高速公路橋梁加固施工關(guān)鍵點探究

韓 雪

(山西省晉中路橋建設(shè)集團有限公司,山西 晉中 030600)

若要對高速公路橋梁進行加固施工，首先必須針對橋梁性能展開檢測和鑒定，針對其可能存在的病害問題進行分析，并最終提出針對性的加固處理方案，實現(xiàn)施工工藝全面優(yōu)化。如此可實現(xiàn)對高速公路橋梁使用壽命的有效延長，提高橋梁交通安全性。

1 高速公路橋梁常見病害與加固施工的必要性

高速公路橋梁常見病害問題種類非常繁雜，例如在橋梁中縱向裂縫非常之多，這種裂縫可以歸屬為預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)病害，導(dǎo)致出現(xiàn)該橋梁病害的原因主要可歸納總結(jié)為兩點：第一，橋面在鋪裝過程中伸縮縫被嚴(yán)重破壞導(dǎo)致大量積水滲透到梁體部位以內(nèi)，大量積水令縱向鋼筋嚴(yán)重膨脹并在長期出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，橋梁底板也隨之出現(xiàn)大面積裂縫；第二，施工中對張拉預(yù)應(yīng)力的控制不合理，例如表現(xiàn)過大導(dǎo)致橫向主拉預(yù)應(yīng)力超標(biāo)，未能合理把握施工細(xì)節(jié)，預(yù)制抽膠管中的殘留水未被排凈，一到冬季底板必然由于凍脹出現(xiàn)大面積開裂，進而出現(xiàn)大面積裂縫。當(dāng)縱向裂縫越大時，橋梁鋼筋的銹蝕程度就會越高，它會最大限度影響橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能，導(dǎo)致橋梁沉陷、斷裂。

除縱向裂縫病害以外，T梁結(jié)構(gòu)裂縫問題也很常見，它的主要表現(xiàn)為跨中梁底橫向位置出現(xiàn)大面積裂縫，且T梁結(jié)構(gòu)正截面抗彎強度下降，這些都會導(dǎo)致橋梁裂縫產(chǎn)生。詳細(xì)講，就是普通混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，它應(yīng)該被歸類于高速公路橋梁的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)病害問題方面。出現(xiàn)該類病害的主要原因還是橋梁在施工建設(shè)過程中的吊裝施工以及后期的養(yǎng)護不到位，它導(dǎo)致混凝土部分出現(xiàn)嚴(yán)重收縮，最終產(chǎn)生病害。

結(jié)合上述病害問題可以看出，高速公路橋梁建設(shè)對施工工藝、日常運維管理要求非常之高，再加之我國許多地區(qū)的高速公路橋梁都始建于20世紀(jì)80年代末，當(dāng)時公路橋梁建造技術(shù)并不成熟，對可能發(fā)生的病害問題也未作出前瞻性預(yù)防措施，所以現(xiàn)如今像橋面破損、橋頭跳車、欄桿斷裂、伸縮縫破損、墩臺底基沖空這樣的病害問題都是十分常見的。綜上所述，現(xiàn)如今針對我國高速公路橋梁的加固施工工程實施是非常必要的[1]。

2 高速公路橋梁加固施工案例分析

2.1 A高速公路橋梁加固施工項目基本概況

A高速公路橋梁是某城市在1992年正式施工建設(shè)并于1996年竣工投入運營的項目，迄今為止已經(jīng)擁有了22年的運營服役周期。在2018年夏季對該高速公路橋梁進行病害檢查發(fā)現(xiàn)其橋梁耳背墻破損嚴(yán)重，有明顯開裂跡象。結(jié)合多點病害，必須要對A高速公路橋梁進行加固處理施工改造[2]。

2.2 A高速公路橋梁加固施工關(guān)鍵點分析

針對A高速公路橋梁加固施工改造過程，對其中的某些病害關(guān)鍵點進行加固改造，以下簡單分析提出4點。

2.2.1對耳背墻的加固改造關(guān)鍵點分析

參考A高速公路橋梁的原始設(shè)計方案，在改造工程中發(fā)現(xiàn)它的耳背墻背截面強度嚴(yán)重下降，承載力不足，所以必須對耳背墻進行修復(fù)，以加大背墻截面的墻身承載能力。

針對A高速公路橋梁的耳背墻加固處理設(shè)計改造方案主要分為兩大步驟：

首先是要適當(dāng)增大原有耳背墻位置的植筋截面，該工程中花費了50 d采用封閉施工。在施工期間，還要深度調(diào)查、采集、分析A高速公路橋梁的實際交通流量特征，因此最終選擇半幅度道路封閉處理。為了盡快能夠恢復(fù)橋梁交通運營能力，該工程中也對耳背墻加固改造方案進行了設(shè)計優(yōu)化，選擇采用型鋼配合原始耳背墻作為主要支撐模板，希望全面提高耳背墻的支撐強度，滿足交通荷載要求。

其次，對A高速公路橋梁原始耳背墻位置的槽鋼部位實施加固處理改造。而在原始耳背墻上層位置同樣要植入錨栓，保證耳背墻上層位置與槽鋼部分能夠穩(wěn)定連接。在施工中，要特別利用到耳背墻的背部位置，令其充當(dāng)為先期模板被合理應(yīng)用于施工中，再配合槽鋼部分承受側(cè)向壓力。在加固改造的橋梁正式運營期間，還要對橋梁中新增截面、槽鋼以及后背墻這3個位置進行二次加固，保證它們能夠共同承擔(dān)來自于外界的彎矩壓力與側(cè)向壓力。為了確保耳背墻承載力，還要按照橋梁整體截面面積展開計算，計算出耳背墻的整體截面剛度EI，計算公式如下：

其中，Ec0,Ea分別為耳背墻部分新增加的構(gòu)件混凝土以及型鋼部分的彈性模量；Ic0為耳背墻新增構(gòu)件界面部分的慣性矩指標(biāo)；Aa為耳背墻加固構(gòu)件一側(cè)外部型鋼實際截面面積；aa為型鋼受拉或受壓部分與耳背墻截面部分形心間的實際距離。結(jié)合上述數(shù)據(jù)內(nèi)容及公式條件再對耳背墻加固改造后的加固受壓壓型鋼正截面承載M進行計算，它的計算公式如下：

M≤a1fc0bx(h-x/2)+fspAsph。

其中，x為等效應(yīng)力圖形及荷載條件下耳背墻混凝土部分的實際土體受壓強度與受壓高度；fsp,Asp分別為槽鋼的抗壓強度設(shè)計值以及實際截面面積。結(jié)合上述兩計算公式獲得計算結(jié)果，在確定組合截面承載力之后還要對槽鋼在耳背墻加固部分的新增截面高度進行計算，要做到合理計算截面高度，以為施工過程降低成本[3]。

2.2.2對臺帽擋板部分的加固改造關(guān)鍵點分析

針對A高速公路橋梁的臺帽擋板部分也要進行加固改造處理，因為原始橋梁的臺帽擋板部分在加固設(shè)計時所采用的是封閉與壓降處理兩種形式，所以目前的改造工程中首先要清除耳背墻擋板部位裂縫病害，然后在臺帽基礎(chǔ)上植入新鋼筋，配合澆筑新抗震擋塊完成加固改造施工處理。

2.2.3對T梁擋板的加固改造關(guān)鍵點分析

A高速公路橋梁的T梁擋板位置已經(jīng)發(fā)現(xiàn)破損，其大部分裂縫也貫通整個梁長，還出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲水現(xiàn)象，整體剛度有所下降，所以必須對它的T梁擋板進行加固改造。工程中為了盡量減小對交通運營影響，結(jié)合實際病害提出了兩點加固施工改造措施：第一，對T梁擋板的橫隔板采用增焊連接鋼板補強的方法，主要步驟就包括了鋼板焊接、砂漿澆筑以及固化保養(yǎng)3部分流程。該施工階段要對橋上交通車輛進行嚴(yán)格管制，禁止任何重型車輛通過，同時控制其他所有車輛車速在70 km/h以內(nèi)。等到所澆筑砂漿強度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后才能完全開放橋梁交通。另外針對T梁擋板混凝土的縱向裂縫問題，該工程中則采用到壁可法進行注漿修補，同時為橋梁橋面整體增加鋪設(shè)一層環(huán)氧覆層，以此來提高鋪裝層的耐磨度、防滑度、抗裂度、防滲水能力和耐久能力。

2.2.4對高速公路橋梁的養(yǎng)護管理

最后要對A高速公路橋梁進行養(yǎng)護管理。該工程專門針對橋梁所常見的裂縫病害而設(shè)置了多層次的養(yǎng)護管理細(xì)則：當(dāng)橋梁裂縫長度未超過特定值，應(yīng)采用環(huán)氧樹脂對其進行簡易修補處理；當(dāng)橋梁裂縫長度已超過特定值，應(yīng)采用空壓式管理，在裂縫病害位置灌注大量環(huán)氧樹脂，做好裂縫填充。在A高速公路橋梁上就存在0.4 mm～0.8 mm的裂縫，施工中會先將裂縫鑿開，清理干凈其中雜物后再采用高級水泥砂漿填充裂縫位置，或者可以直接更換構(gòu)件也能解決裂縫病害問題。

3 結(jié)語

高速公路橋梁由于日常所承受外部荷載壓力巨大而導(dǎo)致出現(xiàn)各種病害是非常正常的，所以一定要定期對其進行加固施工，結(jié)合公路橋梁實際病害情況與交通運營量進行科學(xué)計算分析，采用正確工藝對本文所提到的型鋼、耳背墻界面、臺帽擋板、T梁擋板等等部位進行針對性加固改造施工，有效延長高速公路橋梁的運營壽命。