橋梁病害整治及加固施工探究

孫奇云

中鐵二十五局集團(tuán)第一工程有限公司 廣東 廣州 510000

1 工程概況

白臘寨2號(hào)四線大橋，橋上為四線過(guò)渡至三線，道岔區(qū)及中間正線采用無(wú)砟軌道，站線采用有砟軌道。中心里程DK394+552，孔跨布置為：1×24m簡(jiǎn)支箱梁+1×32簡(jiǎn)支箱梁+（6×32）m變寬預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全長(zhǎng)265.28m；橋高約36m，最大墩高21m。如圖1。橋址區(qū)處于西洋河右岸，地形起伏大，自然橫坡20°～50°，橫向沖溝發(fā)育。線路橫跨兩條“V”字形沖溝，兩沖溝在平面圖上呈“Y”字形，在線路的右側(cè)約180m交匯。地面多被第四系坡殘積粘性土覆蓋，植被為喬木和灌木。橋址區(qū)兩條沖溝呈“Y”字形；與線路小角度相交的董堡—那桑圩正斷層傾向線路右側(cè)（山外側(cè)），斷層面傾角50°～75°，大于斜坡坡度（20°～42°）；巖層傾向線路左側(cè)（山體內(nèi)側(cè)），屬切層坡。斜坡整體穩(wěn)定性較好。勘察期間未見(jiàn)橋址范圍山體有滑坡、溜坍等不良地質(zhì)現(xiàn)象，如圖1。

2 橋梁病害成因與分類

橋梁病害的成因多種多樣，主要包括以下幾個(gè)方面：1、自然因素：自然因素是橋梁病害形成的重要原因之一。例如，氣候變化引起的溫度變化、風(fēng)、雨等自然力的作用會(huì)導(dǎo)致橋梁材料的膨脹、收縮和腐蝕。地震、洪水等自然災(zāi)害也會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。2、人為因素：人為因素是導(dǎo)致橋梁病害的另一個(gè)重要原因。錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)、施工不合規(guī)范、材料質(zhì)量問(wèn)題、過(guò)載運(yùn)輸?shù)热藶樾袨槎伎赡芤l(fā)橋梁的病害問(wèn)題。3、使用磨損：橋梁長(zhǎng)期使用和頻繁的交通荷載會(huì)導(dǎo)致橋梁的疲勞破壞、結(jié)構(gòu)變形和表面磨損等問(wèn)題。同時(shí)，車輛的振動(dòng)和震蕩也會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成損傷。

白蠟寨2#四線大橋病害情況為：（1）3號(hào)墩3號(hào)（從左至右第三個(gè)）支座上板右側(cè)梁底混凝土局部掉皮；（2）3號(hào)墩3號(hào)支座大里程側(cè)上、下鋼板防腐漆脫落，支座灌漿層邊角處開(kāi)裂，如圖2；（3）3號(hào)墩上方梁部底面出現(xiàn)3道表面裂紋，裂紋沿箱梁底板底面橫向發(fā)育，靠山側(cè)中間一道裂紋高度方向上延至底板頂附近，靠西洋河側(cè)3道裂紋高度方向均上延至底板頂附近；（4）連續(xù)梁所有支座均未安裝防塵罩；（5）其余支座及梁體未見(jiàn)明顯異常；（6）橋梁左側(cè)邊坡坡面骨架護(hù)坡、平臺(tái)完好，橋梁橋墩及左側(cè)排水溝完好，未見(jiàn)開(kāi)裂等變形跡象，排水溝左側(cè)有新的小沖溝。防護(hù)樁上端右側(cè)局部懸空；（7）4號(hào)墩右側(cè)與防護(hù)樁之間邊坡抹面脫落，部分坡面已發(fā)生坍塌。橋梁右側(cè)兩條支溝已經(jīng)鋪砌，部分溝槽堵塞、破損。

圖2 3號(hào)支座處梁底板底混凝土表層局部掉皮

根據(jù)橋梁病害的不同特點(diǎn)和危害程度，可以將其分為以下幾類：1、混凝土病害：混凝土病害是橋梁中常見(jiàn)的問(wèn)題之一，包括混凝土龜裂、腐蝕、碳化、空鼓等。這些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降，進(jìn)而影響橋梁的使用壽命。2、鋼結(jié)構(gòu)病害：橋梁中的鋼結(jié)構(gòu)也容易受到腐蝕、疲勞和變形等問(wèn)題的影響。例如，鋼梁的銹蝕會(huì)降低承載能力，鋼柱的疲勞會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。3、墩臺(tái)病害：墩臺(tái)是橋梁承重部分的支撐結(jié)構(gòu)，容易受到地震、沖刷和水位變化等因素的影響。墩臺(tái)的沉降、傾斜和開(kāi)裂都會(huì)對(duì)橋梁的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生不良影響。4、橋面系病害：橋面系包括橋面鋪裝、防護(hù)欄桿等，其病害主要包括裂縫、脫落、磨損等，這些問(wèn)題會(huì)影響橋梁的行車平穩(wěn)性和行車安全。

3 橋梁加固方法及施工技術(shù)

橋梁病害整治與加固施工是保障橋梁安全和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。常見(jiàn)的橋梁加固方法包括以下幾種：1、梁體加固：梁體加固是針對(duì)橋梁梁體的病害問(wèn)題進(jìn)行的加固措施。常見(jiàn)的梁體加固方法有添加剪力連接、加固鋼板、碳纖維增強(qiáng)材料等。施工技術(shù)包括梁體清理、表面處理、加固材料的施工和固化等。2、墩臺(tái)加固：墩臺(tái)加固是針對(duì)橋梁墩臺(tái)的病害問(wèn)題進(jìn)行的加固措施。常見(jiàn)的墩臺(tái)加固方法包括加固梁、加固支座、加固墩身等。施工技術(shù)包括墩臺(tái)清理、裂縫修補(bǔ)、加固構(gòu)件的施工和連接等。3、橋面系加固：橋面系加固是針對(duì)橋面系的病害問(wèn)題進(jìn)行的加固措施。常見(jiàn)的橋面系加固方法有鋪裝修復(fù)、防水層加固、防護(hù)欄桿修復(fù)等。施工技術(shù)包括舊材料清理、新材料的施工和固化等。4、基礎(chǔ)加固：基礎(chǔ)加固是針對(duì)橋梁基礎(chǔ)的病害問(wèn)題進(jìn)行的加固措施。常見(jiàn)的基礎(chǔ)加固方法包括增加基礎(chǔ)承載面積、加固樁基等。施工技術(shù)包括土方開(kāi)挖、基礎(chǔ)處理、加固材料的施工和固化等[1]。

在進(jìn)行橋梁加固施工時(shí)，需要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)：1、施工前的調(diào)查與評(píng)估：在進(jìn)行加固施工之前，需要對(duì)橋梁的病害問(wèn)題進(jìn)行全面調(diào)查和評(píng)估，明確加固的重點(diǎn)和難點(diǎn)，確定合理的施工方案和措施。2、施工材料的選擇與優(yōu)化：根據(jù)橋梁的具體情況和病害類型，選擇合適的加固材料，并進(jìn)行材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保施工質(zhì)量和效果[2]。3、施工過(guò)程的控制與監(jiān)督：在施工過(guò)程中，需要進(jìn)行嚴(yán)格的施工控制和監(jiān)督，確保施工工藝和質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵要點(diǎn)包括施工工序的合理安排、施工方案的執(zhí)行、材料的正確使用、施工質(zhì)量的檢查和監(jiān)測(cè)等。同時(shí)，加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，確保施工人員的安全和施工過(guò)程的順利進(jìn)行。4、施工技術(shù)的熟練運(yùn)用：橋梁加固施工需要熟練掌握各種加固技術(shù)和施工工藝。施工人員應(yīng)具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠熟練運(yùn)用各種施工工具和設(shè)備，保證施工質(zhì)量和進(jìn)度。5、質(zhì)量控制與驗(yàn)收：在施工完成后，需要進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收和評(píng)估。通過(guò)對(duì)加固效果的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，確保橋梁的安全性和使用壽命得到有效提升。

4 橋梁病害整治與加固施工的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 新材料的應(yīng)用

新材料的應(yīng)用是橋梁病害整治與加固領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。隨著科技的不斷進(jìn)步和材料科學(xué)的發(fā)展，新材料在橋梁工程中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，為橋梁病害整治與加固提供了更多的選擇和可能性。高性能混凝土是一種具有出色性能的新型建筑材料，其抗壓強(qiáng)度、耐久性和抗裂性能優(yōu)于傳統(tǒng)混凝土。在橋梁病害整治與加固中，高性能混凝土可以用于替換老化或病害嚴(yán)重的混凝土結(jié)構(gòu)，提高橋梁的承載能力和抗震性能。納米材料是一種具有特殊物理、化學(xué)和力學(xué)性能的材料，其顆粒尺寸在納米級(jí)別。納米材料的應(yīng)用可以改善橋梁的材料性能，例如使用納米材料改善混凝土的抗?jié)B性、提高鋼材的抗腐蝕性能等[3]。此外，納米材料還可以用于制備高強(qiáng)度、高韌性的復(fù)合材料，增強(qiáng)橋梁的承載能力和抗震能力。聚合物材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于橋梁病害整治與加固中。例如，聚合物纖維可以用于增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)，提高橋梁的抗拉強(qiáng)度和抗裂性能。聚合物涂層可以用于防水、防腐蝕，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。除了上述材料，還有許多新材料在橋梁病害整治與加固中有著廣泛應(yīng)用。例如，高性能鋼材、復(fù)合材料、玻璃纖維增強(qiáng)材料等。這些新材料的應(yīng)用可以提高橋梁的耐久性、抗震性和安全性，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。然而新材料的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)。首先是材料成本的問(wèn)題，一些新材料的成本相對(duì)較高，對(duì)工程造價(jià)有一定影響。其次是材料的長(zhǎng)期性能和可靠性需要進(jìn)一步驗(yàn)證，需要進(jìn)行充分的實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。此外，新材料的生產(chǎn)、加工和施工技術(shù)也需要不斷完善，以確保正確應(yīng)用于橋梁工程。

4.2 智能監(jiān)測(cè)與維護(hù)

隨著傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，橋梁的智能監(jiān)測(cè)與維護(hù)將成為未來(lái)的發(fā)展方向。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和病害情況，可以及時(shí)采取相應(yīng)的維護(hù)和加固措施，提高橋梁的安全性和可持續(xù)發(fā)展能力。傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)橋梁智能監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。通過(guò)在橋梁結(jié)構(gòu)上布置傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁的結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)力、振動(dòng)等參數(shù)。傳感器可以采集大量的數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心。這些數(shù)據(jù)可以用于評(píng)估橋梁的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的異常變化和病害問(wèn)題。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過(guò)建立橋梁的數(shù)字模型和數(shù)據(jù)分析算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警和診斷。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，可以識(shí)別出潛在的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，提前采取維護(hù)和加固措施，避免事故發(fā)生。智能監(jiān)測(cè)與維護(hù)的好處顯而易見(jiàn)。首先，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握橋梁的健康狀態(tài)，提前預(yù)警和處理潛在的病害問(wèn)題，提高橋梁的安全性和可靠性。其次，它可以提高維護(hù)的效率和準(zhǔn)確性，避免無(wú)效的維護(hù)和浪費(fèi)資源。另外，智能監(jiān)測(cè)與維護(hù)還可以為橋梁的管理和養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃和資源分配。然而智能監(jiān)測(cè)與維護(hù)也面臨一些挑戰(zhàn)。首先是技術(shù)挑戰(zhàn)，包括傳感器的可靠性、數(shù)據(jù)處理和分析的復(fù)雜性等。其次是數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的問(wèn)題，保護(hù)橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的安全和隱私是一個(gè)重要的任務(wù)。此外，智能監(jiān)測(cè)與維護(hù)還需要解決成本問(wèn)題，包括傳感器的安裝和維護(hù)成本，數(shù)據(jù)處理和分析的成本等。

4.3 可持續(xù)發(fā)展與環(huán)保要求

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)并降低對(duì)環(huán)境的影響，需要在選擇材料和施工工藝時(shí)注重環(huán)保要求。首先，在材料選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮環(huán)保性能。選擇符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的材料，如環(huán)保型混凝土、可回收材料和綠色建筑材料等，可以減少對(duì)環(huán)境的污染。環(huán)保型混凝土采用環(huán)保添加劑和替代材料，減少水泥用量，降低二氧化碳排放。使用可回收材料，如再生鋼材、再生聚合物等，可以減少資源消耗和廢棄物產(chǎn)生。綠色建筑材料具有低碳排放、可再生和可降解等特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境影響較小。其次，在施工工藝上應(yīng)注重環(huán)保要求。合理規(guī)劃施工過(guò)程，減少對(duì)土壤、水源和大氣的污染。嚴(yán)格控制施工廢棄物的排放和處理，采用合適的處理措施，如分類回收、資源化利用和安全處置。減少施工對(duì)周圍環(huán)境的噪聲和振動(dòng)影響，保護(hù)周邊居民的生活環(huán)境。此外，橋梁病害整治與加固施工還可以借助可再生能源和節(jié)能技術(shù)，降低能源消耗和碳排放。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。合理設(shè)計(jì)施工工藝和流程，減少能源浪費(fèi)，提高施工效率。通過(guò)注重環(huán)保要求和可持續(xù)發(fā)展，橋梁病害整治與加固施工可以更好地保護(hù)環(huán)境和資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，環(huán)保施工也有助于提高工程形象和社會(huì)認(rèn)可度，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展理念在橋梁工程中的應(yīng)用。然而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求也面臨一些挑戰(zhàn)。首先是技術(shù)和成本的問(wèn)題。環(huán)保材料和技術(shù)往往比傳統(tǒng)材料和技術(shù)更昂貴，需要進(jìn)一步降低成本，提高可行性。其次是管理和監(jiān)督的挑戰(zhàn)，需要建立健全的環(huán)境管理體系和監(jiān)測(cè)機(jī)制，確保環(huán)保要求的落實(shí)和執(zhí)行。

4.4 多學(xué)科綜合應(yīng)用

橋梁病害整治與加固是一個(gè)復(fù)雜的工程領(lǐng)域，涉及到結(jié)構(gòu)工程、材料科學(xué)、土木工程、機(jī)械工程等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)。在實(shí)踐中，多學(xué)科綜合應(yīng)用是推動(dòng)橋梁病害整治與加固的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的關(guān)鍵。首先，多學(xué)科綜合應(yīng)用可以拓寬解決問(wèn)題的思路。不同學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)可以相互補(bǔ)充和借鑒，為橋梁病害整治與加固提供更多的解決方案。例如，結(jié)構(gòu)工程師可以提供橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析和設(shè)計(jì)，材料科學(xué)家可以研發(fā)更耐久的材料，土木工程師可以優(yōu)化施工方案，機(jī)械工程師可以設(shè)計(jì)加固設(shè)備和工具等。各學(xué)科之間的交流與合作可以促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和問(wèn)題解決的效果。其次，多學(xué)科綜合應(yīng)用可以提高整體施工效率和質(zhì)量。不同學(xué)科的專業(yè)人員可以在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中共同參與，進(jìn)行密切的合作和協(xié)調(diào)。他們可以共同制定項(xiàng)目計(jì)劃和施工方案，共同解決技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，提高施工效率和質(zhì)量。通過(guò)充分發(fā)揮各學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理施工和高效管理。此外，多學(xué)科綜合應(yīng)用還可以促進(jìn)知識(shí)的交流和學(xué)科的發(fā)展。不同學(xué)科領(lǐng)域的專家和研究人員可以通過(guò)學(xué)術(shù)研討會(huì)、交流會(huì)議等形式分享研究成果和經(jīng)驗(yàn)。這有助于加深對(duì)橋梁病害整治與加固的理解，推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和進(jìn)步。同時(shí)，多學(xué)科綜合應(yīng)用也可以培養(yǎng)具備跨學(xué)科綜合能力的人才，為橋梁病害整治與加固領(lǐng)域輸送更多的專業(yè)人才。然而多學(xué)科綜合應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)。不同學(xué)科之間的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和方法有差異，可能導(dǎo)致溝通和理解上的困難。此外，項(xiàng)目組織和協(xié)調(diào)的復(fù)雜性也需要克服。需要建立良好的團(tuán)隊(duì)合作機(jī)制，加強(qiáng)跨學(xué)科交流和合作的平臺(tái)和機(jī)會(huì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁病害整治與加固施工是保障橋梁安全和可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)科學(xué)合理的加固方法和施工技術(shù)，可以提升橋梁的安全性和使用壽命。未來(lái)，橋梁病害整治與加固將面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要不斷創(chuàng)新和提高，推動(dòng)橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展。