公路舊橋加固與管理

王 鑫

(大慶市杜蒙交通局)

1 塞縫灌漿

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(shí)際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺(tái)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(jià)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?yàn)殇摻罨炷翗?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(shí)須預(yù)留直徑約 6～8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為 0.6～1.0m,縫小處孔距為0.4～0.6m。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 0.25～0.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。

2 上部結(jié)構(gòu)改建

2.1 拼寬原橋

對(duì)驗(yàn)算不能滿足超限運(yùn)輸要求的舊橋,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,按實(shí)際通過的超限運(yùn)輸荷載設(shè)計(jì)拼寬橋梁,以確保超限運(yùn)輸安全。

2.2 利用原橋臺(tái)改拱式結(jié)構(gòu)為板式結(jié)構(gòu)

對(duì)于小跨徑石拱橋,由于拱圈厚度不能滿足超限運(yùn)輸要求或因地基較差發(fā)生不均勻沉降,致使拱圈開裂,降低承載能力,可采用此辦法。

3 舊橋下部結(jié)構(gòu)加固

橋臺(tái)特別是高度較大的橋臺(tái),受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺(tái)開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、錯(cuò)位等。對(duì)于跨徑較小,水流不大的石拱橋,我們采用在橋跨內(nèi)加鋼筋混凝土框架進(jìn)行加固。如三那線 K139十 723處,建于 1940年的 8m石拱橋,橋臺(tái)高 6.72m。由于橋臺(tái)太高,且位于長(zhǎng)距離的高路堤縱坡上(橋面縱坡達(dá) 5.5%),在行車和土壓力的共同作用下,使兩岸橋臺(tái)和靠那發(fā)岸拱腳開裂,三岔口岸橋臺(tái)條石多處開裂,且下部明顯凸肚。經(jīng)分析比較,確定采用鋼筋混凝土框架加固橋臺(tái):(1)沿橫橋方向?qū)υ诎稑蚺_(tái)各設(shè)置 4個(gè)鋼筋混凝土立柱,聯(lián)接 4排鋼筋混凝土橫系梁緊靠橋臺(tái);(2)順橋向則對(duì)應(yīng)于立柱設(shè) 4排支撐梁,并將所有立柱伸入拱矢高 1/3處。設(shè)計(jì)的基本假設(shè):鑒于原橋當(dāng)時(shí)尚在維持正常的交通運(yùn)輸,臺(tái)背填土破壞棱體引起的主動(dòng)土壓力由原橋臺(tái)承擔(dān),框架結(jié)構(gòu)僅承受在破壞棱體范圍內(nèi)布置超重車所引起的主動(dòng)土壓力。我們用此方法又加固了 4座(道)石拱橋(涵)。在后來的應(yīng)用中,取消了鋼筋混凝土立柱,僅在橋臺(tái)上鑿出牛腿的位置,將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現(xiàn)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(jīng)多次實(shí)地觀察,使用效果良好。

4 舊橋基礎(chǔ)加固

橋梁基礎(chǔ)特別是天然地基上的淺基礎(chǔ),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(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺(tái)發(fā)生不均勻沉降,引起橋臺(tái)開裂等。針對(duì)以上病害,我們采取對(duì)河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌,上游河床設(shè)置丁壩,打木樁擴(kuò)大橋臺(tái)基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。

4.1 防治橋臺(tái)基礎(chǔ)沖刷

對(duì)于跨徑較小的橋梁,由于河水改道,洪水直接沖刷橋臺(tái)基礎(chǔ),導(dǎo)致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳,可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪15#片石混凝土的方法進(jìn)行加固,鋪砌厚度為 30cm,鋪砌兩端設(shè)置截水墻,截水墻的深度為 1m,寬度為 0.6m。采用該法共加固橋涵 8座。對(duì)于橋梁上游河床變遷、水流改道,洪水直接沖刷橋臺(tái)基礎(chǔ)和橋臺(tái)引道,導(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁,采取在橋梁上游適當(dāng)位置設(shè)置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物,將河水導(dǎo)入主河道。如那南線K44+962.2處的金水河橋,為一孔 21m鋼筋混凝土梁橋,由于上游河床變遷,造成那發(fā)岸橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空、引道被毀,經(jīng)實(shí)地調(diào)查和分析,采取在上游河段那發(fā)岸側(cè)設(shè)置兩道丁壩:第一道丁壩采用漫水丁壩,并按正挑布置;第二道丁壩為不漫水丁壩,并按下挑 30°布置,丁壩的長(zhǎng)度采用河寬的 2/5。由于該橋上游河段較寬,且南棵岸地質(zhì)為巖石,因此,采用丁壩方案是適宜的。

4.2 擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法

位于三那線K153+790處的欄板橋?yàn)橐豢?m石拱橋,建于 1940年,橋?qū)?6.0m,1978年用鋼筋混凝土梁板在左、右兩側(cè)各拼寬 3.0m,拼寬的 3.0m中,一半作為行車道,另一半作為人行道。該橋三岔口岸左半部分橋臺(tái)開裂,裂縫為上寬下窄,經(jīng)分析此病害系地基軟弱所至,經(jīng)調(diào)查,此處原是深水塘,為減小基底應(yīng)力,采用擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行加固,具體做法:(1)挖除橋臺(tái)前的淤泥,深度與原基礎(chǔ)高度相同;(2)在基底打入 4m長(zhǎng)的木樁,木樁按梅花型布置;(3)在木樁頂鋪墊 25cm厚的碎石;(4)澆筑 20#混凝土基礎(chǔ),新舊基礎(chǔ)間采用錨固鋼筋聯(lián)系,使其共同受力。

5 橋面鋪裝層的加固

橋面鋪裝層開裂或剝離等病害,對(duì)于鋼筋混凝土梁板橋容易使鋼筋銹蝕,減弱橋梁的橫向整體性;對(duì)于石拱橋,由于橋面雨水下滲,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出現(xiàn)滲水現(xiàn)象等;同時(shí)由于橋面鋪裝層的破損,引起橋面平整度差,車輛通行時(shí),使橋梁產(chǎn)生震動(dòng),對(duì)橋梁產(chǎn)生不利影響,同時(shí)又加重了橋面鋪裝層的病害。根據(jù)橋梁的具體情況,采用不同的加固方法,對(duì)于使用年限長(zhǎng)、破損嚴(yán)重的采用拆除、修復(fù)的加固方案。而對(duì)于病害較輕,使用年限短,且混凝土強(qiáng)度仍符合設(shè)計(jì)要求的則先處治病害,在不降低設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。