橋墩加固中外包鋼板法應用技術分析

楊橋庭、肖華文

（1.井岡山市綜合交通運輸事業(yè)發(fā)展中心，江西井岡山343600；2.井岡山市農村公路管理所，江西井岡山343600）

1 橋梁加固技術

橋梁加固主要是在補強橋梁結構體系的基礎上實施的一種技術操作，以起到提升橋梁承載力的現(xiàn)實效果。對于那些存在嚴重缺損的橋梁，通常可采用粘貼鋼板和復合纖維材料的方式處理。如果橋梁抗彎能力較弱或是橋梁撓度較大，則可通過體外預應力的方式得以改善。對于那些年久失修的簡支體系橋梁，則采用簡支轉連續(xù)加固較為適宜。此外，還有改變結構體系和減輕恒載等方式的加固處理。本文主要對嚴重缺損部件的加固進行分析，相應的處理方法主要有增大截面和外包鋼板等，具體的處理方式將根據(jù)現(xiàn)實的情況合理選擇。

2 工程實例

本文所引述的案例是一處上部結構采用7～30m裝配式簡支和連續(xù)預應力處理的橋梁，下部結構則是通過鋼筋混凝土獨柱實心墩進行。右幅下部結構和橋臺等也是遵照既定的處理方式實施。整體來看，該橋梁左幅1-4 號橋墩和右幅1-4 號橋墩都是通過滑模處理，而其他橋梁則是翻模施工。通過前期的檢查發(fā)現(xiàn)，滑模施工的矩形實心墩存在著諸多的缺陷，例如豎向、橫向裂縫，且一些部位存在較為嚴重的空洞現(xiàn)象。鑒于這樣的現(xiàn)實情況，后續(xù)的處理就應做出具有針對性的加強操作。

3 主要病害及原因分析

3.1 主要病害

通過對存在問題橋墩的調查和分析，確定這些橋梁的墩柱部位有著較多的豎向裂縫，寬度普遍在0.5mm，甚至一些區(qū)域呈現(xiàn)出超過6m 的向下延伸情況。從地面部位起，墩柱上有著較多的豎向裂縫，橫向裂縫相對較少，且并未出現(xiàn)閉合，相應的裂縫寬度處在0.1～0.15mm 之間。對于墩柱部位的主筋來說，其保護作用較弱，而下部區(qū)域的保護作用也不突出。對于墩身部位出現(xiàn)的豎向裂縫，其與主筋部位的情況基本一致，唯一不同的是深度更深。通常來看，豎向主鋼筋的定位情況并不理想，且墩身周圍主筋的分布間距較大，不管是稀疏區(qū)域還是密集區(qū)域都有著很大的差異。主筋外露部分的箍筋和橫向約束的鋼筋，在數(shù)量上都不符合既定的設計要求，同時復合箍筋也未能得到有效地設置。在對空鼓區(qū)域鑿除處理以后，并未發(fā)展完整的箍筋，且一些部分存在著長度小于2m的橫向鋼筋，盡管其被設置在主筋內側，但是并未能起到既定的設計要求。對于下部區(qū)段的主筋，其并未與周圍的混凝土形成較高的黏結性，且一些部位存在著完全脫離的不良情況[1]。

根據(jù)以上前期專項檢查所得到的數(shù)據(jù)，在對空鼓區(qū)域鑿除完成以后，經(jīng)由初步分析確定該墩柱表面的損傷程度為33%，已經(jīng)鑿除的90%部分并未見到箍筋和定位鋼筋；而在墩柱表層損傷最為嚴重的順橋方向，混凝土截面折減的情況比較突出，相對來說橫橋方面并不嚴重。在對墩柱表層空鼓最為嚴重的區(qū)域進行分析，確定鋼筋與混凝土解離的鋼筋有118 根，原先設計的主筋為152 根，由此能夠看出破壞的嚴重性。

3.2 原因分析

由以上分析確定了基本的病害情況，對于相應的原因，初步分析認為是因滑模施工提升間隔時間較長而引起。鑒于該橋梁處在沖溝區(qū)域，通過前期的精細調查，該區(qū)域有過泥石流等地質災害，為防范相應的地質災害，決定實施加固處理。但是其所采取的加固處理并未能高效地設置箍筋，且豎向鋼筋的定位等并未能達到既定的要求，進而出現(xiàn)了以下不良的情況。通常情況下，如果鋼筋間距變小，墩柱保護層的混凝土骨料即會減少，而當鋼筋向內出現(xiàn)變形時，混凝土保護層的厚度就會出現(xiàn)不均勻的情況。根據(jù)公路鋼筋混凝土以及預應力橋梁相關的施工標準，以上涉及的橋墩應設置復合箍筋，且應落實好其他部位的優(yōu)化處理。對于相應的施工來說，如果下層混凝土強度較低，上層混凝土的澆筑會因缺少箍筋無法抵抗變形，而混凝土空鼓和相應的裂縫即是因此而引起[2]。

4 方案比選

4.1 外包鋼板加固

通過對鑿除處理后的墩柱實施環(huán)氧樹脂修復，而后在外部施加鋼板補強。需要注意的是，鋼板與墩柱之間應留出10cm 的空隙，為C40 微膨脹混凝土的澆筑等提供有利的條件。另外，涉及到承臺加厚，一般應通過法蘭盤與橋墩外包鋼板聯(lián)合進行，以達到較為高效的處理效果。

4.2 增大橋墩截面加固

將原墩柱空洞部位的混凝土清除以后，就應著手推進這些部位的混凝土澆筑。通常來看，相應的澆筑應分布在墩柱的四周區(qū)域，為增加橋墩截面提供有利的條件。例如順橋方向應加大到4.8m，相應的操作都應嚴格遵照既定的標準實施。另外，還應確保新澆筑混凝土與原墩柱形成一個較為穩(wěn)固的結構，二者之間的連接一般可通過植筋進行[3]。

4.3 方案比較

在對橋墩承載力復核計算以后，確定外包鋼板和增大橋墩截面等的加固都能起到提升橋墩承載力和抗彎強度的現(xiàn)實效果。相對來說，外包鋼板的加固處理成本較低，且外觀層面表現(xiàn)比較突出，但其中需要較為專業(yè)且精細的技術支持。而盡管增大橋墩截面的操作處理方式比較便捷，但整體的投入成本較高，且外形外觀并不理想，綜合以上情況分析，采用外包鋼板進行加固則更為高效。

5 維修方案

5.1 病害維修思路

5.1.1 修補原有墩柱

對于橋梁工程來說，為了能夠將原有墩柱的作用效果發(fā)揮出來，在維修的過程中需要把原有墩柱存在的混凝土孔洞病害做相應處理，而后采取環(huán)氧樹脂砂漿以及相關維修材料進行修補，保證混凝土能夠與鋼筋有效連接在一起。

5.1.2 外包鋼板補強

在原有墩柱修復的過程中，單單采取修復方式難以保證混凝土空鼓區(qū)域的受力情況。因此在修復完畢之后，需要采取外包鋼板的方式對補強的位置進行保護，提升整體性能。

5.2 主要板件的焊接

作為傳力構件，外包鋼板在焊接制作的過程中，針對縱向和橫向的焊接位置需要達到熔透的焊接需求，并且焊縫不能過大，要控制變形情況。操作時要做好焊縫表面的打磨處理，避免出現(xiàn)應力集中問題。

鋼板在焊接中需要按照橋梁招標文件的需求以及技術規(guī)范進行施工，設計圖中需要明確鋼板的參數(shù)、尺寸等有關數(shù)據(jù)。鋼板鍛造時，需要對壓縮彈性變形補償值進行分析，同時在焊接操作時需要將收縮量考慮其中，做好階段頂板拼接和寬度拼接的控制。

因為鋼板采取的是全焊接的方式，因此焊接的縫隙是非常多的，在具體制作時需要在保證質量的基礎上，做好焊接縫隙的控制，所有的焊接具備一定的溶透性。

6 結語

綜合以上分析，在本項目工程實踐中，通過對橋墩病害分析從設計層面、施工層面以及養(yǎng)護維修層面進行了綜合探討，首先，通過對橋墩病害分析后發(fā)現(xiàn)橋墩在滑模工程施工中，滑模的間隔時間必須要做好控制，施工周期過長會導致模板變形情況出現(xiàn)，導致鋼筋混凝土表面存在裂縫問題。其次，橋墩加固方式具備施工方便、成本低、施工效果明顯等優(yōu)勢，操作時不會增加原始構建的自重和截面尺寸，但是能夠將承載能力提升，值得推廣應用。最后，外包鋼板法適用范圍比較廣，不僅能夠針對橋墩進行加固，同時針對橋梁局部結構病害問題也能夠處理。