城市橋梁維修加固施工技術研究

李廣良

（廣州公路工程集團有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

城市橋梁是城市交通運輸體系重要組成部分，在綜合運輸功能提升、城市發展促進、城市文化內涵深化、行政效率提高等多個方面發揮著至關重要的作用。因此，加強城市橋梁建設，保障城市橋梁穩定與安全運行具有非常重要的現實意義。城市橋梁長期運營過程中，易受多種因素影響出現裂縫、露筋等病害，影響橋梁功能發揮，增加橋梁運行風險。維修加固施工是解決城市橋梁病害，延長橋梁使用壽命，減少橋梁運營風險的重要路徑。這就需要相關部門以及工作人員全面掌握與合理使用城市橋梁維修加固施工技術。以下是依托某城市橋梁維修加固工程案例，對城市橋梁維修加固施工技術應用的探究，意在拋磚引玉。

1 工程概況

某城市橋梁全長超過5800m，橋梁總面積超過51000m2，橋面凈寬10～15m，主要由人行道、隧道、匝道、橋樁、主線橋等構成。該城市橋梁運行時間較長，承載能力已經大幅度下降，且運營期間受多種因素影響出現裂縫、銹脹露筋等病害。為提高城市橋梁運營安全性、可靠性，延長城市橋梁使用壽命，對該城市橋梁實施維修加固處理。經過為期1 年的維修加固，該橋梁使用功能有效恢復，整體荷載水平大幅度提高。

2 主要病害

城市橋梁運行過程中容易受城市橋梁設計施工因素、城市橋梁運營時間因素、城市橋梁日常檢修因素、氣候因素、荷載因素等影響出現各種病害，降低城市橋梁質量。對城市橋梁病害進行歸結，發現裂縫、銹脹露筋、滲水泛堿是最常見的病害，嚴重影響城市橋梁使用功能、結構穩定性、運營安全性[1]。相關工作人員在對該城市橋梁進行系統檢查時，確定橋梁病害情況，如表1 所示。

表1 城市橋梁主要病害

3 維修加固施工技術及其應用要點分析

城市橋梁維修加固是一項系統且復雜的工程。在實踐操作過程中不僅需要做好各種前期準備工作，也需要立足城市橋梁維修加固要求，結合工程項目實際情況，綜合考慮各種因素，科學與合理選用施工技術。依托該工程項目與相關經驗總結，提出如下維修加固施工要點。

3.1 強化城市橋梁狀態檢測

狀態檢測是城市橋梁維修加固施工基礎環節。通過狀態檢測，相關工作人員能夠系統掌握城市橋梁真實情況，為維修加固工程目標制定、方案規劃、施工技術選用、施工質量管理等工作開展提供準確、全面依據，保證維修加固工程順利開展與成功完成。通常情況下，在狀態檢測前，需要做好各項準備工作：

一是收集城市橋梁工程資料，詳細了解城市橋梁設計信息、施工信息、運營信息等，掌握城市橋梁核心數據。

二是了解城市橋梁狀態檢測相關要求，嚴格按照其規定、要求、標準準備狀態檢測工具，確定狀態檢測指標，合理選擇狀態檢測控制截面等。

三是利用科學技術，建立城市橋梁有限元模型，通過有限元仿真分析了解城市橋梁力學情況，以便為荷載試驗方案設計提供參考依據，保證試驗指標參數確定合理。

目前，在城市橋梁狀態檢測過程中，荷載試驗包括靜載試驗與動載試驗兩項內容，前者能夠準確獲得橋梁撓度、橋梁彎矩等信息，后者能夠準確獲得橋梁振動參數[2]。該工程項目靜載試驗應變校驗系數、撓度校驗系數均＞0.5%，符合相關規定，說明靜載試驗結果較為準確。根據靜載試驗結果，即加載時測試點彎矩＞4600kN·m，加載時測試點撓度＞4.99mm，橋梁結構殘余應變范圍1.5%～2.8%Hz。該工程項目動載試驗結果顯示，加載車車速≤30km/h 時，橋梁結構基頻為（7.00±0.03）Hz；加載車車速＞30km/h 時，橋梁結構基頻為（6.50±0.35）Hz；剎車試驗沖擊系數維持在0.11～0.19 范圍內，未超過0.30。由荷載試驗結果可知，該橋梁承載水平符合相關規定，但由于該橋梁技術要求較高，運行時間較長，承載能力惡化系數超過0.10，且缺陷檢查（直觀觀察、橋梁結構無損探測檢查等）發現多處病害，所以需要對該橋梁進行維修加固。

3.2 確定維修加固施工思路

按照“消除城市橋梁病害”“恢復城市橋梁施工功能”“提高城市橋梁承載能力”“延長城市橋梁使用壽命”等原則，編制科學、合理的城市橋梁維修加固方案。在該工程項目中，根據橋梁實際情況，聯系以往施工經驗，提出如下維修加固目標與施工思路：

第一，維修加固后城市橋梁恢復最初設計荷載等級；最大限度地提升城市橋梁穩定性、可靠性、牢固性、耐久性、舒適性；保證各項維修加固施工質量優良率不低于95%。

第二，維修加固施工過程中，最大程度地減少施工對城市橋梁使用的影響，保證城市橋梁各項功能有效發揮，尤其是交通功能。

第三，維修加固設計與施工過程中，綜合考慮建筑與城市環境的關系，適當提高維修加固后橋梁觀感，保證橋梁與周圍建筑、自然環境協調統一。

第四，根據裂縫寬度以及所在位置合理選用處理辦法。通常橋臺裂縫寬度＜0.15mm 時，環氧樹脂膠泥封堵法能夠滿足裂縫處理需求；橋臺裂縫寬度≥0.15mm 時，壓力注漿法具有較強優勢。

第五，根據銹脹露筋情況，可聯合使用粘貼鋼板、混凝土重新澆筑、粘貼碳纖維等方法處理。

第六，關于滲水泛堿以及其他橋梁病害，需要具體問題具體分析。相關人員能夠根據分析結果，靈活應用環氧砂漿涂抹法、橋面重新鋪裝法、植筋法、橫梁截面增加法等處理病害。

3.3 精選維修加固施工技術，加強質量控制力度

該工程項目施工期間主要應用技術有環氧樹脂膠泥封堵、壓力注漿法、粘貼鋼板、粘貼碳纖維、植筋、阻銹試劑涂抹等。

3.3.1 環氧樹脂膠泥封堵與壓力注漿

該工程項目中對于混凝土破損區域以及細小裂縫設計采用環氧樹脂膠泥封堵工藝進行維修，對于大裂縫設計采用壓力注漿法進行維修。破損與裂縫維修過程中需要注意以下幾點：

一是相關工作人員通過系統檢測，將破損位置與小裂縫所在位置準確標出，并利用裂縫表面處理工具（如毛刷）清理破損與小裂縫表面及其周邊區域的塵土、雜物、浮皮等；二是由專業人員根據維修需求合理配置環氧樹脂膠，并嚴格按照相關規定，于混凝土破損位置涂抹環氧樹脂膠，風干后常規養護；三是由工作人員沿著裂縫方向0.2～0.3cm 擦洗，待裂縫表面干燥后利用配置好的材料進行封堵；四是如果裂縫寬度超過0.15mm，則在擦洗干燥后，合理安裝注漿嘴、灌漿泵，通常情況下裂縫寬度在1mm 以內時，灌漿泵間距控制在350～500mm 之間，當裂縫寬度超過1mm時，灌漿泵間距控制在500～1000mm 之間；五是在裂縫兩側涂抹2 次環氧樹脂基液，封閉裂縫，壓力試漏結果顯示合格后，進行灌漿操作，嚴格控制灌漿壓力、進膠速度、灌注時間等參數（工藝流程見圖1）[3]。

圖1 裂縫壓力注漿施工工藝流程見圖

3.3.2 鋼板與碳纖維粘貼

粘貼鋼板與粘貼碳纖維是當前城市橋梁加固常用手段，二者原理基本相同，即根據城市橋梁加固需求，在混凝土表面合理粘貼鋼板或碳纖維，以提高公路橋梁承載能力，增加公路橋梁穩固性與耐久性。粘貼鋼板工藝技術的優點在于對城市橋梁外觀影響較小，施工操作較為簡單，施工速度較快；缺點在于鋼板自重較大，貼合要求較高，如處理不當容易出現鋼板脫落問題，降低加固效果。粘貼碳纖維工藝技術的優點在于碳纖維質量輕，耐腐蝕性強，抗拉強度高；缺點在于耐火性差。采用有限元模型對粘貼鋼板與粘貼碳纖維工藝技術應用效果進行分析，發現兩種工藝技術均能夠滿足該工程項目加固需求，粘貼鋼板工藝技術應用下該工程項目加固的改善幅度在30%～70%之間，粘貼碳纖維工藝技術應用下該工程項目加固的改善幅度在64%～80%之間。在應用這兩種工藝技術進行施工時，需要注意以下幾點：其一，對殘存、破損、銹脹露筋的混凝土表面進行有效清理；其二，利用環氧樹脂材料處理施工范圍內部裂縫；其三，磨平混凝土表面，提高施工位置平整高度；其四，根據施工位置具體情況，確定鋼板或碳纖維尺寸；其五，鋼板或碳纖維質量檢查達標后，合理涂抹粘貼劑，并進行粘貼操作；其六，精細化處理搭接位置、拐角位置，保證工藝技術應用精準、到位、達標。

3.3.3 植筋

植筋技術是城市橋梁常用加固技術，主要是指通過適當增加鋼筋的方式，提高橋梁結構承載能力，滿足城市橋梁維修加固需求。施工人員在應用該技術時，需要注意以下幾點：一是按照施工設計圖紙準標出鉆孔位置精；二是利用專業鉆孔工具對施工位置混凝土體進行鉆孔操作，嚴格控制鉆孔位置與深度；三是檢查鉆孔質量，待質量達標后徹底清理孔道內部灰塵、碎屑等，并利用工業酒精擦洗孔道，待孔道干燥后，臨時封閉孔口；四是由專業人員配置植筋膠，并按照相關要求向孔道內部規范注射植筋膠，通常最佳注射量為孔深的2/3；五是借助植筋槍向孔道內部插入鋼筋，精準控制鋼筋插入位置、速度、深度、垂直度[4]。

3.3.4 阻銹試劑涂抹

外露鋼筋多伴有銹蝕問題，所以在維修加固施工過程中需要做好除銹工作。目前，較為常見的除銹方法是涂抹阻銹試劑。該技術應用過程中應注意以下幾點：一是確定鋼筋銹蝕位置，清理表面雜物；二是合理選擇阻銹試劑，通常情況下，以多功能滲透性阻銹劑為主；三是采用分層涂抹方式施工，涂抹次數通常為（4±1）次，每次涂抹劑量控制在0.4kg/m2左右；四是根據相關規定要求阻銹試劑滲透深度不低于混凝土保護厚度的0.3cm；五是阻銹試劑涂抹期間，為減少其對施工人員身體健康的影響，需要在施工前做好個人安全防護工作，如配套防護手套、防護口罩等。

施工技術應用期間，除把控施工技術應用要點，強化施工現場細節管理外，也應做好組織管理、制度建立、材料管控、進程監督等工作，以便進一步提升施工質量，保證施工技術應用作用有效發揮。

4 結語

城市橋梁維修加固是一項較為復雜的工作，尤其是一些病害較為多樣且復雜的城市橋梁。為保證城市橋梁穩定、安全、長久運營，相關部門以及工作人員需要高度重視城市橋梁維修加固，能夠在工程實踐中應用狀態檢測技術全面掌握橋梁現狀問題，應用維修加固施工技術處理橋梁病害，切實恢復橋梁施工功能，提高橋梁通行舒適度、穩定性、可靠性。值得注意的是，在維修加固施工技術應用過程中，應注重施工技術應用質量控制，最大程度地發揮施工技術優勢，有效規避維修加固施工質量問題。