公路桥梁维修加固技术的探讨

2012-08-15季凤飞戚春海卢春雷

山西建筑 2012年26期

季凤飞戚春海卢春雷

(临沂市公路局，山东临沂 276000)

1 概述

山东省临沂市地处沂蒙山区，境内17条国省道干线公路，里程达 2 032 km(其中高速路 330.85 km)，桥梁 1 544座，84 278.5延米，涵洞3 168道。“十一五”期间，不断加大危旧桥梁维修改造力度，先后加固桥梁30余座，危桥改造42座，投资7 756万元。桥梁加固按照“安全、经济、实用、美观”原则，广泛采用如套拱加固法、粘贴碳纤维加固法、注浆法加固、桥梁整体顶升加固法等技术，取得良好的效果。

2 桥梁常见病害成因

1)超负荷运营、承载力不足。山东临沂属于欠发达地区，随着经济的发展，新建、改建了大部分桥梁等基础设施，但仍然有部分早期建设的桥梁还在使用当中，由于早期设计建设标准低，已经不能满足繁重交通量和荷载等级提高的需要，也增加了这部分桥梁长期在超重荷载下运营的安全隐患，尤其是大量超载、超限运输车辆的出现，加速缩短了桥梁的使用寿命。

2)设计考虑不周、施工把关不严的影响。在桥梁的建造中，地质勘探不详实，预计交通量不足，桥梁设计标准太低等，造成桥梁地质缺陷，通车净空不足及结构构造处理不合理等缺陷;施工方案不合理，不按施工规范要求施工，砂、石、水泥、钢筋等原材料质量不符合要求，施工养护不规范、不及时等问题的出现，都可能发生质量问题，导致桥梁出现安全隐患。

3)养护不到位与加固措施不当的影响。日常养护是对桥梁的非主体结构细小病害进行简单维修处理，如桥梁伸缩缝的清理、泄水孔的清理、锥护坡的修砌等，对于桥梁非常重要，是桥梁预防性养护的基础措施。不重视日常养护就会小病成大灾。在桥面铺装、桥梁伸缩缝及桥梁支座的更换，混凝土构件裂缝处理及上部结构横向联系和下部结构的加固中，不进行科学的论证，施工组织措施不当，不严格按照科学的施工方案进行，新技术、新工艺、新材料、新设备不成熟，或加固过程中损害到原有结构，都有可能改变桥梁及基础的原有受力结构，对桥梁造成损害。

4)外力撞击、安全保护不到位对桥梁的损害。洪水冲击、船舶撞击及超限运输车辆对桥梁的损伤都很大，如不及时采取措施，将会危及人民群众生命财产的安全，造成更大的损失。在桥梁上下游安全保护区内私采滥挖，致使基础裸露，基础埋深不符合设计要求;在桥梁上私自架设大型钢构广告牌，超载、超限车辆通行等，改变了桥梁的受力结构，造成桥梁损害，这些都给桥梁正常运营造成很大的安全隐患。

3 桥梁加固方法

1)套拱法加固拱圈。旧石拱桥采取主拱圈套拱肋加锚喷法加固。如S335线K210+90大桥，左侧老桥为5 m～20 m片石拱桥，主拱圈拱顶横向开裂严重，最大缝宽0.35 mm，拱顶下挠变形。主拱圈增设5道拱肋及横隔梁;肋与横梁间网格挂设钢筋网，锚喷10 cm混凝土;拱肋处墩台设5道肋墙及横梁支撑并坐落在墩台上。加固后肋墙、肋拱、锚喷网格与原桥结构形成整体共同受力。

该法施工难度小，施工设备简单，造价低，施工周期短。可显著增强原构件的整体强度，提高承载力。

2)套箍法加固桩基。对冲刷严重的裸露桩基采取套箍法加固。如G2高速公路K680+208处沂河特大桥，有32颗钻孔桩基外露2.0 m，系梁底悬空，构造钢筋胀裂、锈蚀等病害严重，该法对桩基下挖2.5 m，凿除桩基表面，绑扎钢筋，立模，浇一层30 cm厚C30混凝土。2010年，G2，G1511高速公路临沂段加固7座桥梁桩基117根，干线路7座桥梁82根桩，均取得了良好效果。

该法施工难度小，设备简单，造价低，施工周期短，见效快。但须在低水位时施工，应控制桥面的交通流量，以减弱桥梁振动对加固质量的影响。

3)粘贴碳纤维加固梁板。采用粘贴碳纤维布加固梁板。碳纤维布(CFRP)是由碳纤维及其聚合物基质组合而成，以增加梁板刚度和强度，恢复结构耐久性，延长桥梁使用寿命。如S342线K71+252 m处3～10空心板桥，部分空心板底部裂缝较多，最大宽度0.25 mm，若不及时处置可能会发展成具有破坏性的深层裂缝和贯穿裂缝，引起结构受力破坏，同时加速了桥梁混凝土中性化，使混凝土保护层脱落，加剧了混凝土钢筋锈蚀，影响到桥梁的整体强度，危害桥梁的正常使用。采用该法粘贴碳纤维布273 m2，效果明显。

碳纤维布具有的诸多优点与粘贴钢板等加固技术相比，耐久性较强、施工周期较短、成本较低，为桥梁的应用提供了广阔前景。

4)注浆法加固桥基。采用注浆加固桥基，以改善土体密度，提高地基承载力。如G2高速公路K573+520处1 m～4 m通道，地基沉陷，右幅两侧桥台产生竖向裂缝，对结构安全不利。采用钻孔成孔下注浆管，用42.5级普通硅酸盐水泥按水灰比1∶1，采取间歇、跳孔、反复多次方式进行注浆。通过注浆把原来松散的土颗粒或裂隙胶结为新的结构整体，达到加固土基、充填空洞、治理病害的目的。

由于注浆材料渗透力强、凝结快，注浆3 h～5 h即可开放交通，保障了道路畅通和交通安全。与化学加固法比，成本低，不污染环境，水泥浆进一步水化后，后期强度高;与挖补回填法相比，施工速度快、效果明显，避免了传统“开膛破肚”回填的弊端，是科学、有效、经济的桥基加固方法，可进一步推广使用。

5)桥梁整体顶升。对天桥采用整体顶升技术。如G1511高速公路K115+800处2 m～20 m空心板天桥，宽12 m，桥位处于主线上坡段，天桥净高达不到规范要求，最小处净高为4.78 m，致使板底多处被车辆刮伤，局部混凝土脱落，露筋锈蚀。顶升采用PLC同步控制，在梁体两侧布置8个位移传感器，通过计算机终端实时显示各测点的位移大小，通过调节比例阀调整各个油缸的油压，以一个支撑断面4个点共安放16支200 t液压千斤顶，布设20 m的超高压油管引至泵站控制台，进行油压校正检查，所有工作完毕进行试顶2 cm后无明显变化即可进行二次顶升，直至达到施工高度50 cm。2010年，除G1511高速公路临沂段1座外G2高速公路临沂段天桥顶升3座，效果良好。

桥梁同步顶升技术的应用，能确保桥梁上部结构的完整性，天桥抬升满足通车要求。它既节省了工程投资，又缩短了施工工期，对交通的压力影响较小。

6)套箍法加固桩基。对冲刷严重的裸露桩基采取套箍法加固。如G2高速公路K680+208处沂河特大桥，有32根钻孔桩基外露2.0 m，系梁底悬空，构造钢筋胀裂、锈蚀等病害严重，该法对桩基下挖2.5 m，凿除桩基表面，绑扎钢筋，立模，浇一层30 cm厚C30混凝土。2010年，G2，G1511高速公路临沂段加固7座桥梁桩基117根，临沂干线路7座桥梁82根桩，均取得了良好效果。

该法施工难度小，设备简单，造价低，施工周期短，见效快。但须在低水位时施工，应控制桥面的交通流量，以减弱桥梁振动对加固质量的影响。

7)壁可法修补裂缝，又称为气球注浆法。是用专用橡胶管以约0.3 MPa的压力将低粘度的胶液挤压到裂缝深处，完成对裂缝的修复。如S342线K49+880 m处4～16空心板桥，空心板底部裂缝较多，最大宽度0.25 mm左右，裂缝间距在0.2 m～0.6 m之间，采用该法处治裂缝1 546延米，有效防止裂缝扩展引起钢筋锈蚀等病害。

钢筋混凝土构件产生的裂缝较小，采用此法，易灌满，粘结性好，公路旧桥加固得以普遍采用，是一种较为先进的裂缝修补方法。