公路橋梁加固施工技術(shù)和質(zhì)量控制研究

于智敏

嵩縣公路管理局 河南嵩縣 471400

隨著社會(huì)交通量的不斷提升，使得行車數(shù)量不斷增多，車輛的超噸、超限現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致公路橋梁在長期使用過程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，比如橋面鋪裝層的損壞，導(dǎo)致橋面面層的坑槽、裂縫；橋梁橫向連接薄弱，橋梁?jiǎn)伟迨芰υ斐闪喊鍣M向斷裂等，對(duì)公路橋梁的正常運(yùn)行造成極大的安全隱患。所以為充分發(fā)揮公路橋梁在交通運(yùn)輸中應(yīng)有的作用，保證橋梁具有較高的安全性和穩(wěn)定性，需要對(duì)各項(xiàng)常見問題予以解決，對(duì)公路橋梁加固施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探析，結(jié)合實(shí)際問題擬定質(zhì)量控制措施，最終為使用者提供更為安全、舒適的行車環(huán)境[1]。

1 公路橋梁加固施工技術(shù)的重要性及其應(yīng)用原則

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)公路橋梁的負(fù)荷力提出了更高的要求，公路橋梁建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和荷載等級(jí)也不斷提高。就整個(gè)公路來說，通過對(duì)加固技術(shù)的使用，可以進(jìn)一步提高整個(gè)公路運(yùn)行的安全性及其穩(wěn)定性。除此之外，公路橋梁的加固施工技術(shù)能夠促進(jìn)公路建設(shè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步得到優(yōu)化，使公路建設(shè)的性價(jià)比得到有效的提高。

除了要對(duì)公路橋梁加固施工技術(shù)的重要性有正確的認(rèn)識(shí)之外，還應(yīng)該了解其應(yīng)用原則，包括遵循系統(tǒng)優(yōu)化的原則以及遵循科學(xué)設(shè)計(jì)這兩大原則。在這兩大原則之下則包含了多個(gè)方面，我們以橋梁的拓寬改造為例，在進(jìn)行公路橋梁的改、擴(kuò)建施工時(shí)，往往需要在原來的橋梁的基礎(chǔ)上再對(duì)橋梁進(jìn)行一定的拓寬改造，這就需要對(duì)原有橋梁的承載能力、現(xiàn)有病害進(jìn)行系統(tǒng)的檢測(cè)和排查，通過科學(xué)精確的計(jì)算，提出合理有效的施工方案，使原有橋梁進(jìn)行加固改造后的荷載等級(jí)滿足新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。這項(xiàng)工作就需要管養(yǎng)單位、業(yè)主單位、檢測(cè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位等多個(gè)部門相互進(jìn)行配合共同完成。

除此之外，在公路橋梁日常養(yǎng)護(hù)過程當(dāng)中，還需要對(duì)安全隱患進(jìn)行排除。工作人員要遵循日常維護(hù)的原則，對(duì)橋梁容易出現(xiàn)問題的部分進(jìn)行日常的檢查維護(hù)，如橋梁的積水問題、風(fēng)化問題等。對(duì)這些問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，采取有效的措施進(jìn)行解決和補(bǔ)救，以延長公路橋梁的使用壽命。

2 公路橋梁加固施工技術(shù)和質(zhì)量控制

2.1 公路橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

（1）體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)。體外預(yù)應(yīng)力就是設(shè)置在混凝土體外的預(yù)應(yīng)力筋給混凝土構(gòu)件施加的預(yù)應(yīng)力，通過施加預(yù)應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生與設(shè)計(jì)荷載作用下的應(yīng)力符號(hào)相反的應(yīng)力。以粗鋼筋鋼絞或者高強(qiáng)度鋼絲等鋼材為施工主要材料，通過施加體外預(yù)應(yīng)力，從而調(diào)整結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，降低內(nèi)力峰值，提高構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的承載力；同時(shí)可有效改善結(jié)構(gòu)的變形性能，減少其跨中撓度，提高結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的核心是有效預(yù)應(yīng)力的計(jì)算確定。因此在加固前，運(yùn)用力學(xué)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算；同時(shí)考慮有效預(yù)張力和荷載在預(yù)應(yīng)力筋中引起的內(nèi)力增量值。

該加固方法適用于大跨度結(jié)構(gòu)，以及采用一般方法無法加固或加固效果很不理想的較高應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)下的大型結(jié)構(gòu)加固[2]。

（2）粘貼鋼板加固法。粘貼鋼板加固技術(shù)是將結(jié)構(gòu)受拉或者較為薄弱的部位通過化學(xué)粘接劑或者錨栓的方式將加固材料粘貼于混凝土表面，使其形成完整的結(jié)構(gòu)受力體系，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)的承載重量。粘貼鋼板加固法有其特有的優(yōu)點(diǎn)和科學(xué)性，具有穩(wěn)定性強(qiáng)且性價(jià)比高，操作簡(jiǎn)單，便于施工，施工工藝性優(yōu)越等。

粘貼鋼板加固法通常應(yīng)用于所受壓力或拉力等較為明顯的構(gòu)件，使用環(huán)境溫度不超過5-60℃，相對(duì)濕度不大于70%及無化學(xué)腐蝕的部位，強(qiáng)度等級(jí)不低于15Mpa的混凝土部位上。此外，對(duì)其材料也有一定要求，粘貼鋼板加固法對(duì)膠黏劑的黏度要求較高。鋼板厚度及布置方式應(yīng)根據(jù)混凝土構(gòu)件的受力情況或截面形式計(jì)算確定。

粘貼鋼板加固法施工時(shí)應(yīng)注意以下問題：

a.首先要將結(jié)構(gòu)面清理干凈，混凝土表層出現(xiàn)剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位應(yīng)予以剔除，用指定材料修補(bǔ)，裂縫部位應(yīng)首先進(jìn)行封閉處理。

b.將粘貼位置的砼表面浮層進(jìn)行打磨，直至完全露出堅(jiān)實(shí)新結(jié)構(gòu)面；鋼材粘接面須進(jìn)行打磨、除銹和粗糙處理。打磨粗糙度越大越好，打磨紋路應(yīng)與鋼材受力方向垂直，其后用棉絲沾丙酮擦拭干凈。

（3）橋面鋪裝層加固技術(shù)。橋面鋪裝層加固法是拆除原有的橋面鋪裝層，并以專業(yè)的技術(shù)工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)備，對(duì)橋面鋪裝層重新進(jìn)行加鋪，來提高橋梁上部結(jié)構(gòu)受力的整體性，進(jìn)而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。

橋面鋪裝層的損壞形式多為裂縫、表面剝離、露筋、鋪裝層碎裂及脫落、橋面坑洼嚴(yán)重等情況。分析其原因主要為：a.原設(shè)計(jì)的梁板橫向連接結(jié)構(gòu)薄弱，橋面整體受力效果較差，局部混凝土破壞。b.原設(shè)計(jì)的橋面混凝土強(qiáng)度等級(jí)低、橋面鋼布設(shè)弱等，無滿足現(xiàn)有車輛的使用需求。c.橋梁建設(shè)時(shí)，由于施工原因造成橋面鋪裝層厚度不一致，局部鋪裝層過薄，造成損壞等。

橋面鋪裝層加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況分析形成原因，制定切實(shí)可行的加固方案。如因梁板橫向連接結(jié)構(gòu)薄弱，需在原有橋面破除后，采用在梁板上植U型鋼筋、加密或加大橋面鋪裝層鋼筋等方法來加強(qiáng)橫向連接，提高橋面受力的整體性；如因原橋面混凝土強(qiáng)度低或橋面鋪裝層過薄，可采用提高橋面混凝土標(biāo)號(hào)（一般采用C50）或適當(dāng)增加鋪裝層厚度。

在橋面加固施工時(shí)應(yīng)注意以下問題：

a.舊橋橋面鋪裝層應(yīng)采用人工鑿除法施工，以防止機(jī)械破除時(shí)損壞梁板等受力構(gòu)件。

b.橋面鑿除后，應(yīng)將橋面清理干凈，并認(rèn)真檢查，對(duì)缺陷部位用聚合物水泥砂漿或聚合物細(xì)石混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。

c.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，橫向加固鋼筋采用焊接或植筋方式，以使梁板成為一個(gè)受力的整體結(jié)構(gòu)。植筋打孔時(shí)應(yīng)避開梁板的受力鋼筋和鋼絞線位置。在植筋完成后，應(yīng)按要求進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，以檢驗(yàn)植筋的抗拉拔力。

（4）改變結(jié)構(gòu)體系加固技術(shù)。改變結(jié)構(gòu)體系加固就是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減小梁的內(nèi)應(yīng)力，以提高梁體的承載能力。主要三種形式：a.簡(jiǎn)支梁變?yōu)檫B續(xù)梁加固法，可采用在簡(jiǎn)支梁下增設(shè)臨時(shí)支墩或者把相近的簡(jiǎn)支梁連接在一起，改變其自身結(jié)構(gòu)的受力體系；對(duì)多跨簡(jiǎn)支梁的梁端進(jìn)行連接，使其變成多跨連續(xù)梁，從而加大橋梁的承重能力；b.加勁梁或疊合梁以增強(qiáng)主梁的承載能力，也是常用的改變橋梁結(jié)構(gòu)體系的加固方法。采用加勁梁和疊合梁加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的實(shí)際受力狀態(tài)，分清主次，進(jìn)行合理的抽象和簡(jiǎn)化，得出計(jì)算圖示，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。c.改橋?yàn)楹庸谭?。?duì)于小跨徑的橋梁，在不影響排洪能力的前提下，可以改橋?yàn)楹M(jìn)行加固。

2.2 公路橋梁下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

橋梁下部結(jié)構(gòu)的承載能力及能否正常使用，不僅與墩臺(tái)的完好程度有關(guān)，還涉及到基底的地質(zhì)、水文等諸多因素，特別是基礎(chǔ)處于地下，隱蔽性強(qiáng)，難以直觀的觀察和判斷。因此加固前，首先要對(duì)原橋的設(shè)計(jì)參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)資料、病害的成因、加固技術(shù)和工藝能否實(shí)現(xiàn)加固的目的等多方面綜合分析，來確定下部構(gòu)造的加固方案。

（1）基礎(chǔ)的加固技術(shù)。

a.擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法：此方法適用于剛性實(shí)體性基礎(chǔ)，因基礎(chǔ)承載力不足或埋置太淺的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)的面積由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定。施工時(shí)，如基底土質(zhì)不良，應(yīng)對(duì)基底作必要的處理和加固，為保證新舊基礎(chǔ)連接牢固，可加設(shè)連接（錨固）鋼筋。

b.增補(bǔ)樁基加固法：此方法適用樁式基礎(chǔ)的加固，通過在樁或基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁或鋼筋混凝土預(yù)制樁，并擴(kuò)大原承臺(tái)，來提高基礎(chǔ)的承載能力。

c.人工地基加固法：此方法適用于基礎(chǔ)下面的天然土基松軟，或上層土壤良好，但深層土質(zhì)不良的引起的基礎(chǔ)沉降的情況。此法常用的有砂樁法、注漿法等。

（2）墩臺(tái)身、蓋梁的加固技術(shù)。

a.鋼筋混凝土墩臺(tái)結(jié)構(gòu)套箍或護(hù)套加固法。在橋梁墩臺(tái)出現(xiàn)貫通裂縫，防止裂縫的繼續(xù)發(fā)展，使之能正常使用，可用鋼筋混凝土圍帶或鋼筋進(jìn)行加固。加固時(shí)，為加強(qiáng)圍帶與墩臺(tái)的連接，應(yīng)在墩內(nèi)植入鋼筋或埋置鋼銷，埋入深度為鋼筋或鋼銷直徑的20倍左右。

當(dāng)墩臺(tái)損壞嚴(yán)重，如有嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損、風(fēng)化和剝落時(shí)，則可采用圍繞整個(gè)墩臺(tái)設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)套的方法進(jìn)行加固。

b.橋臺(tái)滑移傾斜的處理。當(dāng)橋臺(tái)出現(xiàn)滑移傾斜時(shí)，可采用以下三種方法進(jìn)行加固：支撐法、新建輔助擋土墻法、減輕荷載法。

①支撐法加固。當(dāng)墩臺(tái)因尺寸不足，難以承受臺(tái)背的土壓力而往橋孔方向產(chǎn)生傾斜或滑移的埋置式橋臺(tái)，可采用修筑撐壁法進(jìn)行加固。

對(duì)于單孔小跨徑橋臺(tái)，為防止橋臺(tái)滑移，可在兩臺(tái)之間加建水平支撐，如整跨漿砌片石撐板，或用鋼筋混凝土支撐梁進(jìn)行加固。

②新建輔助擋土墻加固。對(duì)于因橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力太大而引起的橋臺(tái)傾斜，應(yīng)設(shè)法減少橋臺(tái)后壁的土壓力，可在臺(tái)背加建一擋土墻，以增強(qiáng)擋土墻能力[3]。

③減輕荷載法。筑于軟土地基上的橋臺(tái)，常由于填土較高，而受到較大側(cè)向土壓力的作用，從而使橋臺(tái)產(chǎn)生前移，以致發(fā)生傾斜。為此，一般可更換臺(tái)背填土，減少土壓力，既采用減輕橋臺(tái)基礎(chǔ)所受荷載的方法進(jìn)行加固。

c.加大截面加固法：此方法適用于利用下部結(jié)構(gòu)，在新的上部結(jié)構(gòu)或荷載作用下，原蓋梁截面偏小的情況。通過增大構(gòu)件橫截面和配筋，以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性。施工時(shí)，應(yīng)將舊蓋梁的混凝土保護(hù)層鑿除并將混凝土表面鑿毛，露出鋼筋，新舊鋼筋連接宜采用焊接。

3 結(jié)語

總而言之，橋梁是公路的重要組成部分，橋梁運(yùn)行狀況的好壞直接關(guān)系到公路交通運(yùn)輸?shù)陌踩?。因此?yīng)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)橋梁病害，采取有效的維修和加固措施，使橋梁處于完好的工作狀態(tài)，延長其使用壽命，以適應(yīng)交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的各項(xiàng)要求。