公路橋梁加固設計技術方案及工程應用實踐探討

楊方偉，夏永峰

(長沙榕源交通技術咨詢有限公司)

1 熱水坑2#橋概況和現狀分析

熱水坑2#橋位于湖南省張家界市永定區境內，是S306南永線的一座重要橋梁，該橋建成于2004 年6 月。橋梁全長72 m，凈跨徑1 ×52 m，橋面總寬12 m，凈寬11 m;石拱橋結構為漿砌塊石，下部結構為重力式U 型橋臺，上部結構為板肋拱。

2011 年8 月，湖南中南林大土木建筑工程檢測中心對該橋梁進行了外觀質量狀況檢測，檢測報告中明確指出熱水坑2#橋的墩臺基礎、主拱圈、腹拱及橫墻、橋面系及欄桿等部位分別出現了不同程度的裂縫、滲水、巖石風化、孔洞、水泥混凝土板開裂及鋼筋嚴重外露等病害現象，本文就橋體損壞部分加固提出設計方案。

2 熱水坑2#橋加固技術方案設計

根據《公路橋梁加固設計規范》等相關規定以及熱水坑2#橋加固的內容，為進一步提高加固工程施工設計水平，保證工程施工的質量，熱水坑2#橋加固施工組織設計工作應該在對原橋主拱圈界面強度驗算的基礎上開展加固方案設計。

2.1 原橋主拱圈截面強度計算依據

(1)計算時不計入拱上結構的聯合作用，拱圈按斜置模式計算，即計入縱坡的影響。

(2)混凝土收縮、徐變產生的影響通過體系溫差進行考慮，計算時計入體系溫差為:升溫15 ℃、降溫15 ℃。

(3)截面強度驗算采用《公路圬工橋涵設計規范》JTGD61－2005 相關條款進行驗算。

(4)根據《湖南省張家界市永定區橋梁外觀質量狀況檢測評定檢測報告》，此次設計計算的強度抵抗值的取值為原材料風化前材料強度抵抗值的80%。

2.2 主拱圈加固

主拱圈是熱水坑2#橋乃至更多公路橋梁的最核心結構部位，其穩定與否直接關系橋梁的安全使用與壽命期限。結合施工期間的保通問題、技術經濟的合理性及施工難以程度等因素，利用拱圈改變結構受力體系，增加結構的剛度是解決橋梁下撓與開裂問題的最佳方案。為此，應該在主拱圈拱腳至第二腹拱拱背拱肋間，植入鋼筋，綁扎鋼筋網，現澆C40混凝土，厚度為80 cm。通過對主拱圈的加固，增加主拱圈的截面強度。

可以發現，按照以上方案對主拱圈進行鋼筋加固后，主拱圈的各截面強度均能滿足公路－Ⅱ級汽車荷載的要求，并且主拱圈的受力狀況得到明顯的改善，如表1 所示。

表1 加固后主拱圈截面強度驗算結果 kN

續表1

2.3 腹拱圈及橫墻加固

腹拱圈及橫墻作為支撐主拱圈結構的重要部位，嚴重的巖石風化現象使其性能被削弱，橫縱向開裂且滲水嚴重，承載力下降，因而需要對其加固。

(1)將拱頂巖石風化的巖石層和砂漿完全清除，并采用高強環氧樹脂砂漿進行修補，補充拱頂巖石。

(2)對腹拱圈的寬度在0.15 mm 以上的裂縫采用壁可法壓注高強環氧樹脂砂漿的方法進行修補，并對寬度在0.15 mm以下的裂縫采用高強環氧樹脂砂漿封閉處理。

(3)對腹拱圈滲水處原有的砂漿清除，再次采用高強環氧樹脂砂漿進行壓力灌注方法進行填充。

(4)對橫墻局部破損部位的混凝土鑿除，并利用噴砂槍或鋼絲刷將外露的銹蝕鋼筋表面的鐵銹清楚干凈，采用滲透型阻銹劑實施防銹措施，并利用環氧樹脂混凝土進行修補。

2.4 墩臺與基礎加固

橋梁墩臺的加固工程比較復雜，需要結合多種加固措施進行墩臺基礎加固。首先，需要清除橋臺處的垃圾和雜草，保證橋臺周圍無更多雜質。對于橋臺基礎被沖刷掏空的部位要澆筑C30混凝土加以密實，并對基礎前端植入鋼筋，再進行現澆C30混凝土予以封閉，澆筑C30混凝土的厚度大致為15 cm。待橋臺基礎加固密室后，還應該砌筑C30混凝土預制塊進行封閉，厚度30 cm，這樣能有力的提升墩臺的堅固性，增強墩臺的抵御上游沖刷的能力。與腹拱圈及橫墻加固方案有相似之處，墩臺側墻開裂處也應該采用高強環氧樹脂砂漿進行修補填充;墩臺后的填土施工則應該選用透水性好的采用，采用人工分層壓實，以避免機械施工影響原結構的穩定，最后還要增設臺后排水設施。

另外，對于橋梁墩臺的加固還可以采用安裝橋梁支座的方式進行。在采用C30混凝土澆筑墊石時，要注意如下問題:(1)在安裝支座前，要對產品規格尺寸和技術指針進行檢查，保證其與設計圖紙的相符性;(2)必須確保安裝有支座的混凝土的表面清潔平整，使混凝土表面的壓力能夠均勻;(3)對支座的頂標高進行嚴格的控制，確保其誤差在±2 mm范圍內。

3 主要材料的選擇要求

3.1 水泥材料選擇要求

水泥是橋梁加固工程施工中的必要組成材料，為了保證加固施工的質量，應采用高品質的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，并且熱水坑2#橋加固施工中所需的水泥都應該使用此種水泥，不能采用復合水泥或變質水泥。

3.2 鋼材材料選擇要求

對于橋梁主拱圈、橋臺基礎等部位加固施工中所需的鋼材，其不同情況下選擇的不同種類鋼材的要求也不盡相同。普通鋼材須符合“GB1499－2007”標準的規定;HRB335 鋼筋的抗拉強度標準值fsk 應保證為335 MPa;R235 鋼筋的抗拉強度標準值fsk 應保證為235 MPa;其他鋼材則均采用Q235qC 鋼，并且其標準必須符合《橋梁用結構鋼》(GB/T 714－2008)的規定。

3.3 粗骨料及細骨料選擇要求

在熱水坑2#橋加固工程中使用的粗骨料與細骨料，粗骨料應選擇堅硬的碎石，碎石的生產方式宜采用錘擊式破碎的生產方式，且碎石的最大粒徑不宜超過2 cm，以防止出現混凝土澆筑困難或振搗不密實的現象;細骨料則應該采用級配良好、質地堅硬的河沙，且期間不含結塊、軟弱顆粒或黏土、有機物等物質，細骨料在使用前應進行沖洗，清楚雜質。

3.4 水選擇要求

(1)水中不應含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質或油脂、糖類及游離酸類等。

(2)不應采用PH 值小于4 或大于8.5 的水。

(3)不應采用硫酸鹽含量(以S04 計)大于2 700 mg/l的水。

3.5 混凝土配合要求

(1)混凝土的配合比，應以質量比計并應通過設計和試配選定。配制的混凝土拌合物應滿足和易性、凝結速度等施工技術條件，制成的混凝土應符合強度、耐久性等質量要求，提高混凝土的和易性不宜采用加大含砂率和水泥的方法。

(2)混凝土的最大水膠比應控制在0.45 以下，膠凝材料用量350～450 kg/m3。

(3)混凝土應在試配時按JTJ053－94 做靜抗壓彈性模量試驗，以滿足規范《公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62－2004)對混凝土抗壓彈性模量的要求。

4 注意事項

(1)在設計方案中若是采用增大截面法和型鋼加固法對橋梁進行加固，應重點考慮結構剛度的變化及其應變方案。在設計過程中，值得注意的是應采取有效的措施使新舊混凝土協同工作，促進其結構牢固。另外，為了快速提高混凝土早期強度，應在背墻中加入早強劑。

(2)對于橋梁的整個加固工程而言，植筋工序是較為關鍵施工環節，因此要絕對保證其施工工藝和焊接工藝的規范性。

(3)裂縫灌膠后，應按規范檢查補強效果和質量，發現缺陷及時補救，確保工程質量。

5 結 語

綜上所述，在交通事業迅速發展的形勢下，熱水坑2#橋及其他橋梁加固工程成為交通部門引以重視的問題。本文在熱水坑2#橋的實際現狀下，重點對其主要部位的加固技術、材料選擇及重點注意事項進行方案的分析與設計，以保證橋梁加固工程施工的質量，促進安全運輸性能的提升。

［1］邵衛東，胡清國.公路橋梁養護與維修加固技術研究［J］.交通建設與管理，2014，(20).