公路橋梁的加固處理技術與施工工藝

摘 要:本文簡述了我國公路橋梁的現狀和加固技術的必要性，分析了加固技術的目的和要求，并對公路橋梁加固技術的施工工藝進行深入探討。

關鍵詞:公路橋梁加固施工工藝

中圖分類號:U445文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)8(a)-0033-02

公路橋梁的運輸壓力也不斷增加，加固技術與施工工藝的長足發展為保持路網通暢，增加公路橋梁的使用壽命有重要的作用。

1我國公路橋梁的現狀

建國以來，公路交通行業緊緊抓住機遇，加快基礎設施的建設，乘勢而上，實現了跨越式發展，公路運輸對社會經濟發展的“瓶頸”制約得到有效緩解，基本改變了公路運輸“乘車難”、“運貨難”的緊張狀況，有力支持了經濟社會的快速發展。但是，目前我國公路交通依然處于低水平、不全面、不平衡狀態，交通緊張狀況的緩解是初步的、不穩定的。

改革開放后，我國公路橋梁建設進入了高速發展期，在高速公路、江河湖海、深溝峽谷中修建了為數眾多的現代橋梁。但從使用情況來看，不少橋梁不同程度地存在安全與耐久性方面的隱患。比如近20年，我國修建的預應力混凝土連續梁和連續剛構橋，由于在設計和施工上存在一定的缺陷或不足，致使這些橋梁在投入使用1～6年后，普遍表現出預應力管道壓漿不飽滿或漏壓漿、后期預應力損失偏大，主梁跨中下撓過大、梁體斜向和縱橫向開裂嚴重等危及橋梁正常使用與耐久性的病害。再如，我國近幾年修建的高速公路上，采用預制安裝施工方法修建了大量的鋼筋混凝土和預應力混凝土空心板梁與小箱梁橋，這些橋梁在投入使用以后，普遍出現了梁端支承受力不勻、支座滑脫，造成梁體受力不均，鉸縫縱向開裂嚴重，橫向連接削弱，橋面系整體受力性能差，單板或單梁受力特征顯著，在當前頻繁重載交通下，存在極大的安全隱患。對這些橋梁亟需采取必要的技術改造措施，以提高其安全性和耐久性。

國內舊橋加固或改造的經驗表明，在一般情況下，橋梁的加固費用約為新建橋梁費用的10％～20％;雙曲拱橋的加固改造費用約為新建橋梁費用的20％～40％。舊橋加固或改造措施可以在不中斷橋上運輸或通航的條件下實施。因此，如何充分利用現有橋梁，對其進行有效的技術改造，將是今后相當長的一段時期內我國公路橋梁建設面臨的一個緊迫而特殊的任務。

2橋梁加固技術改造的目的要求

為確保橋梁正常營運，必須加強橋梁檢查與養護維修。隨著交通運輸事業的發展，公路交通量和大噸位車輛不斷增加，要求通過對原有橋梁進行合理而有效的加固、加寬等技術改造來提高通過能力和荷載標準。橋梁維修與技術改造的目的要求如下。

2.1 確保橋梁安全、完整、適用與耐久

橋梁結構物經常遭受風、雨、水流(包括洪水、冰凌)及大氣污染的侵蝕，溫度、濕度及日照變化的影響，承受車輛通過時的沖擊，甚至遭到地震的破壞;通航河道上的橋梁，還往往受到船只的碰撞。所以，橋梁在營運使用過程中，難免不發生病害或損傷。一旦發生病害或損傷，就要及時進行維修。小壞小修，隨壞隨修，防止病害擴大，確保結構物的安全與完整。相反，橋梁產生病害后若不及時維修，由于病害的逐漸擴大，不但導致橋梁建筑物的提前破壞，勢必影響公路運輸的暢通，給國家與人民帶來重大損失。在國際上，歐洲、北美、澳大利亞、日本等16個國家曾經組成一個專家組，對這些國家內及跨國的約80萬座水泥混凝土橋梁現狀進行了細致和全面的調查，指出鋼筋銹蝕和凍融破壞是橋梁兩種最主要的破壞形式。尤其在使用除冰鹽時更加嚴重。根據美國國家橋梁分類目錄(NBI)的統計，截至2003年，美國約有588930座橋梁，其中病害橋梁約為158859座，占橋梁總數的27％。美國的橋梁設計壽命基準期為75年，而實際使用的橋梁平均壽命為44年，州際橋梁的平均使用壽命僅為39年。在美國，平均每年約有150～200座橋梁部分或完全倒塌，這些橋梁的平均壽命不足20年，單其修復費用每年就高達900億美元。

2.2 掌握橋梁結構狀況，完善基礎資料，為維修加固提供必要條件

為了對橋梁進行養護維修管理，必須掌握有關橋梁設計文件、施工記錄、質量檢驗、竣工驗收以及營運狀況記錄、檢查記錄、維修加固記錄等技術資料。f目.有的橋梁由于建造年限較長，歷經各種社會變遷，或者由于其他原因，致使技術資料不全，甚至蕩然無存。因此，在橋梁的維修加固過程中，必須采用各種調查和測試手段，建立和完善必要的資料庫。資料庫為橋梁營運使用及維修加固工作創造了有利條件，可為合理安排現場檢查和決定加固方案提供可靠依據。對整個公路管理部門來說，橋梁技術資料也包括進行橋梁維修加固時的必要記錄，特別是橋梁承載力的檢定及其現狀的檢測評定，十分重要。

2.3 提高原有橋梁的通過能力與承載力

對于中小型公路橋梁，若地基可靠.墩臺承載能力足夠，則可以在不加筑基礎的情況下，對橋臺、橋墩進行拓寬加固，從而增加橋面行車道的寬度，達到提高車輛通過能力的目的。對于原設計荷載等級較低，不能滿足通行重車的橋梁，可根據實際情況，采用各種加固方法對舊橋加以改造。通過改造，使原有橋梁承載能力得到提高。

3橋梁加固改造的特點

橋梁加固技術改造是一項十分復雜的系統工程，它所需要考慮的因素及涉及到的問題很多，從某種意義上講，無論是技術改造方案的擬定與設計計算，還是技術改造的具體實施，其難度要比新建橋梁還大，其風險性和技術難度很高，因此必須慎重處之。一般情況下橋梁加固技術改造方案的擬定，首先要根據橋梁現有的技術狀況和通行荷載的要求，對技術改造的必要性和可行性作出判斷，然后對各種可能的技術改造方案的技術經濟效果進行分析比較，從中選擇合理的加固技術改造方案。

3.1 加固改造的一般特點

(1)橋梁的加固技術改造工程通常要求在不中斷交通或盡量少中斷交通的條件下進行施工。(2加固改造的施工現場狹窄、擁擠，常受原有結構物的制約。(3)補強加固施工往往對原有結構物及相鄰結構構件產生不利影響。(4)加固改造施工中對原有結構的拆除、清理工作量大，工程較煩瑣零碎，并常常隱含許多不安全因素。

3.2 加固改造的技術要求

(1)加固改造方案及實施應盡量減少對原有結構的損傷，并充分利用原有的結構構件，且應保證原有結構保留部分的安全性與耐久性。加固改造的方案擬定與設計計算，要充分考慮新、舊結構的強度、剛度與使用壽命的均衡，以及新、舊結構的共同工作。對于確無利用價值的構件則予以拆除，但其材料應盡量回收。(2)加固改造應做到結構可靠、安全、耐久，滿足使用要求。(3)加固改造工程的技術經濟指標應包括由于交通受阻等所帶來的損失。(4)加固改造工程的施工應是技術上簡易可行，施工方便，所要求的機具設備盡量簡單。(5)對于某些因下部結構或基礎的不均勻沉降等而導致的上部結構損傷，或由于其他偶然因素(如地震等)所引起的結構損傷，在進行補強加固時應同時考慮采取消除、減小或抵御這些不利因素的措施，以免在加固后結構物繼續受這些因素的影響。

3.3 加固改造工程必須滿足的基本條件

(1)橋梁經加固改造后，其結構性能、承載能力與耐久性等都能滿足使用上的要求。(2)具有較明顯的經濟效益。對于橋梁結構物的加固改造可以采用兩種不同的方式:一種是廢棄原有結構物進行重建，這就相當于建造一座符合新的使用要求的新橋，但還要包括拆除原橋的工程內容;另一種是充分利用原橋，進行補強加固，若需加寬則再行拓寬，這就是通常所說的橋梁技術改造。橋梁技術改造的經濟效益就反映在它的耗資明顯低于新建，否則就無法體現其優越性與基本原則。從多年來的工程實踐看，橋梁技術改造的經濟效益是明顯的。對重建與加固改造進行綜合經濟效益分析時，應當包括相應交通受阻的經濟損失以及拆除原橋所需的費用等。一般認為技術改造比重建能節省50％～60％以上時，經濟效益已相當可觀，此時以采用加固改造方案為宜，否則可采取重建新橋的方案。

4橋梁加固施工工藝

4.1 化學灌漿修補加固施工要點

橋梁采用化學灌漿修補加固時，應將裂縫構成一個密閉性空腔，有控制地預留進出口，借助專用灌漿泵將漿液壓人縫隙并使之填滿。

4.1.1 裂縫處理 灌漿前應對裂縫進行處理，其處理方法可分為:(1)表面處理法。對于混凝土構件上較細(小于0.3mm)的裂縫，可用鋼絲刷等工具，清除裂縫表面的灰塵、白灰、浮碴及松散層等污物。然后，再用毛刷蘸甲苯或酒精等有機溶液，將沿裂紋兩側20-30mm處擦洗干凈并保持干燥。(2)鑿槽法。對于混凝土構件上較寬(大于0.3mm)的裂縫，應沿裂縫用鋼釬或風鎬鑿成“V”形槽，槽寬與槽深可根據裂縫深度和有利于封縫來確定。鑿槽時先沿裂縫打開，再向兩側加寬，鑿完后用鋼絲刷及壓縮空氣將混凝土碎屑粉塵清除干凈。(3)鉆孔法。對于大體積混凝土或大型結構上的深裂縫，可在裂縫上進行鉆孔;對于走向不規則的裂縫，除騎縫鉆孔外，需加鉆斜孔，擴大灌漿通路。鉆孔直徑一般風鉆為56mm，機鉆孔應選最小孔徑。裂縫寬度小于0.5mm，孔距可為2～3m;裂縫寬度大于0.5mm，適當縮小距離。鉆孔后應清除孔內碎屑粉塵，孔徑大于l0mm時，可用粒徑小于孑乙徑的干凈卵石填人孔內以減小耗漿量。

4.1.2 埋設灌漿嘴(盒、管)埋設灌漿嘴(盒、管)的施工要點為:(1)采用表面灌漿處理的裂縫，可用灌漿嘴或灌漿盒;鑿成v形槽的裂縫宜用灌漿嘴，鉆孔內宜用灌漿管或盒。(2)在裂縫交叉處、較寬處、端部以及裂縫貫穿處，鉆孔內均應埋設灌漿嘴(盒或管)。其間距:當縫寬小于lmm時，為350～500mm;當縫寬大于1mm時，為500～1000mm。在一條裂縫上必須有進漿嘴、排氣嘴、出漿嘴。(3)埋設時，先在灌漿嘴(盒、管)的底盤上抹一層厚約lmm的環氧膠泥，將灌漿嘴的進漿孔騎縫粘貼在預定的位置上，鉆孔灌漿管可先在孔內埋設鐵管。

4.1.3 封縫

封縫應根據不同裂縫情況及灌漿要求確定，其方法可分為:(1)環氧樹脂膠泥封縫。對于不鑿槽的裂縫可用環氧樹脂膠泥封閉，先在裂縫兩側(寬20～30mm)涂一層環氧樹脂基液，后抹一層厚約lmm、寬20-30mm的環氧樹脂膠泥。抹膠泥時應防止產生小孔和氣泡，要刮平整，保證封閉可靠。(2)粘貼玻璃絲布封縫。先在裂縫兩側(寬80～100mm)涂一層環氧樹脂基液，后將已除去潤滑劑的玻璃絲布沿縫從一端開始粘貼密實，不得有鼓泡和皺紋。玻璃絲布可粘貼1～3層。(3)水泥砂漿封縫。對鑿成V形槽的裂縫，可用水泥砂漿封縫?？上仍赩形槽面上，用毛刷涂刷一層厚約1～2mm的環氧樹脂漿液，涂刷要平整均勻，防止出現氣孔和波紋，再抹水泥砂漿封閉。

4.1.4 試漏檢測

裂縫封閉后應進行壓氣試漏，檢查密閉效果。試漏檢測需待封縫膠泥或砂漿有一定強度時進行。試漏前沿裂縫涂一層肥皂水，從灌漿嘴通人壓縮空氣，凡漏氣處，均應修補密封至不漏為止。

4.1.5 漿液配制

漿液配制應嚴格按照不同漿材的配方及配制方法進行。漿液一次配制數量，應以漿液凝固時間及進漿速度來確定。

4.1.6 灌漿

灌漿是化學灌漿修補加固施工的關鍵工序，其要點如下:(1)灌漿機具、器具及管子在灌漿前應進行檢查，運行正常后方可使用。接通管路，打開所有灌漿嘴上的閥門，用壓縮空氣將孔道及裂縫吹干凈。(2)根據裂縫區域大小，可采用單孔灌漿或分區群孔灌漿。在一條裂縫上灌漿，可由一端到另一端。(3)灌漿時，應待下一個排氣嘴出漿時立即關閉轉芯閥，并按順序進行，化學漿液的灌漿壓力可采用0.2MPa，水泥漿液的灌漿壓力可采用0.4～0.8MPa，壓力應逐漸升高，防止驟然加壓，達到規定壓力后，應保持壓力穩定。(4)灌漿停止的標志為吸漿率小于0.1L/min，再繼續壓注幾分鐘即可停止灌漿，關掉進漿嘴上的轉芯閥門。(5)灌漿結束后，應立即拆除管道，并洗干凈，化學灌漿還應用丙酮沖洗管道和設備;(6)待縫內漿液達到初凝而不外流時，可拆下灌漿嘴(盒)，再用環氧樹脂膠泥或滲入水泥的灌漿液把灌漿嘴處抹乎封口;灌漿結束后，應檢查補強質量和效果，發現缺陷應及時修補，確保加固施工質量。

4.2 錨噴混凝土加固施工工藝

采用錨噴混凝土加固橋梁時，其噴射混凝土一般有干式和濕式兩種。其中，干式噴射混凝土在早期加固施工中采用較多，而后來應用發展起來的濕式噴射混凝土，由于其具有明顯優于干式噴射混凝土的特點，因此已成為世界各國噴射混凝土技術的發展趨向，目前我國也在推廣濕噴技術。下面將對干、濕兩種噴射混凝土的特點作以介紹:(1)干式噴射混凝土特點。噴射混凝土混合料是在干燥的情況下充分拌和，然后通過送料軟管靠壓縮空氣送到專用的噴嘴處，噴嘴內裝有多孔集流腔，水在壓力下通過多孔集流腔與混合料拌和;噴射混凝土的運輸、加水拌和和振搗三個工藝程序，均是利用空壓機產生的壓縮空氣通過噴射機使混凝土以連續高速噴向受噴面，并和受噴面形成整體一次完成;由于混凝土的混合料是在干燥狀態下拌和的，而水是在噴射過程中加入，所以，水灰比的掌握完全靠噴射機操作人員的經驗。因此噴射機操作人員的施工技術是干式噴射混凝土加固橋梁施工質量和效果的關鍵。(2)濕式噴射混凝土特點。濕式噴射混凝土的明顯特點是:所采用的噴射機允許混凝土混合料在進入噴射機前或在噴射機中加入足夠的拌和水，拌和均勻，然后再通過送料軟管送至噴嘴噴射到受噴面上;所以，混凝土的水灰比能準確控制，有利于水和水泥的水化，因而粉塵較小，回彈較少，混凝土均質性好，強度易于保證。但濕式噴射混凝土的設備較干式噴射混凝土設備復雜，速凝劑加人也較為困難。

5結語

從目前我國基本建設投資來看，大量的資金用于新建高等級公路，用于國、省道，特別是縣鄉道路的技術改造的資金相當有限。由于資金短缺，不可能對技術狀況差的橋梁進行拆除重建，因為這樣做不僅要耗費大量投資，而且工期也較長，因此世界各國都按照充分利用和革新的原則，對舊橋采取適當的加固改造措施，以滿足橋梁營運和延長其使用年限的需要。

參考文獻

[1] 陀檸華.公路橋梁加固技術分析[J].福建建材，2010，(5):15～15，85.

[2] 董勁松，劉以團.高等級公路橋梁加固處治方案及施工工藝方案分析[J].價值工程，2010，29(27):81～81.