柳南高速公路洛維大橋維修加固與質(zhì)量控制措施探討

摘要：文章結(jié)合柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴(kuò)建項目洛維大橋維修加固的工程特點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)有橋梁病害情況，綜合利用加設(shè)體外縱向預(yù)應(yīng)力鋼束加固、粘結(jié)鋼板加固、粘貼碳纖維布加固等方法，結(jié)合裂縫處理技術(shù)，提出適用于既有單箱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁和預(yù)應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的維修加固方案，可有效提高橋梁承載力和耐久性，保證橋梁維修施工質(zhì)量，為相似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路;連續(xù)剛構(gòu)橋梁;加固;裂縫;承載力

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，車流量不斷增加，原有高速公路的交通通行能力已不能滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的需要。出現(xiàn)的病害大幅降低了橋梁的安全性和耐久性。在高速公路的改擴(kuò)建項目中，需要通過技術(shù)改造或增強(qiáng)橋梁構(gòu)件來提升整座橋梁的車輛通行能力并延長使用壽命。橋梁加固常用的四種方法有：粘貼碳纖維加固法、粘貼鋼板加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、增大截面加固法。為保證橋梁的安全性與耐久性，我們應(yīng)該正確地掌握加固時有關(guān)的荷載標(biāo)準(zhǔn)要求，以便確定橋梁維修加固技術(shù)方案。如鋼筋混凝土梁粘鋼加固后， 其抗彎性能比加固前會有很大的提高。高速公路改擴(kuò)建工程的橋梁加固通常是在不中斷交通的情況下同步進(jìn)行的，所以采取合適的施工方案和質(zhì)量控制措施，是保證橋梁維修加固質(zhì)量必須要解決的問題?，F(xiàn)根據(jù)工程實際病害，綜合利用已有加固技術(shù)，對現(xiàn)有橋梁進(jìn)行加固，為各地區(qū)具有相似使用年限的橋梁提供一種較為有效的加固技術(shù)方案。

1 工程概況

柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴(kuò)建項目洛維大橋建成于1998年，起點(diǎn)樁號為K1267+318.82，終點(diǎn)為K1268+016.82，總長698 m。主橋橋墩為雙肢薄壁墩，主梁單箱單室連續(xù)剛構(gòu)（80 m+125 m+80 m）。先簡支后連續(xù)T梁引橋，橋墩為三柱式墩，橋臺采用重力式橋臺。本大橋維修加固工程工期半年，采用半幅封閉、半幅通車的方式進(jìn)行施工。

2 橋梁主要病害

隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，車流量不斷增加，柳州洛維大橋經(jīng)過近20年的運(yùn)營，出現(xiàn)了一定程度的病害，直接降低了橋梁的安全性和耐久性。

2.1 橋面及護(hù)欄病害

橋面出現(xiàn)多處破損、露筋，部分區(qū)域呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋;防撞墻存在多處露筋且銹蝕嚴(yán)重，車輛擦痕較多;伸縮縫均被雜物填塞，部分伸縮縫存在老化、斷裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致伸縮縫的使用性能和密水性能下降。

2.2 懸吊人行橋銹蝕、破損

懸吊人行橋經(jīng)多年使用，外露鋼結(jié)構(gòu)涂層老化，部分涂層剝落、鋼結(jié)構(gòu)銹蝕，兩側(cè)欄桿存在損壞、丟失情況，部分吊桿銹蝕嚴(yán)重，對整體結(jié)構(gòu)的安全帶來隱患，橋面?zhèn)€別部位存在開裂破損、崩裂等病害。

2.3 主橋剛構(gòu)箱梁和引橋預(yù)應(yīng)力T梁病害

2.3.1 主橋連續(xù)剛構(gòu)箱梁

（1）主梁邊跨內(nèi)現(xiàn)澆段和腹板內(nèi)外表面存在增長速度較快的斜裂縫及部分已修補(bǔ)裂縫重新開裂的情況，可見裂縫有不斷擴(kuò)展的趨勢。

（2）主梁頂板底面普遍存在較多縱向裂縫，新的裂縫寬度增長速度較快，已補(bǔ)強(qiáng)裂縫存在再次開裂的情況，頂板底面裂縫也有不斷擴(kuò)大的發(fā)展趨勢，裂縫最大寬度為0.2 mm。

2.3.2 預(yù)應(yīng)力T梁

全橋共有156片T梁，有21條裂縫，其中有11條超限裂縫，均分布于南寧岸側(cè)引橋，且絕大部分超限裂縫位于預(yù)應(yīng)力T梁翼板處。

3 橋梁維修加固措施

3.1 主橋維修加固措施

（1）加設(shè)體外縱向預(yù)應(yīng)力鋼束加固

在箱梁體內(nèi)部增加梁體外部縱向成品預(yù)應(yīng)力鋼束，降低腹板主拉應(yīng)力，控制裂縫寬度進(jìn)一步加大，提高橋梁承載能力，達(dá)到公路-Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，增加橋梁安全儲備。

（2）粘貼鋼板加固

根據(jù)橋梁腹板斜向開裂的發(fā)展趨勢和分布情況，進(jìn)行粘貼鋼板方案的設(shè)計，降低剪應(yīng)力對橋梁的不利作用。

（3）粘貼碳纖維布加固

主橋箱梁上層頂板裂縫處采取粘貼碳纖維布的方式加固，增加頂板的抗彎性能，防止頂板縱向裂縫繼續(xù)發(fā)展。

3.2 引橋維修加固措施

3.2.1 支座處理

（1）對2013年檢測報告中顯示存在剪切變形、支座老化、支座開裂的支座，采用實時同步頂升的施工方案更換支座。

（2）對原有支座已腐蝕的鋼板進(jìn)行除銹防腐處理。

（3）對于脫空的支座，先用塞尺量出脫空的尺寸，按厚度尺寸制作不銹鋼鋼板。將鋼板放在墊石上，再放置新支座，并對支座采取固定措施。

3.2.2 橋面劃施交通標(biāo)線

對于裝配式T梁，按照常規(guī)計算模式，即采用橫向分布系數(shù)分配后期恒載與活載，分別按邊梁和中梁進(jìn)行計算，原結(jié)構(gòu)邊梁承載能力稍顯不足，需進(jìn)行處理。

實際上高速公路上的重車很少有將車輪挨近防撞墻至50 cm距離行駛，即邊梁實際上的橫向分布系數(shù)不大于計算橫向分布系數(shù)，這也是引橋邊梁至今實際病害較少的原因。經(jīng)過計算分析可知，引橋邊梁通過設(shè)置交通管制標(biāo)線以減小邊梁的橫向分布系數(shù)，從而使橋梁邊梁受力的分布更加合理。

3.2.3 更換伸縮縫

左幅南寧岸橋臺處F160型伸縮縫異型鋼翹曲變形壓重和個別伸縮縫橡膠條破損，應(yīng)進(jìn)行更換伸縮縫和橡膠條。

3.3 其他維修加固措施

3.3.1 裂縫處理

對于混凝土裂縫，根據(jù)嚴(yán)重程度，分別采用壓漿法和封閉法進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。裂縫修補(bǔ)的方案詳見表1。

3.3.2 蜂窩、麻面、空洞的處理

將梁體蜂窩、麻面、空洞周圍進(jìn)行鑿毛并清理松散塊狀物，然后用水洗凈晾干，最后使用環(huán)氧砂漿填充凝固。

3.3.3 混凝土掉塊、露筋（鋼板）的處理

把損壞的保護(hù)層鑿除和洗刷吹凈，并對鋼筋或鋼板上的銹跡進(jìn)行清除。如橋梁混凝土被損壞的面積不大，使用環(huán)氧砂漿修復(fù);如橋梁混凝土被損壞的面積較大，采用鋼纖維微膨脹混凝土修復(fù)。

4 工程施工質(zhì)量控制

4.1 施工質(zhì)量管理

加固工程本身為橋梁修復(fù)工程，其工程質(zhì)量必須得到確保才能達(dá)到提高使用壽命的目的。該橋維修加固工程中，整個維修加固工程分別對裂縫處理、鋼板粘貼、橋面系、體外預(yù)應(yīng)力等分項工程施工成立QC小組，以預(yù)防為主，對工、料、機(jī)、法、環(huán)全過程進(jìn)行控制，以確保各個分部分項的工程質(zhì)量。

4.2 體外預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

成品索發(fā)生劃痕和損傷將會影響其使用壽命，在成品索的裝卸和安放的過程中應(yīng)避免雨淋、就地拖拽和彎折。成品索安放后，需檢查其外觀是否有損傷，才能使用標(biāo)定過的張拉設(shè)備進(jìn)行張拉。必須嚴(yán)格按照設(shè)計的張拉程序進(jìn)行張拉，保證成品索張拉力達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值，并對張拉數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，確保成品索張拉達(dá)到設(shè)計要求。

洛維大橋體采用成品索作為設(shè)施體外縱向預(yù)應(yīng)力的鋼束進(jìn)行加固，其施工流程如圖1所示。

4.3 粘貼鋼板施工技術(shù)

鋼板與混凝土的粘貼質(zhì)量效果，是粘貼鋼板進(jìn)行橋梁維修加固施工的質(zhì)量控制關(guān)健。在進(jìn)行灌注粘貼鋼板加固時，要注意混凝土表面的處理、粘合劑的選擇及配比控制，確保灌注質(zhì)量，保證鋼板與混凝土粘貼牢固。粘貼完成后，應(yīng)檢查其有效粘貼面積。若粘貼鋼板粘貼空鼓面積>5%，應(yīng)做剝下處置后再次進(jìn)行粘貼。其施工流程如圖2所示。

4.4 粘貼碳纖維施工技術(shù)

碳纖維布和混凝土表面必須緊密粘合，避免混凝土表面的銳利突起物、錯位和拐角處形成直角而導(dǎo)致質(zhì)量缺陷。橋梁梁體混凝土表面沒有打磨平整，存在浮塵、松散顆粒等雜物，會嚴(yán)重影響粘貼效果。施工過程中要注意混凝土基面的打磨和找平質(zhì)量，嚴(yán)格按設(shè)計要求對膠液進(jìn)行調(diào)配，確保粘貼質(zhì)量。其施工流程如圖3所示。

4.5 支座更換施工技術(shù)

采用整體同步頂升技術(shù)，在對支座進(jìn)行更換或處置施工時，應(yīng)避免局部應(yīng)力過大造成梁體損壞。在蓋梁側(cè)面設(shè)置頂升平臺，千斤頂應(yīng)均勻布置在梁底，并在頂升施工過程中確保油壓千斤頂行程同步，并控制其起升高度一致。

5 工程加固效果情況

5.1 工程質(zhì)量評定

在整個工程的加固施工過程中，完全符合施工技術(shù)規(guī)范的要求，各個分項工程施工質(zhì)量均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。按照《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（G F80/1-2017），對分項分部工程和單位工程的施工質(zhì)量進(jìn)行評定，評定結(jié)果見表2和表3。

5.2 工程加固效果

按照對該橋預(yù)定的加固方案和施工質(zhì)量控制實施完工，根據(jù)檢測單位在現(xiàn)場對撓度和應(yīng)變的測試數(shù)據(jù)表明：梁體上撓趨勢和增量與設(shè)計理論結(jié)果相符;體外索測試合力與張拉設(shè)計合力在偏差范圍之內(nèi);橋梁的主梁、齒板和隔板未發(fā)現(xiàn)新增可見裂縫和其他異常情況，取得了預(yù)期的加固效果，大幅提高了橋梁的承載能力和使用壽命。

6 結(jié)語

目前國內(nèi)針對橋梁的加固方法與技術(shù)方面的實踐經(jīng)驗較多，本文從既有單箱式連續(xù)剛構(gòu)橋梁和預(yù)應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，通過對柳南高速公路洛維大橋的實際病害進(jìn)行分析，針對不同病害特點(diǎn)，采取以下不同方法進(jìn)行處理：在箱梁體內(nèi)部增加梁體外部縱向成品預(yù)應(yīng)力鋼束;在橋梁腹板斜向開裂處粘貼鋼板，降低剪應(yīng)力對橋梁的不利作用;在主橋箱梁頂板裂縫粘貼碳纖維布加固，提升頂板的抗彎性能;在頂板底面根據(jù)裂縫寬度選擇壓漿法或封閉法。并根據(jù)實際施工操作流程，提出可操作性強(qiáng)的施工流程和工藝。最后通過相應(yīng)的工程質(zhì)量評定方法標(biāo)準(zhǔn)，檢驗確定實際施工效果。

因此，在實際施工實踐中，綜合運(yùn)用多種橋梁加固方法與技術(shù)確實可行，可為類似橋梁施工提供參考。

[1]史迎青.橋梁加固的研究與應(yīng)用[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

[2]范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]萬墨林，韓繼云.混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994

[4]GH30-2015，公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程[S].

[5]GB 5768.4-2009，道路交通標(biāo)志和標(biāo)線[S].

[6]G F80/1-2017，公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

作者簡介：賴超華（1986—），工程師，主要從事高速公路運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理工作。