袁月芳

（广州市市政集团设计院，广东广州510060）

1 概述

随着时间的推移和社会经济的高速发展，我国较早建设的公路桥梁大多数在现今仍发挥着重要作用，但安全性和舒适性较差，越来越明显地表现出其标准低和承载力不足的问题，多数已超过或将要超过其通行能力，公路运输的交通安全与畅通受到严重影响，也使桥梁加固工作日显重要和突出。

1.1 桥梁加固的基本要求

（1）经济费用。一般来说，加固费用约为新建费用的10%～30%，即应优先考虑加固。

（2）不中断交通或尽量减少中断交通。在加固和加宽同时进行的桥梁，可把加宽集中在一侧，往往可以将加宽和加固错开，不搭便桥。

（3）对已发现的缺陷，要一次加固好，不留后患。

（4）对原有桥梁结构的损伤应尽可能减至最低。（5）技术可靠、耐久使用、养护方便。

1.2 桥梁结构加固设计分类

根据桥梁病害检测分析和鉴定评估结果，桥梁结构加固设计应分为：承载力加固(强度加固)、使用功能加固 (刚度加固)、耐久性加固和抗震加固等。

（1）承载力加固一般是采用加大截面尺寸和配筋的方法补充承载力的不足，设计时应考虑桥梁带载加固分阶段受力的特点，注意新加补强材料与原结构的整体功能。

（2）使用功能加固主要是对活载变形过大的构件，加大截面尺寸，增加截面刚度，以满足结构使用功能要求。

（3）耐久性加固是指对结构损伤部位进行修复和补强，以阻止结构部分的性能继续恶化，消除损伤隐患，提高结构的可靠性和使用功能，延长结构使用寿命。

（4）抗震加固是对遭受地震破坏的结构进行修复、增强结构的延性体工作性能、提高结构的抗震能力。

1.3 维修加固施工特点

与新建桥梁工程对比，旧桥的维修加固施工有如下特点。

1.3.1维修加固的标准与设计时采用的标准往往会有不同

由于旧桥的存在，以及未来使用年限要求的不同，桥梁加固或改建的标准不可能与设计时所采用的标准完全相同。应在保证行车安全的前提下，根据使用要求和耐久性要求的具体情况，正确掌握和提出加固或改建的有关标准要求。

1.3.2维修加固工作的难度要比新建时大

维修加固桥梁的工作必须在不妨碍交通的条件下进行，因此，往往会增加不少困难。即使会使施工产生困难，也必须尽量照顾交通。为此，在桥梁维修加固工作中，应从设计上和施工组织上采取有效措施，尽量减少对交通的影响。

1.3.3桥梁的维修加固工作应充分利用原有结构

桥梁的维修加固，应在对原有结构作周密、细致检查评定的基础上，合理利用原有结构，能不更换原有结构的就不更换，能充分利用旧桥的，要充分利用。

1.3.4桥梁维修加固工作比起新建桥梁来有更好的经济成果

解决旧桥承载力和通过能力不足的问题，通常有两种方案可选，一种是重建法和换梁法，另一种是加固法。前者施工费时、费力，且造价较高，后者所需费用节约很多。

1.3.5桥梁维修加固施工更要注意安全

桥梁维修加固施工是在荷载存在的情况下进行的，因此必须保证施工每一阶段结构的安全，特别是混凝土结构的修理、凿毛和钢结构拆换部分受力构件，在桥梁上施加新的施工荷载等，都会使结构的受力条件发生变化，均应作出分析评定，必要时在施工中要加强观测，并采取有效的安全措施等。

2 加固技术应用案例

2.1 工程概况

2.1.1原桥设计概况

榃感桥位于Y833线，桥长124 m,桥梁上部主跨为4×27 m的5肋4波空腹式双曲拱,桥面全宽6.6 m,桥面横向布置为0.7 m+5.2 m+0.7 m。下部结构采用实体墩，重力式桥台。

2.1.2桥梁现状

2009年4月广东省公路工程质量检测站对榃感桥进行了病害检测及使用安全评定，广州宇麒工程有限公司对桥梁基础进行了水下探摸。通过检测及实地勘测发现该桥存在主要问题有以下几个方面：

（1）0＃台左右两侧锥坡均有大量垃圾堆积，4＃台右侧八字墙有4处竖向开裂，砌石松散、脱落现象。

（2）1#、2#、3#桥墩扩大基础存在严重掏空现象。

（3）腹拱拱顶有贯通裂缝；主拱肋下部混凝土边角基本都有胀裂，破损，纵向主筋外露，锈蚀严重。

（4）桥面排水、防水系统损坏，导致主体结构水蚀严重，桥下梁肋和拱肋多处渗水。桥面系有一定程度的破损，行车道多处出现裂缝。

（5）栏杆由钢筋混凝土立柱、护手及竖杆组成，自重大，栏杆柱普遍出现裂缝，而且裂缝的宽度及长度也比较大。

（6）榃感桥由于其双曲拱桥特点是化整为零，逐步组合而成的，以及长年运营造成了结构损伤，使其力学性能与材料状态发生了不可逆转的变化。

2.1.3主要病害原因分析

2.1.3.1 墩台开裂、桥台侧墙外鼓、开裂

（1）荷载过大，使侧墙（或前墙）承受的土压力增大，特别是一些车辆太靠侧墙行驶（边缘行驶）。

（2）台内填土不密实，排水系统失效。

（3）砌筑砂浆或石料强度降低。

（4）发生不均匀沉降，桥台侧墙外鼓的病害成因，除与桥台开裂病害成因相似外，侧墙开裂严重，极大地消弱了侧墙刚度。

2.1.3.2上部结构产生裂缝

双曲拱桥最常见的裂缝是径向裂缝，常发生在拱脚和拱顶部位，其方向与拱轴线垂直。拱脚附近的径向裂缝是由负弯矩引起，上宽下窄，垂直于拱轴线向下延伸。拱顶附近的径向裂缝由正弯矩引起，裂缝下宽上窄，竖直方向向上延伸，拱顶裂缝宽度较大，向1/4跨方向逐渐减少以至消失。

（1）主拱圈径向裂缝，产生这种裂缝的主要原因是由于拱圈正截面强度不足。

（2）拱肋、拱波连接处开裂，主要原因是两者粘结力不够，由于拱脚截面剪应力大，肋、波之间抗剪强度不够。

（3）横系梁裂缝，由于横系梁比较单薄，横向联系薄弱。

2.1.3.3扩大基础存在严重掏空现象

基础长期遭冲蚀，材料强度下降，基础整体性被破坏，防护构造未采取；不合理的挖砂及上游水闸放水，改变了水流速度等水流特性，造成水流冲击增大。

2.2 加固设计

2.2.1设计依据及技术标准2.2.1.1 设计依据

（1）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D23-2007）及（JTJ024-85）；

（2）《公路旧桥承载能力鉴定方法》；

（3）《云浮市罗定思廉桥等7座桥梁检查报告》（广东省公路工程质量检测站）；

（4）《公路桥梁养护规范》（JTG J11-2004）；

（5）《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60-2004）及（JTJ021-89）；

（6）《公路桥梁施工技术规范》（JTG041-2000）；

（7）《云浮市榃感桥基础水下探摸检查报告》（广州市宇麒工程有限公司）；（8）《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）；（9）《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）。

2.2.1.2技术标准

（1）设计荷载：汽车-15级，加固设计后恢复原设计荷载标准；

（2）桥面宽0.7 m（人行道）+净5.2 m+0.7 m。

2.2.2主拱加固设计

主拱肋下部混凝土边角基本都有胀裂，破损，纵向主筋外露，锈蚀严重。施工前应测量拱轴线，详细检查拱肋病害，对于发现的拱肋病害和缺陷进行处理。对于拱肋裂缝（不小于0.15 mm）进行灌缝处理，拱肋裂缝（小于0.15 mm）进行封闭处理；对于外露钢筋进行手工除锈，处理后，在钢筋表面涂刷阻锈剂。对混凝土露粗骨料、麻面和风化的面层凿毛，直至露出新鲜骨料，后用环氧砂浆修复。对于发现的混凝土蜂窝和孔洞病害及对原有混凝土不密实或质量有怀疑的部位都予以处理。

处理完毕后，采用加大拱肋截面，提高承载能力，加大横系梁加强整体性；加大拱脚至L/4截面的高度，增强抵抗负弯矩能力。

（1）加大拱肋截面，将原拱肋外表面凿毛，并在其上植筋，绑扎钢筋网。在拱脚下缘拱座植筋，并与拱肋新增截面的钢筋焊接。然后立模浇注C30混凝土，同时解决局部拱脚主筋及外露箍筋病害。

（2）加大靠近拱脚处两腹孔间横向拱波拱板顶面清除浮浆并凿毛，在表面植筋。绑扎钢筋网，钢筋网要与墩顶底座墙和腹孔底座墙植筋焊接，现浇8 cm厚C30混凝土。

（3）加大拱肋横系梁高度。系梁底面凿毛，植筋，绑扎钢筋，浇注C30混凝土，要求和拱肋混凝土同时浇注。增加桥梁横向联系。

2.2.3腹拱加固设计

对腹拱底面裂缝进行注胶封闭，植筋并绑扎钢筋网。钢筋网要与墩顶帽墙和腹拱帽墙植筋焊接，然后加铺12 cm的防水聚丙烯纤维钢筋混凝土，每立方混凝土加入聚丙烯纤维2～2.5 kg。

2.2.4下部结构加固设计

1#、2#、3#墩扩大基础掏空严重，对墩基础进行外包100 cm钢筋混凝土，外包后抛片石护脚；上游设置分水岭，减少水流冲刷。

2.2.5桥面及附属设施改造

（1）拆除原有桥面混凝土铺装（填料），并对基层表面凿毛，露出新鲜骨料，桥面植筋后，喷涂两层FYT防水层，加铺8 cm的C30混凝土铺装层。施工完毕后桥面标高不变。

（2）在桥面改造的同时对桥面的排水系统进行翻新改造。同时增设2道浅埋式D-80型伸缩缝。

（3）拆除原混凝土栏杆，换为轻型金属栏杆。人行道宽度保持不变，加高缘石高度；排水沟施工完毕后恢复原样。

（4）拆除4#台侧墙破损处,重新砌筑。0#台垃圾予以清理。

2.3 加固方案的施工工艺及操作要求

2.3.1裂缝处理

对缝宽大于等于 0.15 mm的裂缝（第Ⅰ类裂缝）灌注胶液；对缝宽小于0.15 mm的裂缝（第Ⅱ类裂缝）涂刷胶泥封闭。灌胶的材料采用符合设计规范用结构胶（见表1）。

表1 结构胶性能表

2.3.2植筋施工方法及操作要求

2.3.2.1植筋施工方法

（1）钻孔。孔深与锚筋埋设深度相同，孔径比锚筋大2～4 mm，孔位必须避让主钢筋和尽量避开构造钢筋，孔道应竖直。

（2）清理钻孔。孔道先用硬毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰层、碎片和水分，孔内应保持干燥。

（3）灌胶。将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入锚筋后，胶即充满整个空洞。

（4）锚筋植入。

（5）在胶液干固之前，避免扰动锚固钢筋和在孔位附近有明水。

2.3.2.2操作要求

按设计图纸在拱座上用风钻打锚孔。用压缩空气吹除孔内粉尘，用丙酮全面清洗孔壁及锚杆外表面，干燥待用。在孔壁及锚杆外表面涂一层薄的基胶待其初凝，向孔内注入1/2-2/3孔深的结构胶（与锚筋施工用结构胶相同，由孔底向外挤去）后，打入处理好的锚杆，确保孔内胶泥充满、密实，待锚杆胶体强度达到设计要求后，进行下一道工序。

2.3.3主拱加固工艺流程

主拱圈补强加固顺序应根据分段、对称的原则进行。每段长度施工单位可根据具体情况确定，原则上不小于5 m，以拱顶及两拱脚同时进行，接下来两侧分段对称交替加固，使拱的变形不致因偏载而产生大的变形。

2.3.4水下基础施工

2.3.4.1河床开挖

承台底河床面加固墩周边300 cm范围由开挖设备进行水下开挖，开挖深度为河床面负250 cm。开挖工作完成后由潜水员对加固墩周围河床进行清理。同时，潜水员对开挖好的墩周围的底层基础进行处理，在墩周围安装一层高50 cm模板，将模板安装、调整水平后回填20 cm的砂石。

2.3.4.2 墩表面清洗、凿毛

潜水员利用水下专业设备对病害墩表面进行清洗、凿毛，凿除松散的混凝土，对外露或断裂的钢筋进行除锈和焊接。

2.3.4.3 墩表面钻孔、植筋

钻孔、植筋作业由潜水员携带水下专业钻孔设备进行水下钻孔作业，孔深15 cm，孔径18 mm，孔距40 cm，孔口稍微向上，然后，潜水员清洗植筋孔并通过水下灌浆设备向孔内注浆，再将剪力钢筋插入孔内并封闭孔口，使钢筋与混凝土粘结。

2.3.4.4钢筋制安

潜水员水下逐条绑扎钢筋，钢筋的焊接要求按设计要求双面焊接，焊接长度不得小于8cm。并将绑扎好的钢筋笼与剪力钢筋水下焊接。在绑扎钢筋的同时加设7 cm的保护层垫块，确保水下混凝土保护层厚度不少于7 cm。

2.3.4.5其它

（1）涂水下粘结剂，为了保证新、旧混凝土能更好地粘结，采用双组份水下粘结剂。

（2）模板制安。

（3）水下混凝土浇筑。

（4）水下混凝土浇筑完成后，回填砂砾，恢复河床原状；最后，在周围抛填片石，保护河床面不直接冲刷，抛填范围为基坑挖除面，抛填总高度为1 m。

2.3.5桥面施工

（1）桥面标高测量。在桥梁附近设置永久观测点，确定施工相对标高。测量现在桥面标高。

（2）桥面凿除。人工凿除，凿除厚度为8 cm。

（3）表面钻孔、植筋。植筋孔深15 cm，孔径18 mm，孔口稍微向上，然后，清洗植筋孔并通过灌浆设备向孔内注浆，再将剪力钢筋插入孔内并封闭孔口，使钢筋与混凝土粘结。

（4）涂刷防水层。（5）钢筋制安。

（6）混凝土浇筑。

（7）浇筑完毕后桥面刻纹处理。

2.3.6施工组织设计

为保证施工安全和加固效果，以及尽量减少施工对交通的中断时间，因此应做好合理的施工组织设计，协调好各分项加固工程的工序和准备工作，合理分配时段。

2.3.7注意事项

（1）施工单位若采用不同于设计的工艺、方法、大型机具设备或较大的临时荷载等，必须征得设计和监理单位的同意。

（2）建议在日常检查中对桥梁沉降进行观测。若施工单位在施工过程中发现新问题应及时向业主单位和设计单位反映，根据实际情况给予补强。

（3）该项工程技术难度及施工难度较高，需具备桥梁总承包二级以上或特种专业资质，且相关施工人员具备水下作业证件及有同类型桥梁水下加固施工业绩的单位进行施工。

（4）加固完成后对该桥加强养护和管理，定期检查，并限制超载车辆通行。