路橋工程中的橋梁加固施工處理方法研究

收稿日期：2023-10-16

作者簡介：任睿鋒（1981—），男，大專，助理工程師，研究方向：道路與橋梁。

摘要 為治理橋梁病害延長路橋工程使用年限，文章以離石至軍渡高速公路橋梁工程為例，分析病害情況，提出橋梁復(fù)位、擋塊修復(fù)、伸縮縫施工、粘貼碳纖維布施工、墩柱粘貼鋼板以及注漿鋼管樁施工處置措施，以期提高病害治理效果，提高橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 路橋工程；橋梁加固施工；病害類型；穩(wěn)定性

中圖分類號 U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）01-0104-03

0 引言

路橋工程在交通運輸事業(yè)發(fā)展過程中做出了巨大貢獻(xiàn)，但隨著使用年限的延長，橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度老化、破損，難以滿足交通量的負(fù)荷要求，為車輛通行帶來一定安全隱患。為進(jìn)一步提高公路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，延長使用壽命，需深入分析橋梁結(jié)構(gòu)病害類型，制定針對性加固處治措施，提高橋梁性能，延長使用壽命。

1 工程概況

離石至軍渡高速公路（離軍公路）位于山西省境內(nèi)，于2007年建成通車，是山西省高速公路布網(wǎng)規(guī)劃的重要部分之一，為山西省公路運輸主要通道，全線總里程38.6 km。2020年9月，在對離軍公路礬水溝大橋橋梁定期檢測時發(fā)現(xiàn)，該橋梁右幅0～3號墩與左幅0～4號墩之間的上部結(jié)構(gòu)存在箱梁位移情況；0號臺頂處梁體外偏9 cm擠裂外擋塊，其他墩臺頂梁體出現(xiàn)不同程度的側(cè)向位移，橋梁下部結(jié)構(gòu)的墩柱和系梁以裂縫、露筋、剝脫等病害為主，橋梁運行安全受到嚴(yán)重影響。經(jīng)多方研討決定，對該橋梁病害進(jìn)行加固處治施工，以保證橋梁運營的正常使用。

2 礬水溝大橋病害情況分析

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，礬水溝大橋質(zhì)量病害匯總?cè)绫?所示。

3 礬水溝大橋加固施工處理技術(shù)措施

3.1 梁體復(fù)位及擋塊修復(fù)施工，恢復(fù)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

梁體復(fù)位施工工藝如下：

（1）支架搭設(shè)。考慮該項目具有較高的橋梁高度，在具體施工時將橋檢車作為施工平臺，平臺和梁底間距離為1.6～1.7 m，在運送材料及設(shè)備時，根據(jù)平臺承載力確定運送方案。

（2）豎直放置千斤頂。多蓋梁與墩頂千斤頂?shù)陌惭b位置使用角磨機(jī)打磨，確保表面平整，為了能夠分散千斤頂?shù)念A(yù)應(yīng)力，放置厚度在20 mm以上的鋼板，千斤頂安裝位置示意圖如圖1所示。

（3）位移、壓力等監(jiān)測設(shè)備安裝。為確保頂升過程中梁體安全性，于頂升點位置安裝百分表，對頂升過程中千斤頂?shù)捻斏闆r進(jìn)行記錄，同時觀察梁跨、底面、腹板等位置的裂縫情況，一旦存在問題及時停止頂升。

（4）頂升施工。完成上述準(zhǔn)備工作后，進(jìn)行試頂加載，頂至主梁脫空2～5 mm后停止，靜止5～10 min無異常后整體頂升，所有千斤頂緩慢分級頂升，將起梁速度控制為1 mm/min，觀察千斤頂?shù)钠痦斄εc梁體起頂高度，控制梁體升高高度在10 mm以內(nèi)，達(dá)到既定高度后將千斤頂保護(hù)環(huán)鎖定[1]。

（5）頂推臨時支座更換施工。梁體頂升至既定高度后，測量梁體空間高度確保符合新支座安裝要求，舊支座取出后將臨時鏡面不銹鋼板安裝在墊石頂面，對滑板支座予以安裝（GYZF4）。

（6）卸載落梁。卸載千斤頂頂升力，實施緩慢分級卸載，嚴(yán)格控制橫向高度差在1 mm以內(nèi)，每跨梁的兩端高差在5 mm以內(nèi)，將梁板和新支座接觸后，對墊石與支座進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后將頂升系統(tǒng)撤出。

（7）復(fù)位反力架及千斤頂安裝。反力架安裝位置包括端橫梁、現(xiàn)澆中橫梁及蓋梁，反力架的錨固方式為植入式擴(kuò)底錨栓，直徑22 mm，植入深度在20 cm以上。

（8）梁體頂進(jìn)復(fù)位，現(xiàn)場施工人員分級緩慢頂進(jìn)千斤頂，控制復(fù)位速度為1 mm/min，嚴(yán)格控制復(fù)位后橫向誤差3 mm以內(nèi)。

（9）更換永久支座施工。墊石頂鏡面不銹鋼鋼板拆除，在更換新支座后仍處于脫空狀態(tài)的支座加墊鋼板，確保支座受力均勻。

擋塊修復(fù)施工工藝如下：

（1）將破損的擋塊拆除并對混凝土表面做鑿毛處理。

（2）對鋼結(jié)構(gòu)擋塊骨架通過植入擴(kuò)底錨栓的方式進(jìn)行固定，對于尺寸較小的鋼骨架，先于底板上固定后再在立板上焊接。

（3）安裝混凝土澆筑模板。

（4）對C35混凝土澆筑，待強(qiáng)度符合要求后拆除模板及養(yǎng)護(hù)施工。

（5）將擋塊內(nèi)側(cè)破損抗震橡膠墊塊拆除，重新安裝新墊塊[2]。

3.2 安裝伸縮縫施工，恢復(fù)橋梁伸縮能力

該項目對型鋼斷裂、變形的伸縮縫進(jìn)行更換，將舊伸縮縫拆除后，安裝新伸縮縫，如圖2所示，具體技術(shù)措施如下：

（1）構(gòu)造縫和伸縮裝置下縫填塞施工。構(gòu)造縫使用相應(yīng)厚度的泡沫板填塞，確保具有良好的深度和嚴(yán)密性，上面和槽底保持平行，確保填塞后無縫隙。在吊裝伸縮縫前，將槽鋼焊接在伸縮縫的弓形卡上作為調(diào)平臂，在起吊設(shè)備的配合下吊裝入位。

（2）調(diào)平焊接施工。伸縮縫吊裝入位后，對伸縮縫標(biāo)高使用靠尺檢查，確保平整度與直線度調(diào)整至設(shè)計要求。考慮橋梁路面已使用多年，該項目在調(diào)平時伸縮縫表面比路面低1～2 mm。調(diào)平時，由伸縮縫中間位置向路肩與中央分隔帶分別進(jìn)行，嚴(yán)格控制調(diào)整后伸縮縫型鋼與預(yù)留槽槽口間平整度誤差在0.5 mm以內(nèi)，伸縮縫順直度在1 mm以內(nèi)。同時由施工人員焊接調(diào)平位置的錨筋與預(yù)埋鋼筋，焊縫長度在5 cm以內(nèi)。嚴(yán)格依照施工標(biāo)準(zhǔn)布設(shè)點焊橫拉鋼筋或鋼筋網(wǎng)片，檢查焊接長度和質(zhì)量，該項目每米伸縮縫的焊接部位在6處以上，每處的焊接長度在5 cm以上。

（3）混凝土澆筑施工。完成伸縮縫安裝后清理雜物，預(yù)留槽的槽口使用膠帶紙保護(hù)，槽口兩側(cè)路面使用塑料布或防水土工布遮蓋，伸縮縫的伸縮間隙使用膠帶粘封。將界面劑均勻涂刷在混凝土結(jié)合面位置，在槽縫間均勻澆筑混凝土后找平、壓光。終凝前使用3 m靠尺檢測平整度，超出標(biāo)高部位使用磨地機(jī)打磨，伸縮縫混凝土要求一次性、連續(xù)性澆筑。

（4）養(yǎng)護(hù)、開放交通。待混凝土終凝后，覆蓋土工布予以養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度75%后，有序開放交通。

3.3 系梁粘貼碳纖維布施工，限制裂縫進(jìn)展

對于系梁病害采取粘貼碳纖維布施工，以限制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，施工材料為纖維含量300 g/m2的I級碳纖維布，具體性能指標(biāo)如表2所示[3]。

碳纖維布粘貼施工工藝如下：

（1）清理混凝土表面雜物，對表面凹凸位置平整打磨，陰陽角圓弧半徑在25 mm以內(nèi)。

（2）在需粘貼的結(jié)構(gòu)表面使用滾刷將底膠均勻涂抹，確保涂抹平整且無氣泡。

（3）混凝土表面清洗擦拭，確保無灰塵；合理配比膠黏劑后，在粘貼部位涂抹，確保膠體不流淌且涂刷均勻。

（4）將碳纖維布粘貼在指定位置，使用專用滾刷沿著纖維方向滾壓施工，確保膠體與纖維布之間無氣泡。滾壓時確保碳纖維布不被損壞，纖維布的搭接長度在10 cm以上且避開主要受力區(qū)位置搭接。

（5）纖維表面的膠黏劑指觸干燥后，在其表面均勻涂抹一層浸漬樹脂用于面層防護(hù)，自然風(fēng)干。

3.4 橋墩墩柱粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)，避免結(jié)構(gòu)受損

橋墩墩柱通過鋼板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理：

（1）先將墩柱周邊的填土挖除，開挖過程中予以防護(hù)。

（2）將圍箍鋼板區(qū)域的混凝土表層砂漿鑿除，形成平整的粗糙面，保持混凝土表面清潔，使用工業(yè)用清潔劑擦拭表面。

（3）將加工好的圍箍鋼板安裝在墩柱的外側(cè)，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接鋼板接縫。

（4）使用封邊膠將鋼板周圍封閉，確保灌注膠不會外溢；在鋼板上設(shè)置注膠口和排氣孔，從鋼板的底端開始，粘貼注膠口并進(jìn)行通氣試漏，確保注膠口與鋼板緊密貼合，防止膠液泄漏；在通氣試漏通過后，以不小于0.1 MPa的壓力注入灌注膠；當(dāng)排氣孔處出現(xiàn)漿液時表示氣體已被排除，此時停止注膠加壓；注膠完成后，以較低的壓力維持10 min以上，確保灌注膠充分填充鋼板內(nèi)部的空隙，并保證膠液固化完全。

（5）清理鋼板表面去除銹跡，確保鋼板的耐久使用。

3.5 注漿鋼管樁施工，提高橋梁樁基穩(wěn)定性

該項目對于樁基礎(chǔ)質(zhì)量病害予以注漿鋼管樁施工處理，以提高橋梁樁基穩(wěn)定性。施工所用水泥材料為P.O42.5普通硅酸鹽水泥，初凝時間＜4 h，終凝時間6～10 h，水泥漿水灰比為0.6，比重1.65～1.75 g/cm3；注漿管直徑50 m，管壁厚2 mm，漿液量：每延米＞66 L；注漿壓力為1.2～1.5 MPa[4]。

注漿鋼管樁施工工藝如下：

（1）根據(jù)設(shè)計布樁圖，按照要求放線，并在相應(yīng)位置布置孔位。孔位的偏差＜20 mm，以確保準(zhǔn)確的定位。

（2）采用跳孔施工，鉆孔時確保直樁的垂直度和斜樁的傾斜度均不超過1%。

（3）鉆孔到設(shè)計標(biāo)高后，進(jìn)行清孔操作，直至孔口泛清水為止。在鋼管下放完畢后進(jìn)行二次清孔，以確保孔底沉渣的厚度不超過50 mm。

（4）注漿管為直徑50 mm的直縫鋼質(zhì)焊管，每節(jié)長度為2 m，采用坡口焊縫連接，鋼管的管壁上開有漿孔，上部的2 m不開孔，2 m以下部分沿豎向每隔250 mm鉆兩個直徑10 mm的孔，交錯布置出漿孔。注漿過程中，直到漿液從鋼管的內(nèi)外均有流出，拔出注漿管并密封鋼管口部，加壓數(shù)分鐘，直到水泥漿液再次從鋼管外流出為止，確保充分注漿。

（5）注漿完成后，使用水泥砂漿封堵孔口，封孔的深度＞50 cm，確保樁基的密封性和穩(wěn)定性。

該項目注漿鋼管樁施工質(zhì)量控制指標(biāo)如表3所示，在注漿前對注漿孔進(jìn)行檢查，確保孔深、孔徑等符合要求。為了防止相鄰樁冒漿和串孔現(xiàn)象，可以采取間隔施工、間歇施工或增加速凝劑摻量等措施，注漿過程保持連續(xù)注入，單孔注漿的間斷時間在12 h以內(nèi)，最終打壓超過設(shè)計壓力下限，并對可達(dá)到設(shè)計壓力下限的注漿孔及時地打壓終檢。

4 結(jié)束語

結(jié)合離石至軍渡高速公路礬水溝大橋加固施工項目，獲得如下結(jié)論：

（1）隨著運行年限的增長，公路橋梁易出現(xiàn)梁體偏位、擋塊破損、伸縮縫損壞、系梁裂縫剝脫露筋、橋墩墩柱裂縫、樁基掏空等質(zhì)量病害，在養(yǎng)護(hù)管理環(huán)節(jié)應(yīng)高度重視。

（2）對于梁體偏位、擋塊破損問題，及時予以梁體復(fù)位和擋塊修復(fù)，更換支座體系，提高橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（3）橋梁伸縮縫損壞需對原伸縮縫位置預(yù)處理，更換已經(jīng)斷裂或變形的伸縮縫并重新澆筑混凝土，從而恢復(fù)橋梁伸縮能力。

（4）系梁裂縫粘貼碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)，墩柱裂縫粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)，可有效限制裂縫的進(jìn)展。

（5）對存在質(zhì)量缺陷的樁基結(jié)構(gòu)進(jìn)行注漿鋼管樁施工，可提高橋梁樁基穩(wěn)定性。

對于路橋工程橋梁質(zhì)量病害的處治，應(yīng)結(jié)合實際情況合理選擇施工技術(shù)工藝，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量控制，恢復(fù)橋梁性能，延長使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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