼碳纖維布，已防止鉸縫混凝土掉落影響行車安全。

2 上下行橋梁新舊結(jié)合處理

對于舊橋上下行加固改造利用工程，新舊結(jié)構(gòu)連接、新舊材料結(jié)合是重點也是難點所在，設(shè)計中廣泛采用化學(xué)植筋連接技術(shù)、混凝土界面處理技術(shù)及上下行一體化處理等。

2.1 新舊混凝土界面處理技術(shù)

新舊混凝土由于收縮、徐變、溫度效應(yīng)不協(xié)調(diào)以及車輛所產(chǎn)生的疲勞荷載作用，界面會遭到破壞。結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度不僅與鋼筋的多少有關(guān)，還與結(jié)合面的處理情況有關(guān)。

2.2 新舊結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

橋墩臺蓋梁、系梁、臺身、基礎(chǔ)與舊橋部分的連接主要采取下列措施：1）鑿除原結(jié)構(gòu)端頭混凝土，使主筋出露，與加寬部分主筋對應(yīng)焊接，直徑φ28mm鋼筋采用等強(qiáng)鐓粗直螺紋鋼筋接頭，其余鋼筋采用雙面焊接，焊縫長度滿足規(guī)范要求；2）在素混凝土內(nèi)植筋以加強(qiáng)連接，涂抹界面膠以增強(qiáng)粘接力；3）加寬部分混凝土采用干硬性混凝土或摻入微膨脹劑以減少收縮；4）混凝土澆筑后，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后再受力。

2.3 上下行橋梁單幅拆除施工

由于商丘市有部分橋梁是60年代修建，路面加寬后為了不影響通車，一般選擇上下行分離式橋梁，近幾年由于這些老橋不同程度產(chǎn)生橋面鋪裝損壞，橋面板斷裂及立柱蓋梁漏筋等情況，在加之上下行橋梁容易在中央花壇處發(fā)生交通事故，所以對老橋處理后一般做成整體橋梁，取消了中央花壇，視老橋情況，進(jìn)行拆除重建或下部加固利用上部橋板更換等措施。

S206商桐線毛堌堆大橋原有上游舊橋部分出現(xiàn)多種病害，損毀嚴(yán)重。現(xiàn)場調(diào)查后，經(jīng)研究決定拆除原有上部構(gòu)造，在充分利用原有舊橋基礎(chǔ)樁基剩余承載力的情況下，對下部基礎(chǔ)進(jìn)行加固改造，提高其承載能力，以滿足公路-Ⅰ級荷載要求。改建部分，跨徑與原有橋梁相同，橋面全寬9m，上部更換為現(xiàn)澆混凝土板，下部和基礎(chǔ)為立柱接擴(kuò)大基礎(chǔ)。修建完成后雙幅橋合為單幅橋，在新舊橋連接處，鑿除舊橋面混凝土鋪裝50cm，順橋向埋置長6×17.4m的80×5×9mm角鋼，置于橋面鋪裝鋼筋下方并與之焊接，以規(guī)范新舊橋連接處造成的縱向裂縫。

3 結(jié)論

舊橋加固處理及改造利用對于設(shè)計施工而言都是一個需要進(jìn)一步研究的課題，特別是新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用。因此，全過程配合施工，現(xiàn)場動態(tài)跟蹤新技術(shù)、新材料、新工藝的使用狀況，及時發(fā)現(xiàn)解決設(shè)計遺留問題及施工安全隱患，將設(shè)計者的意圖貫穿于現(xiàn)場實際操作中，為優(yōu)質(zhì)工程提供技術(shù)保證。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.

[2]公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn).

[3]公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).

[4]公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范.