淺談公路舊橋的加固與管理

葉志峰,趙 磊,陳愛民

(1.黑龍江省公路局;2.黑龍江省隆興公路勘測設計公司;3.黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司)

1 前 言

隨著我國社會經濟和交通運輸事業的快速發展,過去年代修建于各地城鎮和各級公路上的橋梁,負擔著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。這些橋梁具有荷載等級低、使用年限長的特點。從技術資料分析,大多數橋梁是三不知:(1)不知基底地質;(2)不知基礎深度;(3)不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術狀況分析,由于河床屢遭洪水沖刷,河床底部加深,橋梁墩臺基礎外露、沖空,產生不均勻沉降,導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現開裂,有的甚至出現開合現象。自 1989年以來,我單位多次完成超限運輸舊橋加固及大中型危橋的維修加固監理工作,在公路舊橋加固和管理方面取得一些經驗,本文按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法。

1 舊橋上部結構加固技術

1.1 橋面補強層加固法

在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,一般先鑿除舊橋面,使其與原有主梁形成整體,達到增大主梁有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達到提高橋梁的承載能力的目的。

1.2 增大截面和配筋加固法

當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法,這種方法是在梁底面或側面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。該法廣泛應用于橋梁及拱橋及拱橋拱肋的加固。

1.3 錨噴混凝土加固法

借助高速噴射機械,將新混凝土混合料連續的噴射到已錨固好鋼筋網的受噴面上,凝結硬化面形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面和補強鋼筋,加強結構的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。

1.4 粘貼鋼板加固法

當交通量增加,主梁出現承載力不足或出現嚴重腐蝕的情況時,梁板橋的主梁會出現嚴重的橫向裂縫。采用粘結劑及錨栓,將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位,使其與結構形成整體,以鋼板代替增設的補強鋼筋,達到提高梁的承載力的目的。這種加固方法的特點是:

(1)需要破壞被加固的原結構尺寸;

(2)工工藝簡單,施工質量較容易控制;

(3)施工工期短。

1.5 增設縱梁加固法

在墩臺地基安全性能好,并具有足夠承載力的情況下,可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁,新梁與舊梁相連接,共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布,使原有梁中所受荷載得以減少,由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或者兩側時,則兼有加寬作用。

1.6 拱圈增設套拱加固法

在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈,即緊貼原拱圈底面上,澆注或錨噴混凝土新拱圈,外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。

2 舊橋下部結構加固技術

2.1 擴大基礎加固法

此法適用于基礎承載力不足或埋深太淺,而墩臺又是磚石或混凝土剛性實體式基礎時的情況。擴大基礎底面積應由地基強度驗算確定。

2.2 增補樁基加固法

當橋梁墩臺基底下有軟臥層時,墩臺發生沉陷;對此采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種方法是:在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁等,以此提高基礎的承載力,增強基礎的穩定性。

2.3 鋼筋混凝土套箍或護套加固法

當橋梁墩臺由于基礎埋深不夠,或因施工質量控制不嚴等原因,導致墩臺開裂時,有時會出現貫通裂縫,可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。

2.4 橋臺新建輔助擋土墻加固法

由于橋臺臺背水平土壓力過大,引起橋臺傾斜,應在臺背之后加建一擋墻,以抵御過大的土壓力。

2.5 墩臺拓寬加固法

利用舊橋基礎,靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬部分,以便安裝的上部結構。此種情況為只加寬墩臺上部的蓋梁、墩臺身和基礎則不需予以加固。

3 舊橋加固的常用方法

3.1 塞縫灌漿法

塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內,起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂砂漿等。

3.2 上部結構加固

上部結構加固改建在調查研究舊橋的基礎上,經過技術、經濟比較,采用充分利用原橋進行拼寬,利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法,使其滿足超限運輸要求。

(1)拼寬原橋對驗算不能滿足超限運輸要求的舊橋,經技術經濟比較后,按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁,以確保超限運輸安全。

(2)利用原橋臺改拱式結構為板式結構對于小跨徑石拱橋,由于拱圈厚度不能滿足超限運輸要求或因地基較差發生不均勻沉降,致使拱圈開裂,降低承載能力,可采用此辦法。

采用以上兩種方法加固的橋涵,通過試載及重車通行,經觀察加固效果較好。

3.3 下部結構加固

(1)采用鋼筋混凝土框架加固橋臺設計的基本假設:鑒于尚在維持正常的交通運輸的橋,臺背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔,框架結構僅承受在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力。在后來的應用中,取消了鋼筋混凝土立柱,僅在橋臺上鑿出牛腿的位置,將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現澆成平面支撐框架,這不僅減少了工作量,而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵,經多次實地觀察,使用效果良好。

(2)基礎加固。

由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道,導致橋臺基礎沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺發生不均勻沉降,引起橋臺開裂等。針對以上病害,我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌,上游河床設置丁壩,打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。

3.4 橋面鋪裝層的加固

(1)重視橋面鋪裝上層的設計和選材。如果沿用傳統的路用瀝青混凝土的材料設計方法,鋪裝上層總是處于不利的受力狀態,承受著較大的反復拉應力,往往在橋面板的加勁部件(直腹板、橫隔板)的頂部產生開裂,導致鋪裝上層出現早期破壞,這也與實際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合,重視橋面鋪裝上層的設計和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開裂,對預防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以,對于橋面鋪裝體系來說,需要采用性能更加優良的復合改性瀝青,根據鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態研究選擇合理的瀝青混合料組成,并進一步解決鋪裝層與橋面板的粘結穩定性等問題。

(2)橋面鋪裝層的加固施工(瀝青或水泥混凝土)。

①清除或刨洗橋梁舊鋪裝層。

②認真清洗舊橋面。

③重鋪新橋面。

水泥混凝土橋面鋪裝在澆筑混凝土的強度達到設計等級后,才可開放交通,其車輛荷載不得大于設計荷載。瀝青混凝土橋面鋪裝應待攤鋪的混合料完全自然冷卻,其表面溫度低于 50℃后,方可開放交通。需要提早開放交通時,可灑水冷卻降溫。伸縮裝置安裝完畢,預留槽澆筑的混凝土強度達到設計強度后,方可開放。

4 公路舊橋的管理

4.1 加強公路舊橋的管理。

對于舊橋的超限運輸管理工作具有工期短、要求高、工程量較小、前期工作量大等特點,公路超限運輸一般是為國家或省的重點建設工程服務,我們的初步經驗是:

(1)對于經常過大件的路段,應對改路段上的大小橋梁進行重點檢查和管理,收集原始檔案材料,掌握其動態,針對其技術和承受能力編制相應的加固處理方案,需要報批的及時按程序報批;

(2)在施工中針對其技術嚴格按照業主已批準的加固方案進行施工,注意抓重點、制約工程;

(3)重視加固工程的原始資料的收集和整理工作,為今后的加固工程積累經驗;

(4)充分調動基層單位的積極性,正確處理責、權、利的關系。

4.2 舊橋加固的建議

目前制約舊橋加固工作的主要因素是資金問題,在養路資金緊缺的情況下,投入到舊橋加固上的資金更加有限,現在的作法是省公路局將大中型橋梁作為計劃單列,而從我單位的實際情況看,小橋的數量約占橋梁總數的 90%,且小橋的病害也比較嚴重,對小橋的維修、加固需要投入大量的資金,為此建議采用以下辦法逐步解決。

(1)省公路局應加大對大中型橋梁加固資金的投入,并將屬于危橋的小橋納入這個范圍,集中資金重點解決危橋的加固;

(2)對于橋梁的小修保養,應納入公路小修保養議標中,特別是實行養路工程費制后,可將各段管養的橋梁編入小修保養工程量清單內,對站(所)不能承擔的項目,可安排段工程隊施工,總段加強檢查和考核。

[1]李世華.道路橋梁維修技術手冊[M].中國建筑工業出版社,2003.

[2]侯發亮.建筑結構粘貼加固的理論與實踐[M].武漢大學出版社,2003.