危橋加固維修過程中關鍵施工技術的應用

楊常玖，王 藻

（德宏公路局，云南 德宏 678400）

長期以來，橋梁工程在國民經濟和社會發展中都扮演著重要角色，在現階段經濟飛速發展的背景下，國家也高度重視橋梁建設，其建設總量和規模都在不斷壯大。但是橋梁運行一段時間以后受到自然氣候條件等因素影響會出現不同程度的病害，比如裂縫等，結構承載力下降，影響橋梁性能，降低安全性。尤其是一些使用年限較長的橋梁，維護不到位，病害問題未得到有效解決，橋梁總體性能下降，甚至已經變為危橋，對橋梁工程的可持續發展也帶來一些影響。因此，加強對危橋加固維修施工技術的研究非常有必要，應引進先進的橋梁檢測與加固技術，準確檢測出橋梁結構隱患，根據橋梁的實際情況確定加固維修方案，保證危橋的質量、安全以及使用壽命，對未來橋梁加固維修技術的進一步提高也具有重要意義。

1 危橋及危橋加固維修概述

1.1 危橋的含義

危橋即承載能力明顯下降，不足原來橋梁承載力的3/4，且關鍵部分已經出現嚴重損壞，這種損壞還有繼續擴大的趨勢，對整體結構穩定性有嚴重影響的橋梁結構。當橋梁結構已經出現上述情況就必須停止使用，并根據橋梁結構的實際情況確定加固維修方案，消除安全隱患，保證橋梁的安全性與質量，為行車安全提供保障。

1.2 危橋加固維修的必要性

現階段，我國橋梁工程已經得到較好的發展，在社會經濟發展中占據著重要的地位，但是橋梁在建設完成和使用過程中長期暴露在外界環境下，必然會受到自然環境因素的影響而出現各種問題。同時，車流量不斷增加，交通壓力加大，對橋梁結構承載力要求也在提高，很多橋梁在使用過程中基本處于超負荷的狀態，對其結構性能已經造成了極大的影響，安全隱患加大，如果得不到及時解決，勢必會威脅到行車安全以及廣大人民群眾的生命財產安全。在這種情況下，加強危橋加固維修就極其重要，只有科學的加固維修技術才能提高危橋的安全性和穩定性，解決橋梁關鍵部位的病害問題，保障橋梁的安全使用。

1.3 危橋加固維修的原則

危橋的橋梁結構剛度、強度以及穩定性都已經受到嚴重影響，出現不同程度的損壞，承載力明顯下降，為了保證危橋加固維修工作質量，需要在加固維修之前做好橋梁危險程度的檢測，在保證了解和掌握橋梁病害程度的基礎上進行客觀的評價，并制定切實可行的加固維修方案[1]。在危橋加固維修過程中應該堅持安全、高效及便捷等原則，做好橋梁結構上部、下部以及主體部分的分別加固維修，使整體結構更加穩定和安全。同時應該多引進先進的檢測技術與加固維修方法，提高危橋加固維修效果。

2 危橋加固維修的流程

2.1 危橋檢測

在危橋加固維修之前需要進行危橋檢測。上世紀末建成的橋梁，隨著交通壓力日益加大，而且大型貨車超載情況較多，其承載能力逐漸受到影響，并且威脅到橋梁的安全運營，必須對橋的橋梁結構情況進行檢測，才能掌握橋梁的情況和安全性能。在橋梁使用期間，外界環境因素的影響比較大，并且外界環境因素多種多樣，對于橋梁結構造成的損害也表現出各種形式。目前，較為常見的檢測方法，如橋面平整度狀況、裂縫開裂情況等，主要是通過人工的方式進行目測。其他的檢測技術，如超聲波探測技術、探地雷技術、聲波發散技術、動力檢測技術和沖擊-回聲檢測技術等，根據工程實際情況需要確定合適的檢測技術，確保檢測結果的準確性[2]。在檢測之前要求做好充分的準備，比如檢測技術以及所需的工具、設備等，并做好檢測數據的記錄，根據收集的數據信息由專業部門確定危橋級別，最后再確定危橋加固方案。

2.2 危橋評價

危橋評價主要針對橋梁的使用性能進行綜合分析，確定橋梁結構的主要問題，以此作為依據制定危橋加固維修方案。

（1）橋梁結構設計能否達到預期的設計要求，哪些方面存在問題。

（2）橋梁結構關鍵部位是否存在嚴重的損害情況、損害程度以及損害情況是否會持續擴大。

（3）橋梁結構安全隱患程度以及通車是否會引發事故發生。

危橋加固維修并不是一項簡單的工作內容，涉及的流程和內容比較多，必須綜合考慮橋梁的結構性能、經濟性等，再確定是否需要加固維修還是重建。因此，對于危橋的評價工作是不可缺少的環節。

2.3 確定危橋加固維修方案

根據檢測結果和評價可以初步判斷危橋加固維修方案，同時在加固維修方案中要考慮結構性能、施工便利性、經濟性以及施工效率等問題。危橋加固維修過程中需要做好封閉處理，必須等待加固維修工程徹底穩固，從根本上解決了危橋結構性能等問題，才能讓車輛通行，確保行車安全，也避免橋梁結構問題進一步擴大。

3 常見的危橋加固維修技術

危橋加固維修的方法比較多，不同的加固維修技術對橋梁結構的不同部位的功能起到鞏固的作用，因此在具體施工過程中要根據橋梁的損害情況、損害部位等確定加固維修方法。

3.1 橋梁結構的橋面加強層加固技術

橋面加強層加固法需要將危橋的混凝土橋面除去，再重新鋪裝混凝土層，這樣的處理方法可以使新的混凝土層與橋梁結構很好地結合成為一個整體，可以增加橋梁結構的橫截面積，確保結構斷面有較強的抗壓強度以及整體結構的承載力和穩定性。

3.2 橋梁結構外包混凝土加固技術

橋梁結構外包混凝土加固技術可以增加橋梁結構的截面面積，提高結構構件部分的剛度與強度，使橋梁整體結構保持良好的穩定性。在該技術中需要注意的問題是，在施工之前需要確定外包混凝土以下的結構構件承載力是達到要求的，還要保證加固方案中的相關尺寸的精準性，這些都直接影響最后的加固效果。

3.3 橋梁結構表面粘貼鋼板加固技術

近年來，道路交通量日益增加，交通壓力不斷加大，其中也有大型車輛超載超重的問題，使橋梁結構的承載能力逐漸下降，并引發結構表面裂縫、內部鋼筋銹蝕等問題。針對這種情況可以采取橋梁結構表面粘貼鋼板加固技術，加粘貼鋼板用于橋梁混凝土結構裂縫部位或者容易產生拉應力的部位可以讓整個橋梁結構成為一個新的整體，從而提高橋梁結構的承載能力和穩定性。

3.4 橋梁結構表面噴錨混凝土加固技術

在危橋加固維修過程中對橋梁結構表面噴錨混凝土加固是比較常見的方法，具體操作方法為除掉橋梁損害部位殘余的混凝土，然后測量損害部位的尺寸且保持橋梁結構內部沒有破損的混凝土。在完成這一步驟后，將去除混凝土的部位植入補強鋼筋，使其形成鋼筋網，再進行噴錨。在鋼筋網作用下可以使混凝土更加均勻地分布在損害的部位，還能避免混凝土脫落，與原來的橋梁結構形成新的整體，共同受力，保證橋梁結構的穩定性。噴錨混凝土需要用高壓噴射機進行，增強新的混凝土與原來混凝土結構的粘結力，保證預期粘結強度。近年來，在噴錨混凝土加固技術的基礎上出現了鋼纖維混凝土加固技術，即在混凝土中加入鋼纖維，增強混凝土抗拉、抗剪和抗扭性能，提高了加固維修施工質量[3]。

3.5 改變橋梁結構整體受力體系加固技術

當橋梁結構在原有受力體系下無法安全運營時，可以采用該加固技術，增強橋梁結構的承載能力和穩定性。改變橋梁結構整體受力體系加固技術中通過減少控制結構截面應力改善橋梁結構承載能力，在拱式結構中可以用此技術，使拱上的荷載均勻分布到拱結構上，受力更加均勻合理，使整個橋梁結構更加穩固[4]。

3.6 橋梁結構體外預應力加固技術

當橋梁結構已經超出正常使用的極限狀態，可以通過體外預應力加固技術解決橋梁結構表面裂縫問題，提高橋梁結構的橫斷面應力。

3.7 纖維復合材料加固技術

近年來，隨著危橋加固維修需求不斷加大，加固維修技術日益成熟，纖維復合材料加固技術正是在此背景下發展起來的，使橋梁加固工程也更加完善，而且在纖維復合材料加固技術中主要是使用FRP這種新型的鋼筋砼橋梁加固材料[5]。該材料的優點在于輕質、施工便利、抗腐蝕性良好等，也有國內學者對此材料和加固技術進行了研究，比如馬曉升的研究認為將CF和SGF結合起來應用到橋梁加固中，能夠取得更好的效果。隨著對新型復合材料的研究不斷深入，在未來必然會有更多性能優良的材料被應用到橋梁加固中。

4 危橋加固維修技術的應用

芒市公路分局2020年在S332線進行了10座中橋和28座大橋的改造升級，38座橋于2019年橋梁定期檢查中均評定為四類橋梁，存在的病害主要有：（1）上部主梁L/3～2L/3范圍存在多條豎向裂縫，呈梁體左、右側對稱分布，大部分裂縫豎向貫通腹板，并延伸至馬蹄，部分裂縫向下延伸至梁底，形成“U”形或“L”形裂縫，縫寬從0.06～0.28 mm不等。（2）部分支座出現脫空、剪切變形；（3）部分伸縮縫型鋼翹曲、斷裂；（4）部分橋梁樁基沖刷嚴重，外露1～5 m不等；（5）梁板表面蜂窩、麻面、少量保護層脫落，鋼筋外露。

病害產生的原因：交通量過大及重載車輛比例過高，主梁長時期處于高負荷承載狀態，由此造成的開裂導致主梁的抗彎承載力不足，由于開裂導致主梁承載力降低，對活載不加以控制，更加加速了裂縫的發展，加固設計需從根本上解決主梁抗彎承載力不足的問題，并進一步優化主梁的應力狀態，提高主梁的強度、剛度及穩定性。

按《橋涵養護技術規范》的相關規定，為避免安全事故發生，必須對其進行修復養護、加固或改造。

本次危橋改造設計的原則：經加固改造后的橋梁達到現行規范公路-II級設計要求，換梁橋梁達到現行規范公路-I級設計要求。改造目的是橋總體技術狀況評定為2類及以上。

改造方案：確定橋梁改造原則為，rMu/Mn（內力比抗力）≤1.05時采用全橋張拉體外預應力鋼束主動加固，rMu/Mn（內力比抗力）≥1.08時采用全橋換梁改造。本項目原設計20 mT梁梁高為1.4 m，30 mT梁梁高為1.85 m；改造設計維持原橋梁結構形式，以保護橋梁下部結構不因危橋改造而發生損傷；更換的梁板維持原截面高度，不改變原公路設計縱坡，以保證改造后公路行車安全指標達到國家現行規范要求。通過對體外預應力加固、粘貼鋼板加固、粘貼纖維材料加固、鋼筋砼外包增加截面法及更換主梁處理法5個方案的比對，最終采用更換主梁法+體外預應力鋼束加固法作為本項目橋梁改造的實施方案。

根據改造方案，最終設計為，所有改造橋梁合計總長4 864.34 m，共192跨，涉及病害梁板片數960片。其中24座更換上部梁板，14座使用體外預應力加固。換梁655片（20 m梁540片、30 m梁115片），橋梁總長共2 999.33 m；體外預應力鋼束加固305片（20 m梁155片、30 m梁150片），橋梁總長共1 865.04 m。

該項目改造工程于2020年12月31日全部完工，經驗收，全部工程質量合格，評定為1類橋。

5 危橋加固維修過程中的質量安全控制研究

任何工程項目中質量控制都是關鍵的內容，危橋加固維修工程也是如此，為保證危橋加固維修以后整體結構性能優良，必須做好加固維修整個過程的質量管理與控制。針對危橋加固維修過程中的質量控制提出了以下幾點建議。

首先，施工之前的準備工作要充分，對危橋橋址地質、水源水質、人文環境、老橋設計和施工圖紙以及老橋施工狀況等相關信息資料收集齊全，盡可能詳細，為危橋加固維修提供依據。危橋結構問題比較嚴重，安全隱患很大，所以加固維修過程中的安全措施以及質量控制措施要提前做好準備，設計應急預案，堅持按照“百年大計，質量第一”的原則做好施工過程的工作。同時，危橋加固維修過程中的施工進度計劃、質量標準、人工配置、機械配置和施工原材料質量等直接影響到危橋加固維修質量必須提前做好考慮，周密安排施工，尤其是很多工程項目中都會存在窩工的情況，造成資源浪費，成本增加，必須做好組織計劃，保證施工效率和質量，也能從根本上減少質量和安全事故發生。

其次，危橋加固維修工程中，安全也是第一要素，堅持安全第一，才能保證質量第一，必須將安全生產意識寓于生產之中，對施工過程以及施工人員的行為進行約束，維護施工現場安全環境與秩序。同時，在加固維修過程中，為了減少安全事故，應該杜絕車輛和行人在危橋上通行，設置警示標識，也要做好完善的阻擋設施，可以避免車輛或行人誤入，保證施工現場安全。

最后，在危橋加固維修整個過程中實施動態化、全方位和全天候的安全與質量管理，安全管理的目的在于預防、消滅隱患，消除事故危害，而質量管理則是消除質量隱患，及時整改存在質量隱患的工序，避免埋下隱患，為后期竣工驗收以及新橋通行奠定基礎。因此，施工現場管理人員要有較高的思想認識，明確安全與質量控制的重要性，將監管工作落到實處，加大檢查力度，一切以真實的數據為準，嚴禁弄虛作假行為。在整個施工過程中要做好開工前檢查、工序交接檢查、隱蔽工程檢查及停工后復工前檢查等，將安全與質量把控融入到每一個工序、每一個環節以及每一個崗位中，確保分項工程質量達標，消除隱患的前提下才能簽署驗收記錄。

6 結束語

橋梁結構的安全性、耐久性直接影響到橋梁的使用壽命和行車安全，關乎整個橋梁事業的發展。危橋改造已經成為橋梁工程中重要的一部分，通過危橋改造維修可以保證橋梁結構的安全性，提高橋梁結構的安全和質量。因此，做好危橋改造維修十分重要，但是需要對橋梁結構進行科學的檢測與評價，分析橋梁結構的具體情況才能采取針對性的處理措施，確保危橋改造維修方案的有效性。本文對危橋加固維修的主要技術進行研究，然后結合實踐案例進行了淺顯的分析，希望對促進危橋加固維修工程的持續發展提供借鑒。