桥梁加固工程施工技

桥梁加固工程施工技关键词：桥梁加固桥梁施工技术桥梁徐士启杨修志山东省临沂市公路局临沂276034【摘要】结合近几年临沂市公路局危旧桥加固实践，探讨了桥梁加固安全评估、加固原则，介绍了桥梁加固施工技术方法及其作用，为桥梁维修加固积累了宝贵经验，具有一定的指导和借鉴意义。【关键词】桥梁；加固；施工技术修建年代久远、质量低的旧桥，因设计、施工存在不足以及运营中受损桥梁，因自然地理条件、水文地质等不利因素影响引起桥梁下部、附属设施甚至承重结构损毁和病害的桥梁，其承载能力降低，不能满足日益增长的重载、大交通量的要求，不适合当今经济发展需求，形成了安全隐患。因而需采取有效的维修加固措施，使其恢复原有的技术功能，提高结构的承载能力，使其继续为现代交通运输服务。临沂干线公路有桥梁1544座，84278.5延米，涵洞3168道。由于上述种种原因，部分桥梁出现了不同程度的病害和损毁。十一五期间，该局先后维修加固桥梁30余座，典型技术方法见表1，危桥改造42座,投资7756万元。在桥梁安全评估、加固原则、加固施工方法等方面积累了宝贵经验。1、桥梁安全评估桥梁维修加固前，要对桥梁的劣化与受损情况进行全面检测，依据受损现状进行安全性评估，确定结构物实际承载能力，判断损伤是否对桥梁承载力和耐久性构成威胁。应详细评估其结构现有强度是否能够承受实际荷载，以判定桥梁承载能力的安全性；应综合考虑结构损伤、材质劣化、施工缺陷等状况与周围环境条件，合理判断结构的使用寿命；同时，除了探索桥梁维护加固补强的施工工艺与技术之外，研究桥梁检测与安全性评估方法，建立有效的桥梁检测与预警系统。2、桥梁加固原则桥梁加固按照安全、经济、实用、美观原则，方案的选择、几何尺寸的拟定力求实用有效，同时考虑技术、施工方法可行。必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量，并尽可能参考桥梁加固成功的例子；以不更改原结构形式为原则，考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、安全可靠、有较好耐久性等方面的要求；采用扩大或增加桥梁构件断面方法加固，应考虑增加部分与原有部件的结合效果。如果通过维修加固的桥梁仍达不到交通运输要求时，则必须考虑桥梁部分重建或全部改造。3、桥梁加固方法近年来，临沂公路局不断加大危旧桥梁维修改造力度，在桥梁的各类加固方法中，包括了国内外已经广泛采用的传统加固法，如套拱加固法、桥面补强层加固法、套箍加固法等，也有采用新材料、新技术加固法，如粘贴碳纤维加固法、壁可（BICS）法修补裂缝、注浆法加固、桥梁整体顶升加固等。3.1、套拱法加固拱圈省道石兖线K210+900水沟大桥,左侧老桥为5-20m片石拱桥，主拱圈拱顶横向开裂严重，最大缝宽0.35mm，长7.5m，拱顶下挠变形，结构受力导致侧墙竖向开裂严重，采取主拱圈套拱肋加锚喷加固。主拱圈增设5道间距为105cm，厚30cm，宽80cm的钢筋混凝土拱肋，肋间设5道厚30cm、宽30cm的横隔粱，分别位于拱顶处、1／4处、3／4处、拱脚处，浇筑后的拱肋见图1。肋与横梁间网格挂设钢筋网，锚喷10cm砼，锚喷肋间网格简图2；拱肋处墩台设30cm，宽80cm的现浇砼肋墙，桥墩墙间设2道、桥台墙间设3道，厚30cm、宽30cm的横粱。通过增大主拱圈截面提高承载力。通过锚喷层与原结构的紧密粘结，有效抑制原结构的开裂，并可显著提高加固构件的整体强度。该法施工难度小，施工设备简单，造价低，施工周期短。常用于提高桥梁的强度、刚度以及因支点截面尺寸偏小导致的抗剪强度不足等混凝土梁的加固维修。图一：浇筑后的拱助图二：锚喷肋间网格3.2、桥面补强层加固梁板京沪高速公路Ｋ615+263处5-16m钢筋混凝土板桥，由于原桥面钢筋混凝土铺装破损，造成桥面沥青砼有坑槽，且有明显的裂纹和下陷。部分板底勾缝脱落，板缝间渗水严重。为确保结构安全，原桥面铺装凿除，浇注16cmC40防水钢筋混凝土，原桥伸缩缝装置原状利用。以增大主梁有效高度及改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高单梁承载能力或桥梁结构整体承载力目的。采用此法时先将原桥面铺装全部凿除，拉毛洗净，预制空心板顶面做成凸凹不小于6mm的粗糙面，布设φ12的钢筋网，间距10cm，凿除铺装后布设钢筋网见图3。使新旧层面充分结合，以利整体受力，提高抵抗厚度增加引起的桥梁恒载的能力。该法在山东省桥梁加固中应用比较广泛，尤其适用于较小跨径的梁板桥梁。图3：凿除铺装后布设钢筋网3.3、套箍法加固桩基京沪高速公路Ｋ680+208处沂河特大桥，26-29#、32-37#桥墩32颗桩基水流冲刷严重，系梁底悬空，钻孔桩基外露2.0m，构造钢筋胀裂、锈蚀等病害严重，影响结构及运营安全。采用套箍加固桩基。对冲刷较为严重的桥墩系梁底至地面下2.5m，凿除桩基表面凸凹不平、不规则的松散砼并清洗干净，绑扎φ12mm钢筋，原桩身外立模，浇一层30cm厚C30砼。加固后的桩基见图4。加固须在低水位时施工，施工时应控制桥面的交通流量，以减弱桥梁震动对加固质量的影响。临沂公路局采用套箍法，2009年干线路加固16座桥梁桩基146颗，2010年京沪、日兰高速公路加固7座桥梁桩基117颗，干线路7座桥梁82颗桩，均取得了良好效果。图4：加固后的桩基3.4、粘贴碳纤维加固梁板岚济线K71+252王刘庄3-10空心板桥，部分空心板底部裂缝较多，最大宽度0.25mm，裂缝间距在0.2-0.6m之间，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，危害桥梁的正常使用，采用粘贴碳纤维布加固。该桥粘贴碳纤维布273㎡，恢复结构耐久性，延长桥梁使用寿命。粘贴碳纤维布施工图见图5。碳纤维布(CFRP)是由碳纤维及其聚合物基质组合而成。碳纤维主要是增加刚度和强度，而聚合物基质是增强弹性和韧性。与传统的粘贴钢板或加大混凝土截面等加固技术相比，碳纤维布具有重量轻、强度高、耐腐性、柔韧性好、电磁呈中性等诸多优点。利用此项技术加固桥板，具有结构耐久性强、施工周期短、加固成本低等显著特点。碳纤维等复合材料的优良特性为桥梁的应用提供了广阔前景。目前，国内外大量用于桥梁的加固。图5粘贴碳纤维3.5、壁可（BICS）法修补裂缝岚济线K49+880大峪崖4-16空心板桥，空心板底部裂缝较多，最大宽度0.25mm左右，裂缝间距在0.2-0.6m之间，裂缝在荷载或外界诸多因素的作用下，会产生病变，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，危害桥梁的正常使用，必须加以控制。采取壁可（BICS）法修补裂缝。施工图见图6。共处治裂缝1546延米，有效防止裂缝扩展引起钢筋锈蚀等病害。该法利用在特制合成橡胶管状注入器中，充满树脂膨胀产生的300KPa左右的恒定自然弹性压力，将高分子树脂修补材料缓慢持续的压入裂缝中。可有效防止裂缝中积存的气阻，从而保证修补质量。钢筋混凝土构件产生的裂缝较小，采用此法，易灌满，粘结性好，公路旧桥加固得以普遍采用，是一种较为先进的裂缝修补方法。图6壁可（BICS）法修补裂缝3.6、注浆法加固桥基京沪高速公路Ｋ573+520处1-4米通道，由于车辆超载运营，软地基沉陷，造成右幅两侧桥台产生竖向裂缝，对结构安全不利。采用注浆加固，以改善土体密度，提高地基承载力。桥基注浆采用钻孔形成，成孔孔径90mm，注浆管内径60mm，壁厚3.5mm，管身设置φ8mm注浆眼，末端20cm成尖头，封口点焊。材料采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1:1。地基注浆采用间歇、跳孔、反复多次方式进行，间歇时间为浆液初凝时间，瞬时最大压力不超过1.5Mpa，稳定压力为1.2Mpa。施工时注意交通管制，以免车辆对桥台影响。通过注浆把原来松散的土颗粒或裂隙胶结为新的结构整体，达到加固土基、充填空洞、治理病害目的。由于注浆材料渗透力强、凝结快，注浆3-5小时即可开放交通，保障了道路畅通和交通安全。与化学加固法比，成本低，不污染环境，水泥浆进一步水化后，后期强度高；与挖补回填法比，施工速度快、效果明显，避免了传统开膛破肚回填的弊端。是科学、有效、经济的桥基加固方法，可进一步推广使用。3.7、桥梁整体顶升日兰高速公K115+800处2-20m空心板天桥，宽12m，桥位处于主线上坡段，天桥净高达不到规范要求，最小处净高为4.78m，致使板底多处被车辆刮伤，局部砼脱落，露筋锈蚀。为防止车辆对桥梁继续刮碰，确保桥梁和运营安全，对天桥采用整体顶升50cm，对钢筋除锈，砼脱落用环氧砼修补。顶升采用PLC同步控制，在梁体两侧布置8个位移传感器，通过计算机终端实时显示各测点的位移大小，通过调节比例阀调整各个油缸的油压，以一个支撑断面4个点共安放16支200t液压千斤顶，布设20m的超高压油管引至泵站控制台，进行油压校正检查，所有工作完毕进行试顶。试顶时，以较为缓慢速度顶升至2mm-2cm时停止顶升，暂停2-4小时无明显变化即可进行二次顶升，直至达到施工高度。2010年，除日兰1座外京沪高速公路天桥顶升3座，效果良好。桥梁同步顶升技术的应用，能确保桥梁上部结构的完整性，天桥抬升满足通车要求。它既节省了工程投资，又缩短了施工工期，对交通的压力影响较小。图7天桥整体顶升表1十一五期间桥梁加固典型方法一览表桥名、路线桥型孔数孔径病害描述加固方法评价水沟大桥石兖线石拱桥5—20m主拱圈拱顶横向开裂，下挠变形，侧墙竖向开裂严重主拱圈套拱肋加锚喷良好Ｋ615+263京沪高速路梁桥5—16m桥面钢筋混凝土铺装破损，有坑槽，且有明显的裂纹和下陷桥面补强层良好沂河特大桥京沪高速路T形梁26—25m钻孔桩基外露2.0m，系梁底悬空，构造钢筋胀裂、锈蚀桩基套箍加固良好王刘庄桥岚济线梁桥3—10m板底部裂缝较多，最大宽度0.25mm，间距0.2—0.6m之间粘贴碳纤维布良好大峪崖桥岚济线梁桥4—16m板底部裂缝较多，最大宽度0.25mm，间距0.2—0.6m之间壁可（BICS）法修补裂缝良好K115+800日兰路天桥梁桥2—20m净高不够，最小处4.78m，板底局部砼脱落，露筋锈蚀天桥整体顶升50cm良好4、结语桥梁加固是预防和避免桥梁的坍塌造成物资损失和人身伤亡的必要手段，可缓和桥梁重建投资的集中性，以少量的资金投入，确保桥梁安全使用，延长桥梁的使用寿命，为国家带来经济效益，也是交通工程中的重要课题。桥梁加固是一项探索性、实践性、技术性较强的工作，需要在实践中不断积累经验，总结分析后期使用效果，判断加固方法的科学性、适用性和针对性。参考文献〔1〕徐犇.桥梁检测与维修加固百问〔M〕.北京：人民交通出版社，2003.〔2〕王松根.山东公路养护技术应用与研究〔M〕.北京：人民交通出版社，2004：204-212〔3〕郭大明.桥梁加固维修工程施工技术探讨〔J〕.中国公路,2006(23):94-95.〔4〕杨修志.临沂公路养护新技术应用异彩纷呈〔J〕.山东公路,2010(3):41-42.〔5〕杨修志·路桥的凝聚〔M〕.济南：山东友谊出版社，2007：131-135