危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固方案研究

羅勤華

（佛山市禪城區(qū)公路交通發(fā)展中心，廣東佛山528000）

0 引言

危舊橋梁主要是指橋梁建筑在經(jīng)過長周期的使用后出現(xiàn)了15%以上的結(jié)構(gòu)損傷，并且橋梁使用耐久性、承載強度、穩(wěn)定性都有著較大程度的衰減。依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷程度不同，可以將危舊橋梁分為以下三種類別，即初級危舊橋梁（損傷程度在15%～30%之間），不影響橋梁整體的功能性質(zhì)發(fā)揮，局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較小的損傷，但是有不斷擴大的風(fēng)險；中級危舊橋梁（損傷程度控制在30%～60%之間），橋梁出現(xiàn)了較為明顯、肉眼可見的受損脫落、斷裂等形式，在強度和穩(wěn)定性方面有5%左右的衰減；高級危舊橋梁（損傷程度控制在50%以上），該類型橋梁整體基本無法正常使用，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較為強烈的變形、斷裂，承載強度嚴重不足。針對危舊橋梁開展的后續(xù)維護加固具有十分明顯的現(xiàn)實意義，能夠為城市交通的穩(wěn)定性提供重要支持。

1 危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固的重要性

公路橋梁在使用一段時間以后，外界車輛行駛帶來的負荷影響以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量上的缺陷，使橋梁外表出現(xiàn)了斷裂和下沉的情況，大大降低了公路橋梁的承載能力，還會給行駛車輛帶來危險。所以要對危舊橋梁進行定期養(yǎng)護維修和加固，增長橋梁的使用壽命，確保行駛車輛的安全。使用中的危舊公路橋梁如果不及時維修加固，不僅對橋梁的美觀產(chǎn)生影響，還會使橋梁的使用壽命縮短，無形中為后期公路橋梁的維修加固工作增加了一定的難度。因此要及時地對危舊公路橋梁進行維修和加固，使其在使用過程中能夠安全承載運行車輛的重量。要想橋梁的使用壽命更長，最關(guān)鍵的就是要增加橋梁機構(gòu)的安全性和提高內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2 危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固特點分析

當前，我國在進行危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固的過程中具有兩大特點：一是維修的難度。新的橋梁在竣工后必定會對周圍的環(huán)境造成污染，橋梁附近的居民生活也會在一定程度上加大橋梁的污染度，這樣就會給危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固帶來一定的難度。另外，如果橋梁內(nèi)部的排水管道因為某種原因無法正常排水，會導(dǎo)致橋梁內(nèi)部大量積水腐蝕橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)，給車輛的正常通行帶來影響，嚴重時會造成大規(guī)模的交通事故。二是因為多種因素影響，對于危舊橋梁沒有及時進行養(yǎng)護維修和加固，給車輛通行造成阻礙。再加上公路橋梁長期受超負荷的車輛碾壓，橋梁表面會出現(xiàn)斷裂和塌陷的現(xiàn)象，而且每個公路橋梁都比較長，如果車輛不能正常通行，會造成擁堵現(xiàn)象，甚至發(fā)生交通事故。

3 危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固方案內(nèi)容介紹

為了確保橋梁的使用安全性及耐久性，就需要針對承載強度不足或者結(jié)構(gòu)受損的危舊橋梁進行針對性的養(yǎng)護維修加固處理。橋梁開展養(yǎng)護維修加固一般需要以防治結(jié)合、預(yù)防為主作為主要方針，可以分為一般性維修和結(jié)構(gòu)性加固兩個方面。一般性維修主要是針對橋梁結(jié)構(gòu)的周期性外觀檢查，對其中存在的影響穩(wěn)定性的因素進行一般性維修處理；結(jié)構(gòu)性加固則是開展全面的橋梁檢測工作，對其中影響承載強度和穩(wěn)定性的損傷病害（伸縮縫堵塞、鋪裝脫落、排水堵塞等）進行及時修復(fù)，并且開展定期的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形計算，對其發(fā)展趨勢進行預(yù)判，在考慮經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境等綜合因素后確定加固維修方案。

3.1 規(guī)劃階段

橋梁養(yǎng)護維修加固工作包含較多內(nèi)容，可以分為前期的橋梁檢測和后續(xù)的維修加固。橋梁檢測工作的開展則可以分為規(guī)劃階段、實測階段、分析階段。規(guī)劃階段是整個檢測工作開展的必要前提，技術(shù)人員需要收集關(guān)于橋梁施工建設(shè)和后續(xù)運營周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)資料，如可行性研究報告、施工方案、項目建議書、設(shè)計圖紙、竣工驗收檔案資料、維修經(jīng)歷等，進而根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)進行檢測方案的編制，檢測方案需要包含檢測點的定位、儀器儀表的選取、檢測項目、行車方案的制定及內(nèi)力計算，規(guī)劃階段的工作是整個項目的貫穿內(nèi)容，決定了后續(xù)工作的質(zhì)量[1]。

3.2 實測階段

實測階段的工作是中心內(nèi)容，基于規(guī)劃階段的檢測方案開展工作，例如：采取化學(xué)試劑開展橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的碳化深度測定；采取掃描設(shè)備開展鋼筋保護層厚度的測定；采取回彈以測定橋梁結(jié)構(gòu)的強度、模量；采取動載試驗進行橋梁結(jié)構(gòu)的阻尼比、固有頻率、動力沖擊系數(shù)、振型等重要參數(shù)的測定，并且判斷結(jié)構(gòu)的行車性能和剛度穩(wěn)定性；采取靜載試驗進行橋梁結(jié)構(gòu)的位移、裂縫、極限應(yīng)力等參數(shù)的測定，以此評估橋梁結(jié)構(gòu)的靜態(tài)使用性質(zhì)。在開展荷載試驗時，動靜載的施加要做到逐級緩慢進行，并且要保證橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載能力。

3.3 分析階段

分析階段是前期工作的最后一個環(huán)節(jié)，分析階段提供的檢測數(shù)據(jù)報告是養(yǎng)護維修工作的重要支撐，一般需要經(jīng)過現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集才能夠得到相關(guān)結(jié)論。數(shù)據(jù)的規(guī)律性和條理性極容易受到人為原因、天氣原因、偶然誤差等的影響，對橋梁全方位健康狀況的評判造成了較大的阻礙，此時需要采取數(shù)據(jù)回歸分析方法（二分法、牛頓法、雅克比法等）進行數(shù)據(jù)的去偽存真。實驗檢測報告的編制要遵循有關(guān)技術(shù)規(guī)范。維修加固需要依據(jù)檢測結(jié)果對危舊橋梁的使用功能是否滿足相關(guān)技術(shù)要求進行評估，對損傷嚴重的結(jié)構(gòu)要做出適當?shù)募庸烫幚矸桨浮?/p>

4 工程概況

4.1 工程介紹

某市2005年建設(shè)了一座特大公鐵兩用橋，至今已經(jīng)運行了16年，其建設(shè)起點里程為K554，終點里程為K12+554。該橋北岸引橋20 跨，南岸引橋62 跨，計算跨徑為32m，引橋結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁；主橋結(jié)構(gòu)為鋼桁架，共6 跨，計算跨徑為100m；橋梁全長為3200m，其中橋面寬度達到15m，兩側(cè)人行道寬度為1.5m，人行道凈寬為1.2m。直徑為1.3m 的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)被應(yīng)用于正橋結(jié)構(gòu)，引橋則根據(jù)施工地質(zhì)的不同而采取直徑為55cm 的鋼管混凝土管樁和直徑為1.3m 的鉆孔灌注樁，并且采取剛架式墩。

4.2 損傷病害

經(jīng)過對橋梁結(jié)構(gòu)的外觀進行現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)橋面存在較多的橫向、縱向裂縫。主橋橋面裂縫數(shù)量多于引橋，且集中于行車道板塊拼接位置，不少裂縫已經(jīng)呈現(xiàn)貫通形式，如圖1所示；主橋第3 跨橋面距離2 號墩30cm 位置處，存在較為明顯的橋面結(jié)構(gòu)混凝土脫落現(xiàn)象，如圖2所示；主橋第5 跨距離4 號墩10cm 位置處，存在明顯的沉陷網(wǎng)裂，如圖3所示；另外，橋面結(jié)構(gòu)泄水孔、伸縮縫存在堵塞，如圖4所示。人行道伸縮縫材料橡膠條發(fā)生較大變形，且人行道板塊存在露筋現(xiàn)象，護欄位置存在擠壓破損，部分立柱柱帽松動缺失。主橋外側(cè)板塊無法直接進行觀測，其行車道板塊存在較為明顯的病害，橫向裂縫較為集中，且數(shù)量多達2000 多條，存在明顯的滲水現(xiàn)象，裂縫寬度普遍在0.2～0.6mm 之間[2]。

圖1 貫通裂縫圖

圖2 混凝土脫落

圖3 網(wǎng)裂

圖4 伸縮縫堵塞

5 危舊橋梁養(yǎng)護維修與加固方案分析

5.1 配筋加固及增大截面

該方法主要是增大結(jié)構(gòu)的配筋率及截面面積來提升危舊橋梁的穩(wěn)定性、剛度、強度等指標，主要在病害位置處的T 梁側(cè)底面增多主筋，提升截面高度，優(yōu)化T梁的承載能力，該加固處理技術(shù)幾乎不需要考慮后續(xù)的周期性維護，而且經(jīng)濟成本較為低廉；但是截面增大處理需要在T 梁底部開展工作，具備較大的施工操作復(fù)雜性，且施工混凝土質(zhì)量難以得到有效控制。

5.2 粘貼鋼板加固法

粘貼鋼板加固法是在橋梁結(jié)構(gòu)受損面清洗干凈之后，采取強效化學(xué)膠粘劑、錨栓等將鋼板粘貼于橋梁上，繼而使橋梁薄弱結(jié)構(gòu)和鋼板形成一個整體，達到強度、穩(wěn)定性、剛度等指標優(yōu)化的目的。鋼板粘貼的位置一般在T 梁外露兩側(cè)或者T 梁底部，技術(shù)人員在施工前根據(jù)T 梁結(jié)構(gòu)開裂強度來換算需要的鋼板數(shù)量，采取的鋼板厚度一般控制在5～8mm，鋼板需要沿著橋梁結(jié)構(gòu)開裂范圍加固，可適當延長2～5cm。鋼板粘貼方式可以分為間隔粘貼、分段粘貼、接頭處搭接等，且多采用預(yù)制型鋼板。在粘貼過程中，鋼板和基層結(jié)合面需要均勻涂刷環(huán)氧樹脂材料打底，并且在鋼板上鋪一層水泥砂漿，然后迅速將鋼板和基層進行貼壓，如果基層和鋼板之間存在孔隙結(jié)構(gòu)，則需要快速填充膠粘料。粘貼鋼板加固法技術(shù)可靠，且?guī)缀醪挥绊慣 梁既有尺寸，適合用于短期的橋梁結(jié)構(gòu)加固處理。

5.3 橋面補強層加固

該方法需要將原來的橋面鋪裝全部予以鑿毛處理，并且進行混凝土補強工作，來有效擴增T 梁的縱向強度和荷載適應(yīng)能力。橋面補強層加固處理需要確保主橋T 梁內(nèi)部的配筋率足夠且整體性能穩(wěn)定，但是在進行原橋面鋪裝鑿除過程中，主要是采取人工作業(yè)完成，較少依賴機械化施工，這就造成了人工成本的增加及施工工期的延長，也容易對主梁結(jié)構(gòu)的完整性造成危害。該方法施工流程如下：首先拆除橋面結(jié)構(gòu)破損薄弱部位，換上C10 級干混凝土填料；繼而進行20cm 厚度C40 級防水混凝土澆筑處理，對已經(jīng)破壞的扶手欄桿予以及時更換，這有助于實現(xiàn)整體T 梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和防水。

5.4 加強結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性

為了使橋梁基礎(chǔ)更具有安全穩(wěn)固性，需要橋梁養(yǎng)護人員對公路橋梁的基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)以及當?shù)氐乃|(zhì)和建筑物的分布特點有全面的了解和掌握，并且根據(jù)實際基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)運用最適合的養(yǎng)護維修與加固方案進行施工，在施工材料上一定要符合使用標準，尤其是對各方面都不達標的橋梁基礎(chǔ)進行維修與加固時，要從根本上加強橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)固性。施工單位要對施工材料的質(zhì)量嚴格把控，選擇可信賴的廠家進行材料選購，并綜合進行檢驗，只有符合使用標準、質(zhì)量達標的材料才可以進入施工現(xiàn)場。對于進場的鋼筋材料，要及時涂抹保護層，降低鋼筋的氧化性。對于橋梁使用的混凝土，要嚴格按照合適的比例均勻地進行攪拌。在進行橋梁工程澆筑混凝土的過程中，要采用分層澆筑法和分層振搗法，確保不會出現(xiàn)漏振的情況。除此之外，在危舊橋梁工程中，影響最大的就是橋梁上部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性，直接關(guān)系到道路的正常使用，所以，要對危舊橋梁的表面結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的改造。在對危舊橋梁表面結(jié)構(gòu)進行改造時，最主要的就是對橋梁的承載力進行精細的計算，并做出相應(yīng)的設(shè)計方案。除此之外，施工人員在進行危舊橋梁表面結(jié)構(gòu)改造時，要從橋臺結(jié)構(gòu)開始科學(xué)地改造，以增加橋梁的承載重量，使危舊橋梁在使用中更具有安全性和可靠性。

5.5 維修養(yǎng)護專業(yè)性

橋梁在使用過程中，難免會出現(xiàn)很多問題，如果得不到及時處理，會給后期維修加固工作增加難度，也增加了一定的成本。所以，施工單位要安排具有專業(yè)技能的維修人員進行定期的維修和養(yǎng)護，對于公路的特征要了如指掌，并能針對特征給出相應(yīng)的評定，對于重要的結(jié)構(gòu)部分要著重檢驗，確保公路橋梁的安全性和可靠性。相對來說，對危舊橋梁的維修和加固工作比較困難，這就要求養(yǎng)護人員必須具有很強的專業(yè)技能，所以施工單位要建立一個具有超強專業(yè)技能以及豐富經(jīng)驗的專家級養(yǎng)護團隊，能根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特征制定出相對應(yīng)的科學(xué)的維修加固方案。另外，橋梁養(yǎng)護人員有義務(wù)隨時上報橋梁養(yǎng)護維修加固情況。危舊橋梁的破損程度隨著當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展速度有所不同，施工單位要為橋梁的養(yǎng)護和維修加固做好資金保障，這樣才能增加橋梁的使用壽命，更好地促進經(jīng)濟的發(fā)展。

6 結(jié)語

公路危舊橋梁是當前交通基礎(chǔ)設(shè)施的重點隱患，對其開展檢測和維修加固是極其重要的內(nèi)容，技術(shù)人員需要周期性地對一些使用功能重大、使用年限較長的橋梁進行檢查，一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷病害，就需要制定針對性的加固處理方案進行風(fēng)險的規(guī)避，加固措施需要綜合考慮經(jīng)濟成本和環(huán)境的影響，也可以適當引入國外先進技術(shù)、設(shè)備、經(jīng)驗來優(yōu)化既有手段，最終促進公路橋梁事業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展。