舊橋檢查評定及加固處治設計

■沈 偉

（核工業西南勘察設計研究院有限公司福建分公司，福州 350007）

只有橋梁技術狀況處于良好的健康狀態下，才能確保交通運營安全。 因此，科學合理的橋梁健康檢查和技術狀況評定就顯得尤為重要。 橋梁養護日常巡查、 定期檢查和特殊檢查不僅要認真細致，及時發現各種病害和新增病害，更要分析各種病害產生的原因，給出合理的技術狀況評定，為橋梁養護決策提供科學依據。 橋梁病害處治加固設計方案應從技術、經濟、施工便利、后期養護等方面進行比選，確定最佳方案，并從技術設計和施工措施方面進行精細化設計。 基于此，本文以某地級市G205 線玉瑤大橋養護加固設計為例，對在橋梁定期檢查和下部結構水下部分專項檢查中發現的各種病害進行原因分析和科學合理的橋梁技術狀況評定， 并在此基礎上進行針對性的精細化加固處治設計。

1 工程概況

玉瑤大橋建于1998 年，位于205 國道K1998+095 樁號處，距離南浦溪水吉鎮玉瑤村約3.0 km。該橋全長188.885 m，橋面凈寬：凈9 m+2×1.5 m（人行道），上部結構為30 m 預應力砼T 梁；下部構造為柱式墩及灌注樁和擴大基礎，建甌臺為重力式橋臺及擴大基礎，浦城臺為肋式橋臺及灌注樁基礎。 設計荷載：汽車-20 級，掛車-100。 設計洪水頻率：1/100。福建省某地級市公路事業發展中心對該橋進行管護，在2022 年1 月的定期檢查中發現該橋下部鋼筋銹脹、樁基礎剝蝕嚴重，存在較大的安全隱患，亟需進行加固改造。

2 橋梁檢查與技術狀況評定

某地級市公路事業發展中心委托漳州市尼邇水下工程有限公司對該橋下部結構水下進行探摸檢查， 同時該中心依據有關橋梁養護管理辦法和JTG/T H21-2011《公路橋梁技術狀況評定標準》對該橋進行定期檢查。

2.1 橋梁檢查

2.1.1 上部結構的病害

該橋上部結構主要存在病害為T 梁鋼筋混凝土剝落露筋、梁體預應力封錨端缺損、橋梁濕接縫鋼筋混凝土銹脹、露筋、混凝土掉塊等（圖1）。

圖1 橋梁濕接縫病害

2.1.2 下部結構的病害

（1）水下部分。 根據漳州市尼邇水下工程有限公司編制的R20211116《某地級市玉瑤大橋涉水橋墩水下探摸錄像檢查報告》， 可知該橋橋墩水下部分樁基混凝土沖蝕剝落嚴重，鋼筋外露，且嚴重銹蝕，構件截面嚴重受損。 具體情況如圖2 所示。

圖2 水下部分樁基病害

（2）水上部分。 由某地級市公路事業發展中心編制的《某地級市G205 線玉瑤大橋定期檢查報告》可知橋梁下部結構水上部分橋墩臺主要存在的病害為樁基系梁鋼筋混凝土銹脹剝落、 鋼筋外露；墩臺樁基礎鋼筋混凝土銹脹剝落、露筋。 具體情況如圖3、圖4 所示。

圖3 系梁剝落、露筋

圖4 墩臺基礎剝落、露筋

2.1.3 橋面系的病害

根據某地級市公路事業發展中心《某地級市G205線玉瑤大橋定期檢查報告》， 該橋橋面系主要存在的病害為橋面鋪裝縮縫處坑槽、剝落、破損、伸縮縫止水帶破損、橋欄桿破損露筋。具體情況如圖5、圖6所示。

圖5 橋面鋪裝坑洞啃邊

圖6 橋欄桿破損

2.2 橋梁技術狀況評定

基于上述橋梁上部結構、下部結構、橋面系檢查及水下基礎部分探摸，根據JTG/T H21-2011《公路橋梁技術狀況評定標準》，經評定，該橋技術狀況如表1 所示。

表1 橋梁技術狀況評定表

另據JTG/T H21-2011《公路橋梁技術狀況評定標準》4.1.8 條的規定“當主要部件評分達到4 類或5 類且影響橋梁安全時，可按照橋梁主要部件最差的缺損狀況評定”[4]。 該橋墩臺基礎作為主要部件評分達到4 類，所以將橋梁總體技術狀況等級最終評定為4 類，急需進行加固改造，以確保橋梁結構安全和保障交通運營。

3 病害成因分析

3.1 梁體鋼筋混凝土露筋、缺損、蜂窩麻面、鋼筋銹脹、混凝土剝落形成的原因

梁體鋼筋混凝土局部小面積缺損主要原因是施工時不小心磕碰造成，部分是施工時振搗不密實，形成蜂窩麻面。 此種情況極易造成在運營過程中，由于環境溫濕度以及雨水侵蝕影響，導致混凝土碳化、劣化，鋼筋銹脹，混凝土剝落，形成缺損。 梁體露筋主要原因是鋼筋混凝土鋼筋保護層凈距未按設計要求施工到位。

3.2 橋面鋪裝局部破損碎裂形成的原因

由于該橋位于國道205 交通“大動脈”上，不僅交通量大，而且重載多，加之該橋跨徑較大，在長期反復的行車荷載下，尤其是在車速較快的情況下，會形成較大的水平沖擊、震動和下撓。 同時，經受熱脹冷縮的溫度應力作用，鋼筋混凝土橋面鋪裝極易出現縱、橫向裂縫，網裂以及一些疲勞損傷，另外在伸縮縫處由于應力集中，極易產生啃邊、碎裂，缺損。

3.3 樁基沖蝕形成的原因

該橋所在位置河床縱坡較大，水流流速快，在長期的河水沖擊和沖刷下，水中樁基漸漸被沖蝕，另外水流中一些片塊石和硬物漂流撞擊，加速了水中柱基混凝土的剝蝕掉落。 長期以往，水中樁基缺損面積不斷加大，從而造成了嚴重的樁基沖蝕現象。

4 橋梁加固設計

按照交通運輸部的有關規定，橋梁技術狀況評定等級為4 類的，需酌情進行交通管制。 因此，為盡早使橋梁技術狀況恢復良好狀態，保證國道交通通暢和運營安全，必須立即進行該橋的加固設計和施工處治。

4.1 加固處治設計原則

加固處治設計原則如下：（1）根據檢測報告，并結合橋梁病害的嚴重程度，有針對性地制定加固方案；（2）優先選擇可操作性強、效果可靠、經濟合理、技術可行、施工方便的加固方案；（3）對橋梁進行病害處治，增強橋梁安全性和耐久性；（4）本次維修后橋梁能滿足原設計荷載要求（汽車-20 級，掛車-100）。

4.2 加固處治設計

按加固處治設計原則，從技術、經濟、施工便利及后期養護方面考慮， 經多方案比選和專家論證，本次加固設計方案最終確定如下。

4.2.1 橋梁下部結構加固處治設計

（1）樁基玻纖套筒加固。 針對樁基沖蝕、露骨、截面受損嚴重等病害，處治設計方案采用玻纖套簡、聚合物砂漿修補，具體如圖7 所示。 步驟如下：①人工清除樁基表面的生物、鑿除樁基表面松散混凝土，處理鋼筋銹蝕表面和涂刷環氧鋼筋阻銹劑，并采用聚合物砂漿進行修補；②在套筒的鎖扣內注入低模量氫酯環氧膠；③將玻纖套筒分開，圍繞包裹樁基，再由潛水員將套簡安裝在合適的位置，在套筒上每隔15 cm，使用不銹鋼自攻螺絲緊固套筒鎖扣處；④對受腐蝕的樁基，將環氧灌漿料填充間隙，并自動排出套筒內的水；⑤使用可壓縮密封條封住套筒底部；⑥最后在套筒頂端部用環氧膠做一個斜坡，封閉玻纖套筒頂部。

圖7 水下樁基玻纖套筒加固設計

（2）樁基系梁增大截面。 針對樁基系梁鋼筋混凝土銹脹剝落、鋼筋外露、構件截面缺損等病害，處治設計方案采用鋼筋混凝土增大截面， 具體如圖8所示。 步驟如下：①首先進行施工平臺鋼套箱安裝（圖8），人工鑿除系梁表面松散混凝土，處理鋼筋銹蝕表面，并在系梁截面布設植筋N4 鋼筋；②按布置增大截面N1、N2、N3 鋼筋；③架立模板，澆筑C30自密實砼；④最后拆除模板養護。

圖8 樁基系梁增大截面加固設計

4.2.2 舊橋面鋪裝處治設計

圖9 施工平臺鋼套箱安裝

針對舊橋橋面鋪裝碎裂、 網裂缺陷等病害，其處治設計方案采用鑿除舊橋橋面鋪裝，重新施做橋面鋪裝。 新建橋面鋪裝通過植入抗剪鋼筋N3 與既有現澆板銜接，N3 按照1 m×1 m 梅花狀間距布置。具體如圖10 所示。 步驟如下：①采用人工鑿除既有局部橋面鋪裝層，鑿除過程嚴禁采用干擾和震動大設備，避免震動對橋體結構造成不利影響；②清除表面松散混凝土； ③鉆孔植抗剪鋼筋N3 和綁扎橋面鋪裝N1、N2 鋼筋；④設置橋面鋪裝防水層；⑤澆筑8～14.8 cm 厚C40 防水混凝土；⑥橋面鋪裝混凝土養護。

圖10 舊橋面鋪裝鑿除重建設計

4.2.3 舊橋人行道、欄桿加固設計

針對橋梁人行道護欄破損、碎裂較為嚴重的病害，處治設計方案為：對整橋人行道進行拆除重建，設置人行道不銹鋼復合欄桿并增設橋梁護輪帶防撞護欄，具體如圖11 所示。 步驟如下：①人工拆除人行道，拆除過程嚴禁采用大功率、震動大的設備，以免過大震動對橋梁結構造成不利影響；②重建人行道；③新建人行道不銹鋼復合欄桿和增設橋梁護輪帶護欄；④人行道鋪裝采用300 mm×300 mm×20 mm 彩磚。

4.2.4 其他病害的處治

（1）結構露筋、脹裂部位的處治：對外露鋼筋表面的氧化層利用橋隧清洗機予以清除，使之露出光潔部分[3]。 對外露的鋼筋涂刷鋼筋保護劑，分層涂抹，每層厚度1～2 mm。 鋼筋銹蝕區域采用防銹浸漬劑，用刷子、滾刷或低壓手噴于銹蝕區域表面，直至浸透，涂刷3～5 層。 最后采用聚合物砂漿進行表面修補。 （2）混凝土破損、剝落的處治：采用人工鑿除方式將松散污損部分清除[2]，使該部位露出堅硬密實部分[1]，進行聚合物砂漿修補處理。 修補厚度不得小于5 mm，對修補區域的邊緣進行鑿槽處理，避免在修補區邊緣形成淺薄的邊口。 （3）支座老化開裂的處治：對整橋所有支座進行更換、并對支座鋼筋進行除銹阻銹處理。 若對更換后的支座仍存在脫空現象，則需加墊楔形不銹鋼板進行處理。 （4）過橋管線因不滿足從人行道下通過， 采用外掛于翼緣板側，如圖11（b）所示。

圖11 舊橋人行道、欄桿加固設計

5 結語

某地級市G205 線玉瑤大橋基于詳細的定期檢查和水下專項探摸，對橋梁上部結構、下部結構（含水下部分）、 橋面系出現的各種病害有了較為全面的發現、了解，并進行科學翔實的技術原因分析，對橋梁目前的技術狀況做了合理的評定。 該橋梁針對性加固處治設計為后續橋梁加固處治施工奠定了堅實的基礎，有效保障了橋梁的運營安全，也為類似橋梁養護提供了案例借鑒。