向陽河中橋維修加固及拓寬改造施工技術

王富華,陸愛嬌,付理想

(江蘇瑞沃建設集團有限公司,江蘇 揚州 225600)

交通運輸業的飛速發展使得現階段許多橋梁不能滿足使用要求,再加上在服役多年后,出現了不少的病害,使得其承載力下降,綜合這兩點,許多現存橋梁需要進行維修加固與改擴建[1-2]。舊橋加固以及拓寬的方式有很多種,對應于不同的橋型、不同的病害以及橋梁不同的使用要求有所不同[3]。伊旭春[4]針對鄉道公路存在的病害以及不能滿足現階段使用功能這一現狀,分別對橋臺、橋面以及主梁等構件拓寬的方法進行了介紹,并總結了臺州市60多座中小橋梁存在的病害,給出了不同加固拓寬方法。鄺鋒等[5]詳細總結了橋梁上部結構和下部結構加固以及拓寬改造施工技術。周偉等[6]以秀山西門橋為例,專門論述了長懸臂梁拓寬改造過程中的拆除方案、施工流程以及施工要點。夏治菘[7]對城市橋梁拓寬工程中橫向橋梁拼寬設計、上下部結構連接形式設計以及針對不同橋梁所選用的拼接方式進行了詳細論述,并給出了一些指導性建議。譚少華等[8]先對國內外橋梁拼接有關工程的實踐情況進行了簡單介紹,然后著重對其所參與的廣佛高速公路擴建工程橋梁拼接過程中拼接方案的選擇、拼接時機的選擇以及拼接過程中的注意事項及重點進行了分析。王騫[9]分別對舊橋拓寬所采用的修建復橋拓寬法、增設主梁拓寬法以及增設懸臂挑梁拓寬法進行了詳細介紹,并對每種方法的適用情況以及優缺點進行了評價。

在此,以向陽河中橋為背景,對該橋在服役之后存在的病害以及病害產生的原因進行總結,并對向陽河中橋所采用的加固方法以及橋梁橫橋向拓寬方案進行闡述。

1 工程改造前概況

1.1 向陽河中橋概述

高郵市X252(X309到東外環路)改擴建工程起于X309農林大廈處,利用現狀老路,向西延伸,與郭集大道交叉后跨越向陽河,繼續向西,與S125交叉后跨越狀元溝,止于菱塘集鎮東外環路,路線全長約8.32 km。本項目道路等級采用二級公路兼城市主干路,設計速度為60 km/h,其中K0+000～K0+320路段路基全寬24 m,K0+320～K8+320路段路基全寬40 m,為瀝青混凝土路面。

1.2 向陽河中橋主要病害

對向陽河中橋進行實地檢測之后,根據《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008)[10]的要求進行評分鑒定,得到狀元溝橋的最終評分為86.66分,依據標準最終評定為2類橋梁。該橋的主要病害如下。

(1)上部結構。

上部結構類型為板梁橋,共3跨,單跨共6片板梁,全橋共有36個支座,上部結構外觀檢查結果如表1所示。

表1 上部結構外觀檢查結果表

(2)下部結構。

下部結構為樁柱式橋墩、橋臺,兩側各1個橋臺,共6個橋墩,每個橋墩3個立柱、1個蓋梁,下部結構外觀檢查結果如表2所示。

表2 下部結構外觀檢查結果表

(3)橋面系。

本橋共3個橋面鋪裝(每跨1個),兩側各一個護欄,兩道伸縮縫裝置,橋面系檢查結果如表3所示。

表3 橋面系外觀檢查結果表

2 向陽河中橋改造維修設計方案

2.1 向陽河中橋加固方案

針對向陽河中橋的病害,提出如下維修加固方案。

(1)對于板梁、蓋梁及主墩上檢測發現的裂縫,寬度超過0.15 mm的裂縫進行灌漿處理,不超過0.15 mm的裂縫作表面封閉處理,膠體性能應滿足《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008)的要求。

(2)對于蓋梁上檢測發現的混凝土麻面、剝落及漏筋部位和破損剝落,應先清除破壞混凝土,露出新鮮混凝土面,再用聚合物水泥砂漿修平。

(3)根據老橋計算結果,老橋板梁抗彎承載力不滿足規范要求,因此本次維修加固老橋板梁底板粘貼縱向鋼板,以提高截面抗彎承載能力。加固鋼板采用5 mm厚A3鋼,寬200 mm,間距100 mm。鋼板膠黏劑采用A級膠,鋼板與板梁底板混凝土通過5.8級M8錨栓連接,錨栓應避開空心板梁鋼絞線。錨栓錨固采用A級植筋錨固膠。材料性能應滿足《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008)的要求。

2.2 向陽河中橋拓寬設計方案

新老橋拼接具體處理方式為:(1)原橋面護欄拆除,鑿除新老橋拼接處老橋側2.0 m范圍混凝土鋪裝層、鑿除新老橋拼接處老橋懸臂,預留懸臂鋼筋;(2)施工左側新建拓寬橋梁下部及預制上部板梁,待下部施工結束后吊裝板梁,澆筑現澆段混凝土;(3)橋面設置φ10鋼筋網,澆筑橋面混凝土鋪裝層、新老橋側護欄;(4)施工橋面防水層,攤鋪新橋橋面瀝青鋪裝;(5)銑刨老橋橋面瀝青,施工側分帶側石,最后攤鋪橋面瀝青鋪裝。圖1為向陽河中橋拓寬后的斷面示意圖。

圖1 向陽河中橋斷面(單位:cm)

3 向陽河中橋加固及拓寬改造施工要點

3.1 裂縫修補施工

根據調研,針對向陽河中橋裂縫的寬度、深度、所在構件重要性、裂縫對構件安全性及耐久性的影響程度、裂縫形成及發展狀態等因素,確定本次工程采用壓力注漿法進行裂縫封閉。本項目的主要施工工藝為以下8個步驟:①裂縫周邊混凝土表面處理;②埋設注漿嘴;③封縫;④封縫檢查;⑤配制漿液;⑥注漿;⑦封口處理;⑧質量檢查。所用材料均滿足《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008)規定的要求,并且本項目在施工過程中做了如下改進。

(1)由于工期緊張,在裂縫周邊混凝土以及雜質清理完成后,便進行注漿嘴的埋設,進行封縫,以縮短工期。

(2)封縫時,當被修補裂縫成為一個密閉封腔之后,便立即進行注漿工作,注漿結束之后,及時使用快固膠液把注漿嘴處抹平封口,完成封縫,以此反復進行全橋的裂縫封閉處理。

3.2 粘貼鋼板加固施工

向陽河中橋由于腹板開裂導致其抗剪承載力不足,選用粘貼鋼板對其進行加固,提高其抗剪承載力。主要施工流程包括如下8個步驟:①基底處理;②鉆孔;③配置膠黏劑;④埋設植筋螺桿;⑤鋼板放樣以及鋼板粘貼;⑥鋼板粘貼質量檢查;⑦鋼板防腐處理;⑧質量檢查。粘貼鋼板所采用的施工材料的性能必須滿足《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008)規定的要求。主要有以下幾個施工要點。

(1)在進行裂縫封閉時,同時將需要粘貼鋼板部位的混凝土表面進行打磨,以露出粗骨料并進行清灰處理,同時粘貼鋼板的底板所在的混凝土表面有裂縫的位置要先進行封閉處理。

(2)在鉆錨孔之前,將原有混凝土梁中的縱筋與箍筋位置采用記號筆進行標注,鉆孔時,繞開原有混凝土中的已有鋼筋,將膠黏劑充分攪拌均勻后,進行鋼板粘貼,螺桿在擰緊的過程中,分階段進行擰緊,最終使得鋼板與混凝土表面貼平。

(3)在進行混凝土底板涂漆保護時,先采用刷涂的方式進行一次處理,在螺桿擰緊之后,采用噴涂的方式對鋼板底板進行二次保護,防止在粘貼過程中出現磕碰導致的掉漆情況。

3.3 橋梁拓寬工程施工

新建橋梁中心樁號為K2+132.558,道路中心線與河道中心線右偏角為100°。橋梁跨徑與老橋一致,為(13+16+13)m,全長48.04 m。橋梁左側拼寬15.5 m,斷面全寬30 m,斷面組成為0.5 m(防撞護欄)+4.5 m(人非混合車道)+2 m(側分帶)+16 m(行車道)+2 m(側分帶)+4.5 m(人非混合車道)+0.5 m(防撞墻)=30 m。老橋橋面為雙向 2%的橫坡,新橋橋面沿老橋外側單向 2%橫坡,坡向路側,由墩調整。橋面鋪裝為11 cm厚C50混凝土+10 cm厚瀝青混凝土,混凝土鋪裝中設置φ10鋼筋網,新建部分上部結構采用13 m和16 m預應力混凝土空心板梁,結構簡支,橋面連續,板梁梁高分別為60 cm和75 cm。

對于橋梁拼接拓寬工程而言,主要包括下部結構施工(樁柱施工、承臺施工、蓋梁及臺帽施工以及墊石和支座施工)、上部結構施工(板梁預制、板梁吊裝以及新老橋接縫處連接工程)以及橋面及附屬工程施工(橋面鋪裝、伸縮縫施工、防撞墻施工以及橋頭搭板施工)。在老橋原有蓋梁位置向右新建橋墩與蓋梁,將原有蓋梁的擋塊去除,新橋墩與原有橋墩連接,在新老橋分界處,兩側設置邊板。新建下部橋墩采用樁柱式墩,基礎采用鉆孔灌注樁;橋臺采用樁柱式,基礎采用鉆孔灌注樁。為防止跳車,臺后設置 6 m 搭板。原有橋梁的鋪裝層銑刨,與新建拓寬部分一起澆筑新的瀝青面層,實現新建橋梁與原有橋梁橋面標高一致。本工程采用鉸接法使得橫梁連續。在施工時,后鑿露出的搭接鋼筋采用薄膜進行覆蓋保護,防止銹蝕。后澆帶采用C60高性能自密實混凝土進行澆筑,并采用薄膜覆蓋的方法,使得后澆帶混凝土的力學性能達到要求。

4 加固維修拓寬工程施工效果

在向陽河中橋加固以及維修的過程中,通過采用壓力注漿法,嚴格按照工藝流程施工,將舊橋中原有存在的裂縫進行了封閉以及修補,減少了水與空氣對鋼筋的銹蝕。對原有主梁采用粘貼鋼板加固的方式,提升了舊橋的整體承載能力,使舊橋的承載能力不低于新建橋梁的承載力。對于橋梁拓寬部分而言,不管是上部結構還是下部結構均按照新橋建設的標準進行,同時在新老橋梁接縫處的處理保證了施工質量,使新老混凝土粘結界面受力性能得以保證。本次對向陽河中橋采用的加固與拓寬方案不僅比既定完成工期提前了15 d,并且相較于拆除重建而言,減少了很多經濟開支。

5 結 語

由于道路等級的提升,原有的向陽河中橋不僅不能滿足交通的使用要求,并且由于舊橋存在一些病害,需要進行加固以及拓寬處理。首先介紹了向陽河中橋的概況以及現存的一些病害,然后針對這些病害,提出了裂縫注漿封閉與粘貼鋼板復合加固舊橋的方法,并詳細闡述了使用這兩種加固方法時的施工注意事項。其次對該橋的拓寬方案進行詳細地介紹,分析了拓寬工程中需要注意的重點施工部位。該橋在所制定的加固以及拓寬方案的實施下,順利建成通車。相較于拆除重建的方案,既能縮短工期,達到使用效果,又能減少污染,還大大減少了經濟支出。