舊橋加固改造及其技術的運用

賢金苗

摘要：文章以舊橋加固改造方法為研究對象，結合具體舊橋加固改造工程，分析了舊橋主要病害及原因，闡述了舊橋加固改造方法，并以鉸縫加固方案為例，探討了舊橋加固改造技術的應用效果。

關鍵詞：舊橋;加固改造方法;鉸縫加固

With the old bridge reinforcement and reconstruction method as the research object，and combining the specific old bridge reinforcement engineering，this article analyzes the main diseases and causes of the old bridge，describes the old bridge reinforcement and reconstruction method，and then，with the hinged joints reinforcement scheme as the example，it discusses the application effect of old bridge reinforcement and reconstruction technology.

Old bridge;Reinforcement and reconstruction method;Hinged joints reinforcement

0 引言

在公路橋梁運行過程中，鋼筋混凝土板梁梁底縱橫向裂縫、箱梁梁底橫縱向裂縫、橋臺蓋梁刮蹭、墩柱混凝土脫落等問題的出現，對公路橋梁造成了較大的威脅。而舊橋加固是保障橋梁耐久性的主要措施，通過舊橋加固，可以修復橋梁老化或損壞的結構，提高其使用性能。由此，為保證公路橋梁安全、平穩地運行，對原有橋梁的加固改造措施進行適當分析就變得至關重要。

1 舊橋加固改造工程案例

1.1 工程案例

某高速公路擴建第二標段設計范圍為K1012+465～K1024～654，全長12.0 km。該段高速公路區間設有一個收費站。整體路段為雙向四車道，路基寬度及路面寬度分別為25.98 m、23.56 m。該高速公路路段橋梁主要有整體現澆板梁橋、箱型通道、箱梁橋三種形式。在該工程段橋梁出現了箱梁底部橫縱向裂縫、橋臺蓋梁刮蹭、脫落及豎向裂縫等病害。

1.2 舊橋加固工程病害及原因分析

由于該高速公路橋梁建于1977年，現有交通量、載重量已遠遠超出原有設計標準及承載力，而長期超載作用，促使該高速公路橋梁眾多部位出現不同程度的破損，特別是1#墩、2#墩墩身均有大量裂縫[1]。

2 舊橋加固改造技術的應用

2.1 方法選擇

常用的混凝土舊橋梁加固方法主要包括增大截面法、鋼筋加固法、橋面補層加固法、混凝土壓力加噴法、鉸縫加固施工等。為選擇恰當的施工工藝，施工管理人員可利用層次分析的方法，將某一層次的各個指標進行單獨分析，通過確定各指標重要度，得出兩兩判斷矩陣。

從影響舊橋加固效果層面進行分析，首層影響因素集合為U=（可靠性、耐久性、延展性、剛度）;而從經濟合理性層面進行分析，首層影響因素集合為U=（加固技術熟練度、需加固與被加固間適應性、加固橋梁方案可行性、加固橋梁所在地條件適應性）。利用層次分析法最大特征根計算方式，即：

上述式子中PW為矩陣特征向量。代入矩陣隸屬度參數，可得出鉸縫加固方案隨機一致性比率<0.10，具有良好的經濟效益及加固效果。

在鉸縫加固施工過程中，主要包括鉸縫松散混凝土鑿除及鑿毛、植筋及鋼筋綁扎、模板安裝及鉸縫混凝土澆筑和養護這4個模塊。

（1）在鉸縫松散混凝土鑿除及鑿毛階段，施工技術人員可從橋梁底部入手，利用風鎬破除和電錘，配合人工清理，將1#墩、2#墩墩身鉸縫底部松散混凝土鑿除、清理干凈。隨后以3.0～5.0 mm為標準，對鉸縫進行鑿毛處理。需要注意的是，在鉸縫破除階段，應保持與橋下維護人員的溝通，做好安全維護，防止物體墜落危害過往的車輛及行人。

（2）在植筋及鋼筋綁扎施工階段，施工技術人員可在鋼筋加工前期，依據相關要求取樣送交檢驗部門檢驗。在確定鋼筋質量及鋼筋保護層厚度符合加工要求的基礎上，施工技術人員可依據設計圖紙要求，在空心梁翼板上部進行12.0 cm深度的孔洞鉆設，并植入12.00 mm鋼筋。鋼筋布置間距為10 cm，整體橋梁需沿縱方向設置3根鋼筋。其中縱方向鋼筋搭接均采用鍍鋅扎絲進行綁扎固定。在鋼筋安裝完成后，施工技術人員可報驗監理工程師，以保證后續施工作業順利進行[2]。

（3）在橋梁模板安裝階段，施工技術人員可以舊鉸縫底為入手點，逐層向上方鉆設自密實混凝土灌注孔。整體自密實混凝土灌注孔鉆設密度為3.2 m/個，孔徑為10.0 cm。需要注意的是，灌注孔應貫穿至混凝土橋面上方，以保證自密實混凝土灌注作業順利進行。在灌注孔鉆設完畢后，施工技術人員可選擇紅木板，將其加工成所需尺寸后，采用方條連接。隨后經鐵絲穿越自密實混凝土灌注孔，在鋼筋上進行模板安裝。在這個基礎上，為保證模板平整度，施工技術人員可在調整模板平面及角度的基礎上，使用混凝土預制墊塊及泡沫膠，固定鋼筋保護層厚度及模板邊緣空隙[3]。

（4）在鉸縫混凝土澆筑階段，施工技術人員可選擇塌落度為220.0 mm的C40自密實混凝土，利用150 m3/h攪拌機進行自密實混凝土攪拌，并嚴格控制砂石等原料質量。隨后施工技術人員可按混凝土拌合及運輸、混凝土澆筑的順序進行鉸縫混凝土澆筑作業。其中在混凝土拌合及運輸階段，應嚴格依據試驗操作規程和試驗室提供的配比單，進行拌合作業。在拌合站拌制出混凝土料后，可第一時間取樣送交實驗室，并依據設計要求，進行試塊制作。在確定試塊符合設計標準后，可利用混凝土運輸罐車，進行混凝土運輸作業。基于高速公路Ⅰ級橋梁強度、耐久性要求，應加強對混凝土密實度的控制。即在保證混凝土澆筑方法正確的前提下，進行正確的振搗作業。在混凝土振搗作業階段，可選擇插入式振搗器，從前期鉆設的灌注孔進行插入振搗，以避免振搗工藝應用不到位導致的模板偏移情況。需要注意的是，在混凝土灌注階段，應合理利用插入式振搗工藝，保證混凝土可充分地流動填充。同時在下一個灌注口混凝土冒出時，進行對應灌注口澆筑，并控制每一頂部預留10.0 cm高度。在混凝土凝結后，施工技術人員可使用SMA-13瀝青混凝土填補灌注口頂部，并將其壓實。此外，在混凝土灌注完成后，可封閉一個星期以上的交通。并配置專門的保養人員，保證養護期間路面的濕潤度。

2.2 加固施工要點分析

（1）在鉸縫加固方案實施期間，鋼筋加工安裝是非常重要的一個模塊。施工技術人員應嚴格依據現行標準規定，進行非預應力鋼筋的合理選擇，根據鋼筋種類、牌號、等級、生產廠家的差異，進行鋼筋的分批次存放。需要注意的是，在鋼筋分批次儲存期間，施工技術人員應定期抽取施工用鋼筋進行力學性能試驗，并在清除鋼筋油漬、銹蝕、漆皮的基礎上，進行成盤鋼筋、彎曲鋼筋的冷拉調直。一般Ⅰ級鋼筋冷拉率應在2.0%以下，而HRB335牌號鋼筋冷拉率應在1.0%以下[4]。

（2）在模板安裝及鉸縫混凝土澆筑施工階段，施工技術人員在混凝土拌合前應對拌合設備、配料設備進行檢查，并依據粗細集料含水量進行施工配合比設置，保證混凝土拌合物顏色一致，無內容物離析或泌水情況。同時在混凝土澆筑階段，施工技術人員應控制插入式振動器移動間距在振動器作用半徑的1.5倍以下，并保證插入式振動器與側模距離在8.0 cm左右，保證每一部位振動密實，混凝土表層平坦、泛漿。

（3）在鉸縫混凝土施工完畢后，施工技術人員應對鉸縫混凝土養護強度進行檢測。在確定鉸縫混凝土平面位置、頂面標高、節點聯系、縱向穩定性、橫向穩定性后，對加固后的橋梁中縫寬度、梁縫、預埋鋼筋位置、梁端線、臨孔邊梁順接情況、底板平整度、伸縮縫位置等進行逐一檢查。在確定各模塊檢查合格后，將機械設備及材料調離場地[5]。其中：加固后橋梁邊梁位置偏差應在±5.0 mm以下;橋幅寬度誤差應在±10.0 mm以下;伸縮縫寬度誤差應在±5.0 mm以下;橋梁邊梁中心線中縫寬度誤差應在±10.0 mm以下。

2.3 加固效果分析與評價

通過鉸縫加固處理，某橋梁主拱圈、橋墩剛度、承載力、受力狀態得到了有效的提升。經荷載試驗（見表1）可得出，加固后橋梁可滿足Ⅰ級公路設計載荷標準。該橋梁自加固后交付使用，截止至目前橋梁整體使用狀況良好，經檢測觀測車輛行駛中橋梁無異常振動聲響，且主拱肋、橋體間無泌水現象，同時箱梁梁底部出現的橫縱向裂縫、橋梁蓋板裂縫問題得到了有效的解決[6]。

由上述情況可知，利用鉸縫加固施工工藝，具有施工工期短、所占空間小、無構件變形風險、無多余構件結構荷載等優良特點。且利用“植筋、鋼筋綁扎+混凝土澆筑”的方式，可以促使加固體與原構件共同作用，在保證受力均勻的同時，也可以最大程度地提升橋梁構件承載能力，限制裂縫發展，最終提高公路橋梁構件剛度及抗裂能力。

3 結語

綜上所述，鉸縫加工技術是舊橋加固中的主要技術之一，其可以有效修補橋梁底部、側面裂縫，提高橋梁剛度及抗裂能力。因此，在高速公路橋梁修補作業開展過程中，工程管理人員可根據具體工程需求，選擇合理的橋面加固方法，加強鉸縫加工施工工藝的應用，保證舊橋修補效果。

參考文獻：

[1]劉順禮，李承輝.舊橋加固技術的研究與實踐[J].黑龍江交通科技，2017，40（2）：100，102.

[2]趙 強.碳纖維單向布加固混凝土技術在舊橋改建中的應用[J].科技尚品，2017（6）：21.

[3]唐 政.舊橋加固中體外預應力技術有效運用[J].建材與裝飾，2017（36）：253-254.

[4]劉 水.淺談舊橋改造施工組織與精細化管理[J].山東工業技術，2017（9）：285-286.

[5]韓玉利.碳纖維單向布加固混凝土技術在舊橋改建中的應用[J].中國科技投資，2017（17）：93.

[6]劉國慶.碳纖維復合材料在橋梁加固中的設計應用研究[J].交通世界（下旬刊），2017（3）：116-117.