柳南高速公路洛維大橋維修加固與質量控制措施探討

摘要：文章結合柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴建項目洛維大橋維修加固的工程特點，根據現有橋梁病害情況，綜合利用加設體外縱向預應力鋼束加固、粘結鋼板加固、粘貼碳纖維布加固等方法，結合裂縫處理技術，提出適用于既有單箱式連續剛構橋梁和預應力T梁結構特點的維修加固方案，可有效提高橋梁承載力和耐久性，保證橋梁維修施工質量，為相似工程提供借鑒。

關鍵詞：高速公路;連續剛構橋梁;加固;裂縫;承載力

0 引言

隨著社會經濟的持續發展，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濟持續發展的需要。出現的病害大幅降低了橋梁的安全性和耐久性。在高速公路的改擴建項目中，需要通過技術改造或增強橋梁構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、體外預應力加固法、增大截面加固法。為保證橋梁的安全性與耐久性，我們應該正確地掌握加固時有關的荷載標準要求，以便確定橋梁維修加固技術方案。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。高速公路改擴建工程的橋梁加固通常是在不中斷交通的情況下同步進行的，所以采取合適的施工方案和質量控制措施，是保證橋梁維修加固質量必須要解決的問題。現根據工程實際病害，綜合利用已有加固技術，對現有橋梁進行加固，為各地區具有相似使用年限的橋梁提供一種較為有效的加固技術方案。

1 工程概況

柳州（鹿寨）至南寧高速公路改擴建項目洛維大橋建成于1998年，起點樁號為K1267+318.82，終點為K1268+016.82，總長698 m。主橋橋墩為雙肢薄壁墩，主梁單箱單室連續剛構（80 m+125 m+80 m）。先簡支后連續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、半幅通車的方式進行施工。

2 橋梁主要病害

隨著社會經濟的持續發展，車流量不斷增加，柳州洛維大橋經過近20年的運營，出現了一定程度的病害，直接降低了橋梁的安全性和耐久性。

2.1 橋面及護欄病害

橋面出現多處破損、露筋，部分區域呈現網狀裂紋;防撞墻存在多處露筋且銹蝕嚴重，車輛擦痕較多;伸縮縫均被雜物填塞，部分伸縮縫存在老化、斷裂的現象，導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

懸吊人行橋經多年使用，外露鋼結構涂層老化，部分涂層剝落、鋼結構銹蝕，兩側欄桿存在損壞、丟失情況，部分吊桿銹蝕嚴重，對整體結構的安全帶來隱患，橋面個別部位存在開裂破損、崩裂等病害。

2.3 主橋剛構箱梁和引橋預應力T梁病害

2.3.1 主橋連續剛構箱梁

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

（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，已補強裂縫存在再次開裂的情況，頂板底面裂縫也有不斷擴大的發展趨勢，裂縫最大寬度為0.2 mm。

2.3.2 預應力T梁

全橋共有156片T梁，有21條裂縫，其中有11條超限裂縫，均分布于南寧岸側引橋，且絕大部分超限裂縫位于預應力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）加設體外縱向預應力鋼束加固

在箱梁體內部增加梁體外部縱向成品預應力鋼束，降低腹板主拉應力，控制裂縫寬度進一步加大，提高橋梁承載能力，達到公路-Ⅰ級標準，增加橋梁安全儲備。

（2）粘貼鋼板加固

根據橋梁腹板斜向開裂的發展趨勢和分布情況，進行粘貼鋼板方案的設計，降低剪應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發展。

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 橋面劃施交通標線

對于裝配式T梁，按照常規計算模式，即采用橫向分布系數分配后期恒載與活載，分別按邊梁和中梁進行計算，原結構邊梁承載能力稍顯不足，需進行處理。

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不大于計算橫向分布系數，這也是引橋邊梁至今實際病害較少的原因。經過計算分析可知，引橋邊梁通過設置交通管制標線以減小邊梁的橫向分布系數，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，應進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，根據嚴重程度，分別采用壓漿法和封閉法進行裂縫修補。裂縫修補的方案詳見表1。

3.3.2 蜂窩、麻面、空洞的處理

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

3.3.3 混凝土掉塊、露筋（鋼板）的處理

把損壞的保護層鑿除和洗刷吹凈，并對鋼筋或鋼板上的銹跡進行清除。如橋梁混凝土被損壞的面積不大，使用環氧砂漿修復;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。

4 工程施工質量控制

4.1 施工質量管理

加固工程本身為橋梁修復工程，其工程質量必須得到確保才能達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、體外預應力等分項工程施工成立QC小組，以預防為主，對工、料、機、法、環全過程進行控制，以確保各個分部分項的工程質量。

4.2 體外預應力施工技術

成品索發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，才能使用標定過的張拉設備進行張拉。必須嚴格按照設計的張拉程序進行張拉，保證成品索張拉力達到設計標準值，并對張拉數值進行準確記錄，確保成品索張拉達到設計要求。

洛維大橋體采用成品索作為設施體外縱向預應力的鋼束進行加固，其施工流程如圖1所示。

4.3 粘貼鋼板施工技術

鋼板與混凝土的粘貼質量效果，是粘貼鋼板進行橋梁維修加固施工的質量控制關健。在進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，確保灌注質量，保證鋼板與混凝土粘貼牢固。粘貼完成后，應檢查其有效粘貼面積。若粘貼鋼板粘貼空鼓面積>5%，應做剝下處置后再次進行粘貼。其施工流程如圖2所示。

4.4 粘貼碳纖維施工技術

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致質量缺陷。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量，嚴格按設計要求對膠液進行調配，確保粘貼質量。其施工流程如圖3所示。

4.5 支座更換施工技術

采用整體同步頂升技術，在對支座進行更換或處置施工時，應避免局部應力過大造成梁體損壞。在蓋梁側面設置頂升平臺，千斤頂應均勻布置在梁底，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 工程質量評定

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

5.2 工程加固效果

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

6 結語

目前國內針對橋梁的加固方法與技術方面的實踐經驗較多，本文從既有單箱式連續剛構橋梁和預應力T梁結構特點出發，通過對柳南高速公路洛維大橋的實際病害進行分析，針對不同病害特點，采取以下不同方法進行處理：在箱梁體內部增加梁體外部縱向成品預應力鋼束;在橋梁腹板斜向開裂處粘貼鋼板，降低剪應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;在頂板底面根據裂縫寬度選擇壓漿法或封閉法。并根據實際施工操作流程，提出可操作性強的施工流程和工藝。最后通過相應的工程質量評定方法標準，檢驗確定實際施工效果。

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

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[6]G F80/1-2017，公路工程質量檢驗評定標準[S].

作者簡介：賴超華（1986—），工程師，主要從事高速公路運營養護管理工作。