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高速公路改扩建跨河旧桥加固及拆除技术

2018-08-27

西部交通科技 2018年5期
关键词:跨河桥面病害

黎 洪

(广西路建工程集团有限公司,广西 南宁 530001)

0 引言

高速公路作为现代公路运输的基础设施,对于国民经济发展能够起到积极的推动作用,近年来,高速公路的建设还成为了衡量一个国家公路交通运输和汽车工业现代化水准的重要标志。但对于我国而言,高速公路建设始于1988年,沪嘉高速公路的建成实现了我国高速公路的零突破。尽管随后我国的高速公路建设进入了“快车道”,但是仍不可回避我国的早期高速公路建设质量差、规划乱的事实,所以对于既有高速公路的改扩建施工,是我国高速公路的一项重大任务,其中,对于跨河旧桥的改扩建处理又是一个重要问题。一般来说,我国的跨河旧桥改扩建处理方案主要包括加固和拆除两种,这两种方法各有优劣,适用于不同的环境,要处理好跨河旧桥的改扩建问题,就必须对跨河旧桥进行细致的评估,应用合适的施工技术。

1 跨河旧桥的检测与评估

对于跨河旧桥的改扩建,无论是从设计角度还是从施工角度而言,都需要遵从五条原则:最大限度利用既有结构;尽量减少对原有交通的影响;拼接时采用同结构梁板;外部尺寸考虑景观一致性;对既有桥涵进行结构病害的综合调查评估。在遵循以上原则的基础上,对跨河旧桥的改扩建技术选择,主要还是依靠对其的检测与评估。

对跨河旧桥进行检测与评估,主要是为了掌握桥梁结构在正常载荷作用下的实际工作状态,对其承载能力和使用性能作出评价,检验其设计和施工质量经过长期的使用后,是否仍然安全可靠,为后期的改扩建选择提供有力的理论依据。

一般来说对既有桥梁结构的检测,根据检测的范围、深度、方式和检查结构的用途不同,可以大致分为经常性检测、定期检测和特殊性检测三类。经常性检测是一种较为简略的检测方式,以目测为主,搭配简单的工具测量;定期检测较为细致,以目测结合仪器检测为主。这两种检测方式对跨河旧桥的改扩建施工并没有帮助,所以本文将重点对既有桥梁结构的特殊性检测作出详细讨论。

高速公路跨河旧桥在进行改扩建之前所进行的特殊性检测,除了一般的外观性检查外,还应对结构材料的物理、力学性能进行检测,对结构的静动载进行试验和对其他设施进行特殊性检测,包括对桥面、支座、上部结构以及下部墩台和基础的检测,见表1。

表1 桥梁特殊性检测内容一览表

总的来说,根据《桥梁状况评定标准》中的明确项目缺损情况和性能情况,可以将桥梁总体及主要部件技术状况进行评定等级,共分为5类。评价结果为1类、2类的桥梁可以不经过处理而原位利用,3类桥梁需要经过维修后使其达到1类、2类桥梁标准后原位利用,4类桥梁可以考虑进行拆除重建,5类则必须拆除。

2 跨河旧桥的病害处治及加固技术

跨河旧桥的病害主要发生在桥面、混凝土和下部结构之中,而要对跨河旧桥进行加固处理,则更多的是从混凝土方面着手。

(1)桥面的病害处治可以分为护栏、桥面铺装和伸缩缝三处的处治。对于护栏而言,常常出现竖向开裂、剥落露筋、混凝土破损等现象,病害较轻者,可以灌注环氧树脂,重者则应凿除重修。对于桥面的铺装来说,高速公路的跨河旧桥桥面铺装上最常见的病害是纵横向裂缝和沥青铺装层由于车辆荷载的反复作用而产生的车辙、波浪和鼓包等破坏。由于铺装层的裂缝会导致雨水的灌注,致使桥面板被侵蚀,钢筋出现锈蚀情况,所以应该进行及时的修复;而出现表面破坏现象后,应该将破损部分凿除后修复,如果损坏面过大,还应将整孔凿除,重新铺设。对于伸缩缝的病害处治要根据其病害的程度不同而采取不同的措施,如果仅仅是橡胶条拉裂、老化或脱落等病害,只需要更换跨缝材料即可;如果是锚固混凝土出现了破碎或粗长裂缝,则应酌情对锚固混凝土进行重新浇筑;如果出现型钢变形或钢筋裸露,则应该更换整个伸缩缝装置。

(2)混凝土的病害主要是混凝土裂缝病害,而引起裂缝的原因很多,主要可以归纳为结构性裂缝和非结构性裂缝两种。关于混凝土裂缝病害的处治方法已经非常成熟,这里讨论另一种混凝土病害的处治,即混凝土碳化、剥蚀和钢筋锈蚀的处治。混凝土碳化是指混凝土中的氢氧化钙与渗透进混凝土中的二氧化碳或其他酸性气体发生化学反应,使混凝土失去碱性的现象。当混凝土的碱性下降后,会使得钢筋的钝化膜被破坏,混凝土不再有保护钢筋的作用,钢筋就会在水和空气的作用下开始锈蚀。而锈蚀所引起的体积膨胀又会进一步对混凝土造成破坏,从而在界面上出现裂缝和混凝土剥落的现象。对于这种情况,最好的处治方法是采用环氧树脂或聚合物类修补材料对其进行修补,修补的材料应该和原混凝土结合良好。而当不得不凿除混凝土时,也不能明显降低结构承载力,必要时应该进行分批修补。

(3)下部结构的病害主要是支座的变形脱空以及墩台、基础的位移,对于这两种病害应该做到加固为主、更换为辅,必要时可以对桥梁进行顶升。

3 跨河旧桥的拆除技术

在高速公路的改扩建工程中,对原有桥梁进行拆除是其特有的关键技术问题,在拆除时不仅要遵循安全、适用、经济的一般原则,还要遵循“平衡对称、化整为零”的技术原则。

特别是对于跨河旧桥的拆除,实际应用比较多的方法是爆破法。爆破法的速度快、效果明显,虽然需要一定的施爆条件和场地,但是对于跨河旧桥来说并不是问题。而爆破法也可以大致分为控制爆破法、静态爆破法和水压爆破法三种。

相对于控制爆破法和静态爆破法所使用的炸药和无声膨胀材料,水压爆破法更适用于跨河旧桥的爆破拆除。前两种方法施工简单,但噪声大、污染重,采用水压爆破法则是以水为介质,利用爆炸式的水冲击波和高压气团形成水压作用对旧桥进行爆破作业,效率更高的同时相对比较经济,特别适用于跨河旧桥。

4 结语

高速公路改扩建工程是我国现阶段高速公路建设中的重要一环,而既有桥梁的加固或拆除,就是改扩建工程中必不可少的内容。跨河旧桥作为高速公路上既有桥梁的一种,相比之下更容易受到水的侵蚀,对加固工作的开展增加了难度。相对的,跨河旧桥在进行拆除作业时,有着更适宜的条件,既能够尽可能少地对高速公路的交通造成影响,又可以用最快的方法,即水压爆破法对其进行拆除。但值得注意的是,拆除不应该是对跨河旧桥进行改扩建的主要方法,对于高速公路上的既有桥梁,还是应该以加固养护为主,拆除破坏为辅。

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