危橋下部結構加固方法解析

王成偉

(蘭州新區現代農業投資集團有限公司，甘肅 蘭州 730300)

自改革開放以來，我國不斷加強公路橋梁建設，取得了巨大的成就，為經濟的發展提供了極大的支持。但隨著時代的發展，當前我國很多橋梁因為使用年份、施工材質以及施工技術等多方面因素的影響，逐漸成為危橋。這些危橋在使用過程中，極易發生垮塌事故，造成車輛和人員的重大傷亡。例如：2021年3月，江蘇省丹陽市導墅鎮老黃捻橋東側邊垮發生了坍塌事故，直接導致2人死亡、3人受傷，造成的影響十分惡劣。因此，我們一定要重視危橋的檢測和維修加固，采取先進的施工技術對其進行加固處理。

1 危橋及其成因分析

危橋是指橋梁在經過了較長時間的使用后，其主體結構逐漸被破壞，或者是存在著一些嚴重的缺陷，導致其存在著嚴重的安全隱患問題，不能滿足安全通車通行的需要。在長期應用消耗的情況下，橋梁主體結構受到一定程度的損耗與破壞，或者出現問題使其沒能達到車輛正常通行的標準，因此對車輛通行安全造成安全隱患。橋梁加固是從橋梁承載能力的角度進行分析，并對橋梁進行處理，從而提高橋梁的承載能力，經過危橋加固處理后恢復橋梁原有的承載能力，達到車輛正常通行的標準。在我國交通基礎建設事業中，橋梁是其重要的組成部分，對橋梁所在地的經濟、科技、文化以及社會發展起著十分重要的作用[1]。危橋的存在不但對經濟發展帶來了危害，同時還對城市的面貌和文明造成了巨大的影響。在進行危橋加固前需要做好相關準備工作，查閱危橋的地質鉆探勘察資料、施工圖紙、施工記錄、原設計的荷載標準及基礎埋置深度等。在現場對危橋下部結構的完整程度進行勘察，測量平面幾何尺寸的變形情況，掌握裂縫位置及具體尺寸，在條件允許的情況下需要對危橋進行橋梁荷載實驗，掌握橋梁當前的承載能力。而導致其出現的原因，大致可分為如下幾種。

首先是橋梁存在著“老齡化”現象。根據相關調查數據顯示，當前我國各地約有三分之一的橋梁都是上世紀五十年代到七十年代之間建成的，經過半個多世紀的運行，這些橋梁大都到了使用年限，加之長期以來部分農村地區，特別是林區地段的橋梁存在著較為嚴重的超負荷運轉現象，歷史欠帳多，導致當前這些地區的橋梁存在著較為嚴重的病害問題，成為了危橋。

其次是部分橋梁在設計時存在著設計缺陷。在不同的時代,受當時技術發展的局限，在設計和施工方面存在著一定的缺陷。例如，上世紀五、六十年代時修建的橋梁大都為少筋混凝土橋。到了八十年代，大都是預應力混凝土斜拉橋、中承式及下承式的吊桿拱橋。九十年代，又出現了大量的鋼筋混凝土和預應力混凝土的中、小跨徑橋梁。這些不同形式的橋梁，有的存在著構造、結構體系以及施工工藝方面的缺陷，有的在設計方面并不成熟，還有的存在著 耐久性設計問題以及施工質量的情況，因此逐漸成為了危橋。

再次是超限超載車輛通行的影響。上世紀九十年代，我國加快了城市化建設步伐，公路運輸行業獲得了快速發展，同時汽車工業也快速發展，交通流量迅速增長。與此同時，我國取消了二級公路及以下收費路的收費站，大量超限超載的車輛紛紛“回歸”到普通的干線公路以及農村公路上，導致這些路段的橋梁經常出現超限超載的車輛通行情況，病害問題日益嚴重，危橋數量急劇增多。

最后是后期養護工作不到位。從上世紀改革開放開始，我國十分重視公路交通體系的建設，大量的資金和技術力量都集中在高等級公路的建設方面，往往忽略了后期的養護工作，甚至還存在著“養路不養橋”的錯誤觀念。這種不良傾向，導致很多地方的橋梁因缺乏有效的養護而逐漸老化，存在著嚴重的病害問題，成為了危橋。

2 危橋下部結構加固的流程

基于上述原因，危橋加固已經成為我國未來較長時間內要面臨的問題。而危橋加固與普通的橋梁維修養護又不一樣，屬于兩個概念。因為橋梁維修養護工作是在正常的狀態下，對橋梁進行小規模的預防性的維修養護處理，而橋梁加固則是從橋梁的承載受力方面對其進行分析并處理的。在對危橋進行加固處理時，施工的流程為：危橋檢測→評估→選擇加固方案→施工并進行檢測。其中危橋檢測是全面了解要加固橋梁的實際情況，廣泛搜集相關的資料，并借助適宜的儀器設備，采集危橋的各方面參數，為危橋級別的確定及后續施工方案的選擇奠定基礎。而危橋評價則是根據收集的資料及檢測的結果，對該橋梁的使用性能、價值以及承載力進行評估。在合理評估的基礎上，就可以選擇危橋加固的方案。在這一環節，需要嚴格遵循“安全性”“合理性”“可行性”和“經濟性”的原則，選擇最優的加固方案，設計完加固方案后，就可以開展加固施工，并對施工質量進行檢測[2]。

2.1 危橋檢測

為了確保危橋的加固水平，需要對危橋進行有效的檢測工作，并結合危橋的相關數據信息，制定合理的危橋檢測方案。從而保證危橋的工作質量，避免后續應用中危橋的安全風險。具體的檢測中，首先要做好人員與設備的安排，確保檢測由相應的工作人員進行，并配合合理的檢測設備。檢測時，還要出具相應的檢測結果數據，由工作人員對危橋的級別進行界定。

2.2 危橋的評價

在經過有效的檢測之后，能夠獲取危橋的相應數據，在得到這些數據后，需要由工作人員結合這些數據，對危橋進行評價。具體的評價過程中，要對危橋的承載力、性能和利用價值等進行綜合評價。另外，還要對危橋的關鍵部位進行分析，觀察關鍵部位是否合格，如果存在病害，則要對病害進行分析、判斷病害是否會影響橋梁的安全，是否會導致安全事故。結合檢測得到的數據，對橋梁可能發生的意外事故進行研究，判斷意外事故的發生概率。之后，再對事故進行分析，并做好相應的預防措施，旨在提升橋梁的安全系數，降低風險。

2.3 合理的加固方案選擇

經過有效的檢測和評估，已經確認了橋梁的狀態，并需要進行有效的加固作業。為了確保加固的效果，則要對橋梁的加固方案進行研究，并對加固方案的可靠性、安全性和可行性等進行綜合分析，確保方案的選擇合理，避免方案選擇不合理導致加固效果不夠理想的問題。如下圖1所示，為某工程的危橋加固圖。

圖1 某橋梁工程加固的方式

2.4 加固施工與加固后的檢測

在選定加固方案后，則要進行有效的加固施工，實際的加固過程中，要做好技術交底，確保相關工作人員，明確加固的方案，并且能夠在施工過程中，按照加固的方案進行。除此之外，還要實施合理的質量控制，選擇質量合乎要求的材料，確保加固的質量。另外，加固作業之前，還要對施工設備進行檢查，確保設備能處于正常的工作狀態，降低安全隱患。最后，施工之后需要實施有效的加固后監測。主要是對施工后的部分進行檢測，例如，施工中使用了混凝土施工技術，所以檢測的主要目標就是混凝土，對混凝土進行檢測，確認混凝土的配合比符合要求，再對混凝土強度和硬度進行檢測，確保滿足施工需求，最終保證加固施工的質量，避免加固無法滿足施工需求的問題。

3 危橋下部結構加固常用的方法

下部結構加固法是對危橋進行加固處理時常用的方法之一。在實際運用中，主要是針對還可以正常使用，只是橋梁棱體破壞導致的主動土壓力主要由原橋臺承擔，而在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力則由框架結構承擔。針對這樣的橋梁，采用下部結構加固處理的措施，工作量相對較少，又不影響橋梁的正常使用。在對危橋進行下部結構加固時，施工的方法主要包括如下幾種。

3.1 擴大基礎加固法

擴大基礎加固法主要用于橋梁基礎較淺的危橋，這種淺基礎的危橋，因為自身基礎埋置較淺，在長期受河水沖刷下而逐漸被掏空，橋梁的引道也因為河水改道受到一定的沖刷，致使橋臺基礎被沖空而導致引道毀損。此外，也可能是因為橋梁的局部地基存在著軟弱地基問題，導致橋臺出現了不均勻的沉降現象，甚至引發橋臺開裂的問題。針對這些病害問題，在運用擴大基礎加固法時，首先應在上游河床上建立丁壩，同時使用漿砌片石的方式對河床進行鋪砌，并對橋臺基礎用木樁進行加固處理。在此基礎上，加強對地基強度的驗算，合理確定橋梁基礎擴大的底面積，進而按照施工計劃進行加固施工[3]。

3.2 增補樁基加固法

在對危橋進行加固處理時，如果該橋梁的墩臺基底存在著軟臥層，導致墩臺出現沉陷現象，應使用增補樁基加固法進行加固處理。在具體操作中，主要是在樁式基礎的周圍增加鉆孔樁，以有效提升基礎的承載力，確保墩臺基礎的穩定[4]。

3.3 鋼筋混凝土框架加固法

鋼筋混凝土框架加固法主要是針對危橋墩臺進行加固。在實際操作中，施工人員應在橋臺位置處鑿出牛腿位置，對于支撐梁、牛腿以及橫系梁而言，都可以通過澆筑混凝土使其形成平面支撐框架，從而對墩臺進行加固，提升橋梁的使用性能及年限。

3.4 鋼筋混凝土套箍加固法

鋼筋混凝土套箍加固法也是對危橋墩臺進行加固的方法，但常用于墩臺埋深較淺，或者是施工質量存在一定問題的危橋當中。因為這些危橋的橋臺往往存在著貫通裂縫，墩臺也存在著開裂的問題。因此，需要采用該方法予以加固。

3.5 高壓旋噴注漿加固法

高壓旋噴注漿加固法也是一種常用的加固方法。在具體運用中，施工人員應借助鉆機，將注漿管鉆入到注漿的位置，一邊以高壓流形式注入漿液，一邊旋轉并不斷向上提升，從而對土體造成沖擊破壞，并促使漿液與被打散的土層充分混合，待漿液凝固，就能形成強度較高且抗滲能力較強的固結體，從而有效加固地基[5]。

3.6 粘貼鋼板加固法與碳纖維加固法

粘貼鋼板加固法與碳纖維加固法也是對橋梁墩臺進行加固改造的有效方法。其中，碳纖維加固法主要是在橋梁墩臺表面利用高性能粘結劑粘貼高纖維布來增強構件的承載力，從而實現加固補強的目標。而粘貼鋼板加固法，則是對鋼筋混凝土橋梁的受力表面粘貼鋼板，讓其與結構物共同受力，從而提高梁的承載能力[6]。在對橋梁墩臺進行改造時可以應用粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法，以此增加墩臺的硬度，使墩臺的抗彎力、抗剪力增強。粘貼鋼板加固方法是將鋼板用粘貼劑粘貼在鋼筋混凝土結構物的受拉邊緣或薄弱之處，從而與結構物構成同一整體，以此提高橋梁的承載能力。如果應用錨栓將鋼板固定在橋梁上，則被稱為錨栓鋼板法。此時，可以選擇厚度較大的鋼板，將鋼板固定在受拉混凝土表面，能夠增加混凝土結構的硬度，避免產生裂縫。在施工時，可以根據設計要求對鋼板進行裁剪，有效提高粘貼鋼板構件的抗彎、抗壓及抗剪性能，如果受力不均勻，混凝土中也會出現應力集中的現象。此外，此種方法施工相對簡單，施工周期較短，不會影響到外部結構，加固費用相對較低，缺點在于粘貼劑的質量以及耐久性對加固效果產生直接影響。粘貼碳纖維加固技術是應用高性能的粘結劑，將碳纖維布粘貼在量體結構物的表面，在增加結構卸載時二者共同作用能夠提高構件的承載力，以此達到加固的作用。纖維復合材料的力學特點是應力應變量不受限制，由于碳纖維本身具有高強度、耐腐蝕、質量輕等物理性能優勢，并且施工周期短、速度快、粘貼質量控制性強，因此在危橋加固操作時是一項非常理想的方法。材料碳纖維加固法中粘貼材料的性能決定了碳纖維與混凝土能否共同發揮作用，因此要保證粘結材料具備足夠的強度與硬度，保證碳纖維與混凝土之間剪力的傳遞，同時達到理想的韌性，不會受混凝土開裂影響而造成粘結受影響。

4 結 語

總而言之，對危橋進行加固維修是一項比較復雜且系統的工作，對于不同類型橋梁的下部結構病害，施工企業應對其加強檢測，合理進行危橋評估，科學選擇下部結構加固的方案，然后進行施工并進行檢測，以保證加固的效果，恢復并提升橋梁的安全性能。