某大橋加固方案及施工技術分析

彭志球

（湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司）

0 引言

隨著我國經濟的高速發展，交通發展迅猛。但很多橋梁由于設計理念落后、執行標準較低、施工技術等因素影響，使用過程中出現了不同程度的病害現象，對橋梁的承載能力和行車穩定性造成了不良影響。為保證橋梁能滿足當下和未來一段時間的交通需求，需對目前病害集中或者承載能力不足的老舊橋梁進行維修、加固，全面提升老舊橋梁承載能力和整體質量。

1 工程概況

1.1 原設計標準

某大橋主橋為(32+2×50+32)m變截面預應力連續箱梁橋。原設計技術標準：公路二級；設計速度：80km/h；橋面寬度：18.5m；橋上縱坡：≤2.5%；設計洪水頻率百年一遇；通航等級：Ⅵ-（2）級。

1.2 改造后的設計標準

公路等級：城市主干道；設計荷載：汽車荷載按城市A級車道荷載計算；橋面寬度：18.5m；改建后分幅如下：2.25m(人行道)+2m（非機動車道）+13.75m(機動車道)+0.5m（中央分隔帶護欄）。

2 技術狀況檢測評定主要結論與建議

2.1 技術狀況檢測評定結論

⑴西引橋（1#跨）上部結構20m裝配式后張預應力簡支空心板技術狀況評分為75分；東引橋（6～12#跨）上部結構7×20m裝配式后張預應力簡支空心板各跨技術狀況評分均為75分。

東、西引橋各跨上部結構技術狀況為3類，已出現輕度功能性病害。

東、西引橋各跨上部結構主要問題為：混凝土中鋼筋的實測保護層厚度小于設計值。

⑵主橋2～5#跨上部結構連續箱梁技術狀況評分依次為40分、47分、45分和75分。

主橋2#跨、3#跨、4#跨各跨上部結構存在嚴重缺損，達到了中等功能性級別病害；5#跨上部結構的損害程度，處于輕度功能性病害狀態，基本能滿足使用功能。

主橋2～5#跨上部結構技術狀況的主要問題為：2#跨及4#跨底板底有蜂窩麻面與空洞等外觀缺陷；各跨均存在不同程度裂紋，最大寬度0.1～0.5mm不等，大部分裂紋最大寬度超過0.2mm。

⑶0#臺頂、3#墩頂、6#墩頂及8#墩頂支座構件技術狀況評分均為65分。

該4處支座構件技術狀況為3類，對支座構件承載能力產生輕微影響，尚能使用。

⑷2#墩蓋梁技術狀況評分為75分。

結構技術狀況為3類，對構件承載能力產生輕微影響。

⑸全橋除上述問題外。其它主要構件技術狀況為1類,功能完好。

2.2 項目建設建議

⑴引橋部分上部裝配式后張預應力簡支空心板橫向剪力不足，參考現行公路橋梁加固設計規范，可采用加強橋面橫向剪力的方法加固。

⑵主橋變截面預應力混凝土連續箱梁剛度不足、抗彎承載能力不足且梁頂、底板出現開裂，結合公路橋梁加固技術要求和設計規范，可采用施加體外預應力、增大截面及粘貼纖維復合材料等方法作為該大橋加固方法。

⑶對梁底微小裂縫采用壓力灌注方案。

⑷主橋經加固后，建議進行靜載試驗以驗證加固效果。

3 加固設計方案

3.1 主橋上部構造加固方案

⑴裂縫加固方案：對裂縫寬度小于0.1mm的裂縫病害，通過環氧膠泥表面封閉的方案進行加固；對于裂縫寬度大于0.1mm的裂縫病害，通過壁可法結構膠灌縫的方案進行加固。

⑵砼剝落、露筋處治：將已經剝落、開裂混凝土鑿除，根據鑿除情況開鑿溝槽，使用環氧砂漿修補。

⑶50m預應力混凝土連續梁局部補強：50m預應力混凝土連續梁底板橫向裂縫、腹板裂縫中≥0.15mm的，在灌注裂縫后，采用粘貼鋼板條進行補強，鋼板垂直裂縫方向布置，見圖1。鋼板厚6mm，寬6㎝，長1m，用螺栓固定，螺栓的間距為30cm；當腹板裂縫較密集或形成裂縫群時，應視實際情況加長鋼板條，鋼板條長度超出外側裂縫50cm，多條裂縫共用長鋼板條，以免鋼板條重疊在一起；當多條裂縫沿腹板高度平行布置時，也應加長鋼板條，使其沿裂縫垂直方向貫穿所有裂縫。

圖1 粘貼鋼板條補強方案圖

⑷50m預應力混凝土連續梁預應力體外索加固：考慮大橋荷載等級由公路Ⅱ升級到城A及頂底板與腹板裂縫等因素，采用增加體外預應力束的方法來增強箱梁的抗彎與抗剪承載力。體外預應力采用鋼束12ФS15.2，張拉力取標準強度的65%（σK=1209MPa），為2017kN。

3.2 引橋上部構造加固方案

⑴空心板局部補強：考慮大橋荷載等級由公路Ⅱ升級到城A及裂縫等因素，在每塊空心板底板兩側各黏貼一條80×6mm的通長鋼板條以提高20m空心板承載能力。20m空心板底板、腹板裂縫中≥0.15mm的，在灌注裂縫后，采用粘貼鋼板條進行補強，鋼板垂直裂縫方向布置；鋼板厚6mm、寬6cm、長1m，用螺栓固定，螺栓的間距為30cm。

⑵針對引橋上部裝配式簡支空心板橫向剪力不足的問題，采用增加體外預應力束的方法，在每幅橋跨中設置6根橫向預應力鋼束來增強空心板橫向受力性能，見圖2,錨固系統見圖3。

圖2 空心板橫向體外預應力加固方案

圖3 空心板橫向體外預應力鋼束錨固系統

⑶空心板橋鉸縫的處理方案：本次加固設計將大橋引橋部分已失效的鉸縫采用高壓水清除全部填料，對清除完畢的鉸縫使用JN-G拼梁結構灌縫膠灌封，然后使用HPM-G聚合物改性水泥注漿料，灌注鉸縫上部，復原其傳遞橫向剪力的能力。

3.3 下部構造加固方案

⑴橋墩加固方案：大橋荷載等級由公路Ⅱ升級到A，使用年限過長，墩身有裂縫，在墩柱距離地面5～10m范圍內粘貼碳纖維布以提高其承載力。碳纖維布采用CFS-300-50，間距15cm。

⑵樁基加固方案：荷載加大后樁基承載能力和剛度需要提高。對沉降較為嚴重的橋墩基礎采用灌漿C30提高其承載能力。

⑶蓋梁加固方案：在蓋梁兩側各加寬25cmC40混凝土。

4 加固維修施工技術

4.1 砼龜裂、剝落、露筋處理

清除表層松散砼，外露鋼筋除銹；鑿除砼表面已經剝落、開裂的部分，需修補的范圍鑿出溝槽；用環氧砂漿或環氧砼修補。

4.2 壁可法裂縫灌注技術要點

表面處理：采用砂輪機、鋼絲刷等打磨工具，對混凝土表面進行充分的打磨、清理；

注入座的粘結：結合所處理縫隙的縫寬和縫深，按30～40cm間距合理布置注入座；

裂縫密封：使用BL-SEAL沿縫一次性涂抹，密封寬度5㎝；

密封材料的固化：涂刷完成后自然硬化；

注入材料的固化：灌注完成后10～24h自然固化，可通過按壓注入管掌握固化程度。

4.3 壓力注膠粘貼鋼板補強技術要點

準備好腳手架、打磨設備、鉆孔設備、灌漿設備、配膠用具等；

根據膨脹螺絲規格，使用鉆孔設備在鋼板上鉆孔；

根據灌漿嘴口徑，合理確定注膠孔孔徑；

將鉆孔完成的鋼板穩固在螺栓上，擰緊螺母固定；

在螺栓孔周圍設置合理厚度的墊片，控制注膠厚度；

邊向注膠孔中注入B5-C膠液，邊用橡皮錘敲擊鋼板，判定注入程度和注入情況；

注膠作業完成后，在膠體固化之前，應檢查是否漏膠，防止出現脫膠現象；

在常溫（25℃）環境下，一般固化時間不宜少于3天；

壓力注膠粘鋼施工后，鋼板表面進行防腐處理，可外刷環氧砂漿防腐。

4.4 體外預應力束加固技術要點

在開鑿開裂、剝落混凝土表面時，應使用小錘，輕輕鑿擊，鑿除面鑿擊完成后，應清刷干凈；

在進行種植錨筋孔鉆工序時,應避免對箱梁造成損傷；

如果發生普通鋼筋與預應力鋼束位置相碰的情況，應根據實際情況，合理挪動普通鋼筋位置；

為有效降低施工荷載，施工過程中使用的混凝土全部通過箱梁體外拌和及泵送供給；

為保護錨具，避免銹蝕，錨具表面需進行鍍鋅處理，錨具區需注入非凝結性的抗腐蝕保護性化合物；

按照技術規范，對鋼絞線進行抽檢，確保強度符合設計要求；

混凝土澆筑完成后，應按要求進行養護，待強度達到設計強度的90%，可進行下一工序；

張拉預應力束施作階段，每次進行張拉，都需進行完整記錄。

5 結論

大橋加固后，經檢測驗證,各項指標均達到標準要求，加固效果良好，可為類似工程提供參考。