公路橋梁維修加固技術(shù)的探討

季鳳飛 戚春海 盧春雷

(臨沂市公路局，山東臨沂 276000)

1 概述

山東省臨沂市地處沂蒙山區(qū)，境內(nèi)17條國(guó)省道干線公路，里程達(dá) 2 032 km(其中高速路 330.85 km)，橋梁 1 544座，84 278.5延米，涵洞3 168道。“十一五”期間，不斷加大危舊橋梁維修改造力度，先后加固橋梁30余座，危橋改造42座，投資7 756萬(wàn)元。橋梁加固按照“安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀”原則，廣泛采用如套拱加固法、粘貼碳纖維加固法、注漿法加固、橋梁整體頂升加固法等技術(shù)，取得良好的效果。

2 橋梁常見病害成因

1)超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)、承載力不足。山東臨沂屬于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新建、改建了大部分橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施，但仍然有部分早期建設(shè)的橋梁還在使用當(dāng)中，由于早期設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，已經(jīng)不能滿足繁重交通量和荷載等級(jí)提高的需要，也增加了這部分橋梁長(zhǎng)期在超重荷載下運(yùn)營(yíng)的安全隱患，尤其是大量超載、超限運(yùn)輸車輛的出現(xiàn)，加速縮短了橋梁的使用壽命。

2)設(shè)計(jì)考慮不周、施工把關(guān)不嚴(yán)的影響。在橋梁的建造中，地質(zhì)勘探不詳實(shí)，預(yù)計(jì)交通量不足，橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)太低等，造成橋梁地質(zhì)缺陷，通車凈空不足及結(jié)構(gòu)構(gòu)造處理不合理等缺陷;施工方案不合理，不按施工規(guī)范要求施工，砂、石、水泥、鋼筋等原材料質(zhì)量不符合要求，施工養(yǎng)護(hù)不規(guī)范、不及時(shí)等問(wèn)題的出現(xiàn)，都可能發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)安全隱患。

3)養(yǎng)護(hù)不到位與加固措施不當(dāng)?shù)挠绊憽Ｈ粘ｐB(yǎng)護(hù)是對(duì)橋梁的非主體結(jié)構(gòu)細(xì)小病害進(jìn)行簡(jiǎn)單維修處理，如橋梁伸縮縫的清理、泄水孔的清理、錐護(hù)坡的修砌等，對(duì)于橋梁非常重要，是橋梁預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)措施。不重視日常養(yǎng)護(hù)就會(huì)小病成大災(zāi)。在橋面鋪裝、橋梁伸縮縫及橋梁支座的更換，混凝土構(gòu)件裂縫處理及上部結(jié)構(gòu)橫向聯(lián)系和下部結(jié)構(gòu)的加固中，不進(jìn)行科學(xué)的論證，施工組織措施不當(dāng)，不嚴(yán)格按照科學(xué)的施工方案進(jìn)行，新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不成熟，或加固過(guò)程中損害到原有結(jié)構(gòu)，都有可能改變橋梁及基礎(chǔ)的原有受力結(jié)構(gòu)，對(duì)橋梁造成損害。

4)外力撞擊、安全保護(hù)不到位對(duì)橋梁的損害。洪水沖擊、船舶撞擊及超限運(yùn)輸車輛對(duì)橋梁的損傷都很大，如不及時(shí)采取措施，將會(huì)危及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，造成更大的損失。在橋梁上下游安全保護(hù)區(qū)內(nèi)私采濫挖，致使基礎(chǔ)裸露，基礎(chǔ)埋深不符合設(shè)計(jì)要求;在橋梁上私自架設(shè)大型鋼構(gòu)廣告牌，超載、超限車輛通行等，改變了橋梁的受力結(jié)構(gòu)，造成橋梁損害，這些都給橋梁正常運(yùn)營(yíng)造成很大的安全隱患。

3 橋梁加固方法

1)套拱法加固拱圈。舊石拱橋采取主拱圈套拱肋加錨噴法加固。如S335線K210+90大橋，左側(cè)老橋?yàn)? m～20 m片石拱橋，主拱圈拱頂橫向開裂嚴(yán)重，最大縫寬0.35 mm，拱頂下?lián)献冃巍Ｖ鞴叭υ鲈O(shè)5道拱肋及橫隔梁;肋與橫梁間網(wǎng)格掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，錨噴10 cm混凝土;拱肋處墩臺(tái)設(shè)5道肋墻及橫梁支撐并坐落在墩臺(tái)上。加固后肋墻、肋拱、錨噴網(wǎng)格與原橋結(jié)構(gòu)形成整體共同受力。

該法施工難度小，施工設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，施工周期短。可顯著增強(qiáng)原構(gòu)件的整體強(qiáng)度，提高承載力。

2)套箍法加固樁基。對(duì)沖刷嚴(yán)重的裸露樁基采取套箍法加固。如G2高速公路K680+208處沂河特大橋，有32顆鉆孔樁基外露2.0 m，系梁底懸空，構(gòu)造鋼筋脹裂、銹蝕等病害嚴(yán)重，該法對(duì)樁基下挖2.5 m，鑿除樁基表面，綁扎鋼筋，立模，澆一層30 cm厚C30混凝土。2010年，G2，G1511高速公路臨沂段加固7座橋梁樁基117根，干線路7座橋梁82根樁，均取得了良好效果。

該法施工難度小，設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，施工周期短，見效快。但須在低水位時(shí)施工，應(yīng)控制橋面的交通流量，以減弱橋梁振動(dòng)對(duì)加固質(zhì)量的影響。

3)粘貼碳纖維加固梁板。采用粘貼碳纖維布加固梁板。碳纖維布(CFRP)是由碳纖維及其聚合物基質(zhì)組合而成，以增加梁板剛度和強(qiáng)度，恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。如S342線K71+252 m處3～10空心板橋，部分空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25 mm，若不及時(shí)處置可能會(huì)發(fā)展成具有破壞性的深層裂縫和貫穿裂縫，引起結(jié)構(gòu)受力破壞，同時(shí)加速了橋梁混凝土中性化，使混凝土保護(hù)層脫落，加劇了混凝土鋼筋銹蝕，影響到橋梁的整體強(qiáng)度，危害橋梁的正常使用。采用該法粘貼碳纖維布273 m2，效果明顯。

碳纖維布具有的諸多優(yōu)點(diǎn)與粘貼鋼板等加固技術(shù)相比，耐久性較強(qiáng)、施工周期較短、成本較低，為橋梁的應(yīng)用提供了廣闊前景。

4)注漿法加固橋基。采用注漿加固橋基，以改善土體密度，提高地基承載力。如G2高速公路K573+520處1 m～4 m通道，地基沉陷，右幅兩側(cè)橋臺(tái)產(chǎn)生豎向裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全不利。采用鉆孔成孔下注漿管，用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥按水灰比1∶1，采取間歇、跳孔、反復(fù)多次方式進(jìn)行注漿。通過(guò)注漿把原來(lái)松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)為新的結(jié)構(gòu)整體，達(dá)到加固土基、充填空洞、治理病害的目的。

由于注漿材料滲透力強(qiáng)、凝結(jié)快，注漿3 h～5 h即可開放交通，保障了道路暢通和交通安全。與化學(xué)加固法比，成本低，不污染環(huán)境，水泥漿進(jìn)一步水化后，后期強(qiáng)度高;與挖補(bǔ)回填法相比，施工速度快、效果明顯，避免了傳統(tǒng)“開膛破肚”回填的弊端，是科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)的橋基加固方法，可進(jìn)一步推廣使用。

5)橋梁整體頂升。對(duì)天橋采用整體頂升技術(shù)。如G1511高速公路K115+800處2 m～20 m空心板天橋，寬12 m，橋位處于主線上坡段，天橋凈高達(dá)不到規(guī)范要求，最小處凈高為4.78 m，致使板底多處被車輛刮傷，局部混凝土脫落，露筋銹蝕。頂升采用PLC同步控制，在梁體兩側(cè)布置8個(gè)位移傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)終端實(shí)時(shí)顯示各測(cè)點(diǎn)的位移大小，通過(guò)調(diào)節(jié)比例閥調(diào)整各個(gè)油缸的油壓，以一個(gè)支撐斷面4個(gè)點(diǎn)共安放16支200 t液壓千斤頂，布設(shè)20 m的超高壓油管引至泵站控制臺(tái)，進(jìn)行油壓校正檢查，所有工作完畢進(jìn)行試頂2 cm后無(wú)明顯變化即可進(jìn)行二次頂升，直至達(dá)到施工高度50 cm。2010年，除G1511高速公路臨沂段1座外G2高速公路臨沂段天橋頂升3座，效果良好。

橋梁同步頂升技術(shù)的應(yīng)用，能確保橋梁上部結(jié)構(gòu)的完整性，天橋抬升滿足通車要求。它既節(jié)省了工程投資，又縮短了施工工期，對(duì)交通的壓力影響較小。

6)套箍法加固樁基。對(duì)沖刷嚴(yán)重的裸露樁基采取套箍法加固。如G2高速公路K680+208處沂河特大橋，有32根鉆孔樁基外露2.0 m，系梁底懸空，構(gòu)造鋼筋脹裂、銹蝕等病害嚴(yán)重，該法對(duì)樁基下挖2.5 m，鑿除樁基表面，綁扎鋼筋，立模，澆一層30 cm厚C30混凝土。2010年，G2，G1511高速公路臨沂段加固7座橋梁樁基117根，臨沂干線路7座橋梁82根樁，均取得了良好效果。

該法施工難度小，設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，施工周期短，見效快。但須在低水位時(shí)施工，應(yīng)控制橋面的交通流量，以減弱橋梁振動(dòng)對(duì)加固質(zhì)量的影響。

7)壁可法修補(bǔ)裂縫，又稱為氣球注漿法。是用專用橡膠管以約0.3 MPa的壓力將低粘度的膠液擠壓到裂縫深處，完成對(duì)裂縫的修復(fù)。如S342線K49+880 m處4～16空心板橋，空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25 mm左右，裂縫間距在0.2 m～0.6 m之間，采用該法處治裂縫1 546延米，有效防止裂縫擴(kuò)展引起鋼筋銹蝕等病害。

鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，采用此法，易灌滿，粘結(jié)性好，公路舊橋加固得以普遍采用，是一種較為先進(jìn)的裂縫修補(bǔ)方法。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)橋梁的維修加固，不僅消除使用上的安全隱患，還可延長(zhǎng)橋梁的使用年限，以少量的資金投入，帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。橋梁維修加固技術(shù)的科學(xué)性、實(shí)踐性、技術(shù)性較強(qiáng)，也是交通工程中的重要課題，需要在實(shí)踐中不斷探索積累經(jīng)驗(yàn)，分析后期使用效果，判斷加固方法的科學(xué)性、適用性和針對(duì)性。

［1］ 楊修志.路橋管養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)［M］.濟(jì)南：山東友誼出版社，2012.

［2］ 廖玉鳳，王 偉.既有混凝土橋梁病害特診及病因淺析［J］.四川建筑科學(xué)研究，2006(10)：5.

［3］ 吳虹瑾，張杏萍，王建國(guó).雙曲拱橋維修加固實(shí)例淺析［J］.山西建筑，2011，37(10)：169-170.