基于城市橋梁常見病害修復(fù)加固技術(shù)的探究

簡浩洋

摘要本文分析和歸納了影響城市橋梁穩(wěn)固的原因和病害,針對城市橋梁病害形式和特點,探討對常見病害進行修復(fù)加固的方法,結(jié)合具體工程的實例指出加強橋梁養(yǎng)護修復(fù)、加固及技術(shù)改造必要性。

關(guān)鍵詞城市橋梁常見病害修復(fù)加固技術(shù)

中圖分類號:U443文獻標識碼:A

我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益擴大,橋梁是一個城市重要的交通設(shè)施構(gòu)成要素之一,包括城市范圍內(nèi)跨越江河連接城市道路的橋梁以及供車輛、行人通行的高架道路(包括輕軌高架部分)和立交橋。隨著城市橋梁數(shù)量增加,橋梁病害問題已日益突出,在長期使用過程中橋梁損傷、病害不斷增加造成承載力不足,使用功能不滿足要求以及耐久性不夠等問題。經(jīng)驗表明,城市橋梁病害發(fā)現(xiàn)越早,越及時進行修復(fù)加固,所需費用就會越少,也就越有利于保持其使用功能的耐久性。加強城市橋梁的日常維護,提高其承載能力,確保安全性,對保障城市交通的安全具有特別的意義。

1 造成城市橋梁常見病害的主要因素及病害分析

1.1橋梁設(shè)計荷載低

我國早期建造的城市橋梁,特別是文革時期建造的橋梁,設(shè)計荷載大多在汽車15級以下,還有的只是在汽車13級,更有在汽車10級以下的。早期橋梁荷載的低標準設(shè)計,難以滿足現(xiàn)在城市運輸對橋梁承載能力高要求。一是現(xiàn)在的城市運輸對橋梁設(shè)計荷載要求越來越大。城市橋梁的設(shè)計荷載已從汽車6級提高到了當(dāng)前的城A級、城B級,并呈繼續(xù)增大的趨勢;二是對通行能力要求的提高。而早期建造的橋梁,一方面是存在橋面寬度不足的問題;另一方面還存在橋梁平面線形、縱斷面線形的標準達不到要求;此外,還存在橋上通車凈空能力不行等問題。

1.2橋梁超負荷使用

近年我國經(jīng)濟高速發(fā)展,隨之而來的是重型車輛的不斷增加,因此超載現(xiàn)象的日益嚴重,使得橋梁的實際使用荷載已大大超出了當(dāng)初的設(shè)計荷載,致使橋梁長期在超負荷下運營。橋梁在經(jīng)過車輛的超載作用下,有可能發(fā)生開裂,裂縫在荷載卸除后能夠閉合,但橋梁的砼結(jié)構(gòu)已受到損傷,應(yīng)該采取相應(yīng)的交通管制措施進行安全保護。

1.3施工及自然因素原因

有些城市橋梁由于受當(dāng)時的施工技術(shù)、施工手段等條件的制約,尤其是本身存在一定的技術(shù)缺陷,使得施工質(zhì)量有些較低。隨著長時間的使用,病害也逐步產(chǎn)生并不斷發(fā)展。同時還有自然因素因素影響如河床不斷遭受洪水沖刷、河道不適當(dāng)開挖,地震、強風(fēng)、泥石流、冰凍、浮冰等自然災(zāi)害,橋梁基礎(chǔ)下的熔巖、礦山坑道等地質(zhì)原因,會對橋梁結(jié)構(gòu)的局部造成損害,以至于影響到橋梁安全。

1.4管理不善,養(yǎng)護維修及加固技術(shù)不當(dāng)

橋梁的養(yǎng)護、修復(fù)以及加固技術(shù)措施錯誤,會影響橋梁的承載力和穩(wěn)固性。例如:橋面的維修改進,會使橋梁荷載增加過大,致使橋梁的負擔(dān)繼續(xù)加重;橋面排水處理不當(dāng),致使橋面滲水等。

1.5超期服役

主要是建造時期較早的一些年久失修的舊橋,特別是上世紀六七十年代建造的橋梁,使用壽命只有三五十年,這些橋梁明顯是超期服役,但仍在使用中。

2 橋梁病害加固修復(fù)的常用辦法

2.1橋面加固法

通過一定的工藝和結(jié)構(gòu)措施,在橋面(梁頂面)上加鋪一層鋼筋混凝土、或瀝青面層,讓其與原有主梁形成整體,達到加厚主梁高度和增大梁的抗壓截面的目的。加固法需依據(jù)橋梁橋面鋪裝層開裂或剝離的實際情況,采取相應(yīng)的加固措施:對于超期服役、損壞嚴重的橋梁,采用修復(fù)加固或拆除的措施;而對于病害較輕、使用年限較短,且混凝土強度仍符合設(shè)計要求的,則可先治病害——在保證設(shè)計荷載標準不降低的前提下,可適當(dāng)采用澆灌瀝青碎石層的辦法。

2.2塞縫灌漿法

所謂塞縫灌漿法,就是按照技術(shù)要求,照一定比例配制的水泥砂漿、環(huán)氧樹脂砂漿,運用噴漿機或其它設(shè)備將其灌入結(jié)構(gòu)物縫隙之內(nèi),達到填塞裂縫、防止鋼筋生銹并提高其整體結(jié)構(gòu)強度的目的。如可采用化學(xué)壓力灌漿處理,材料可采用環(huán)氧樹脂漿液及配套產(chǎn)品。施工工藝流程:(1)裂縫處理;(2)埋設(shè)灌漿嘴;(3)封縫并檢查;(4)配制漿液;(5)灌漿;(6)封口處理;(7)質(zhì)量檢查。其他方法還有水泥灌漿法、水泥砂灌漿法和環(huán)氧樹脂砂灌漿法等。

2.3下部加固法

受行車荷載的壓力作用,橋臺尤其是高度較大的橋臺容易出現(xiàn)橋臺開裂、凸肚,翼墻開裂、錯位、外崩等常見梁橋病害。對于跨徑較小、水流不大的石拱橋,根據(jù)修補層厚度可采用環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土在橋跨內(nèi)框架進行加固。

2.4基礎(chǔ)加固法

對于跨徑較小的城市橋梁,因河水改道,洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ),可能導(dǎo)致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳。對于這種情況的治理措施,可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪15號片石混凝土的方法來進行加固,規(guī)定鋪砌厚度為30cm,鋪砌兩端增設(shè)截水墻。對于因橋梁上游河床變遷、水流改道、洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ)和導(dǎo)致橋臺基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁情況,應(yīng)當(dāng)在橋梁上游適當(dāng)位置設(shè)置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物,將此河水引流導(dǎo)進主河道。

2.5附屬物件加固法

對橋頭搭板、伸縮縫、欄桿等損壞、無法修復(fù)的附屬物件設(shè)施,大多都采取更換的辦法。

3 橋梁工程實例分析

3.1實例概況

合肥市一環(huán)路,建成于上世紀九十年代中期,現(xiàn)道路性質(zhì)等級為城市主干道,承擔(dān)著主要的城市集散交通及分流穿越市中心交通的任務(wù)。該道路分布有多座跨河橋梁,因修建年代較早,都存在不同程度的病害,為此均進行加固修復(fù)。合作化路橋位于合肥市西一環(huán)路上,跨越南淝河,屬于Ⅱ類養(yǎng)護的城市橋梁。橋梁跨徑為2?0m,橋梁上部結(jié)構(gòu)為普通鋼筋混凝土鉸接T梁,下部為樁柱式橋墩,橋梁設(shè)計荷載為汽20級。

3.2實例病害

合肥市合作化路橋在2008年5月起開始修復(fù)加固施工,于當(dāng)年9月與西一環(huán)路一起竣工后投入使用。由通車的使用情況可以看出,修復(fù)加固效果良好。當(dāng)時檢測的橋梁病害主要有:1、上部結(jié)構(gòu)病害。主梁翼板底混凝土銹脹、剝落,鋼筋銹蝕;主梁間橫向聯(lián)系偏弱,鉸縫損壞,大量混凝土剝落,鋼筋嚴重銹蝕;而相鄰T梁間橫隔板錯位、斷裂,混凝土也開始剝落,局部箍筋外露,鋼筋銹蝕。2、下部結(jié)構(gòu)病害。蓋梁局部混凝土銹脹、露筋;橋臺臺帽局部開裂、滲水,裂縫寬度0.2mm～0.3mm;橋臺護坡局部坍塌。3、附屬設(shè)施病害。橋頭搭板被人為故意或使用破壞,伸縮縫內(nèi)雜物堵塞且出現(xiàn)漏水現(xiàn)象,欄桿嚴重生銹。

3.3實例修復(fù)加固措施

由檢測單位檢測結(jié)果可以明顯看出,合作化路橋橋梁狀況指數(shù)BCl=72,評定結(jié)果為C級,橋梁仍處于合格狀態(tài),應(yīng)進行專項檢測后保養(yǎng)、小修。針對檢測結(jié)果,采取了以下修復(fù)加固措施:一是要提高梁高及橋梁的整體剛度,通過增加橋面板使主梁整體化,通過橫隔板、腹板植筋及加大橫梁截面等措施,增加主梁間橫向聯(lián)系;二是采用塞縫灌漿法,用環(huán)氧砂漿修補主梁及蓋梁破損部位,封閉主梁以及橋臺裂縫;三是加固更換附屬設(shè)施,重新施工橋臺護坡,更換橋頭搭板、伸縮縫、欄桿。具體修復(fù)施工方案為:(1)將橋面鋪裝及欄桿拆除;(2)植筋主梁頂面;(3)綁扎橋面雙層鋼筋網(wǎng);(4)涂刷界面劑;(5)澆筑橋面混凝土;(6)橋下架設(shè)施工支架;(7)植筋腹板及橫隔板;(8)澆筑橫梁混凝土;(9)施工欄桿、防水層;(10)施工橋面鋪裝及橋面伸縮縫;(11)封閉主梁和橋臺裂縫;(12)修補和加固主梁和橋臺破損部位;(13)施工橋臺護坡。

4 結(jié)語

毋庸置疑,對城市橋梁病害采取合理的方法進行整治或修復(fù)加固是很必要的。然而,更為必要的是,在設(shè)計、施工、使用及養(yǎng)護管理過程中,就積極去預(yù)防病害的發(fā)生,從而降低后期的修復(fù)保養(yǎng)費用,以實現(xiàn)良性循環(huán),也具有更為重要的意義。此外,我國新建城市橋梁技術(shù)的較快發(fā)展與其養(yǎng)護修復(fù)加固技術(shù)卻相對落后的矛盾,使得對橋梁的養(yǎng)護修復(fù)和加固的進行進一步加強及技術(shù)改造的研究也顯得很重要。