橋梁加固工程的施工技

1、橋梁加固工程施工技關(guān)鍵詞： 橋梁加固 橋梁施工技術(shù) 橋梁 徐士啟 楊修志山東省臨沂市公路局 臨沂 276034【摘要】結(jié)合近幾年臨沂市公路局危舊橋加固實(shí)踐，探討了橋梁加固安全評(píng)估、加固原則，介紹了橋梁加固施工技術(shù)方法及其作用，為橋梁維修加固積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義?！娟P(guān)鍵詞】橋梁；加固；施工技術(shù)修建年代久遠(yuǎn)、質(zhì)量低的舊橋，因設(shè)計(jì)、施工存在不足以及運(yùn)營(yíng)中受損橋梁，因自然地理?xiàng)l件、水文地質(zhì)等不利因素影響引起橋梁下部、附屬設(shè)施甚至承重結(jié)構(gòu)損毀和病害的橋梁，其承載能力降低，不能滿足日益增長(zhǎng)的重載、大交通量的要求，不適合當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，形成了安全隱患。因而需采取有效的維修加固措施，使其

2、恢復(fù)原有的技術(shù)功能，提高結(jié)構(gòu)的承載能力，使其繼續(xù)為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)。臨沂干線公路有橋梁1544座，84278.5延米，涵洞3168道。由于上述種種原因，部分橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害和損毀。十一五期間，該局先后維修加固橋梁30余座，典型技術(shù)方法見表1，危橋改造42座,投資7756萬(wàn)元。在橋梁安全評(píng)估、加固原則、加固施工方法等方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。1、橋梁安全評(píng)估橋梁維修加固前，要對(duì)橋梁的劣化與受損情況進(jìn)行全面檢測(cè)，依據(jù)受損現(xiàn)狀進(jìn)行安全性評(píng)估，確定結(jié)構(gòu)物實(shí)際承載能力，判斷損傷是否對(duì)橋梁承載力和耐久性構(gòu)成威脅。應(yīng)詳細(xì)評(píng)估其結(jié)構(gòu)現(xiàn)有強(qiáng)度是否能夠承受實(shí)際荷載，以判定橋梁承載能力的安全性；應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)損傷

3、、材質(zhì)劣化、施工缺陷等狀況與周圍環(huán)境條件，合理判斷結(jié)構(gòu)的使用壽命；同時(shí)，除了探索橋梁維護(hù)加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝與技術(shù)之外，研究橋梁檢測(cè)與安全性評(píng)估方法，建立有效的橋梁檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。2、橋梁加固原則橋梁加固按照安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀原則，方案的選擇、幾何尺寸的擬定力求實(shí)用有效，同時(shí)考慮技術(shù)、施工方法可行。必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，并盡可能參考橋梁加固成功的例子；以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則，考慮耗費(fèi)少、功效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、安全可靠、有較好耐久性等方面的要求；采用擴(kuò)大或增加橋梁構(gòu)件斷面方法加固，應(yīng)考慮增加部分與原有部件的結(jié)合效果。如果通過(guò)維修加固的橋梁仍達(dá)不到交通運(yùn)

4、輸要求時(shí)，則必須考慮橋梁部分重建或全部改造。3、橋梁加固方法近年來(lái)，臨沂公路局不斷加大危舊橋梁維修改造力度，在橋梁的各類加固方法中，包括了國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛采用的傳統(tǒng)加固法，如套拱加固法、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法、套箍加固法等，也有采用新材料、新技術(shù)加固法，如粘貼碳纖維加固法、壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫、注漿法加固、橋梁整體頂升加固等。3.1、套拱法加固拱圈省道石兗線K210+900水溝大橋,左側(cè)老橋?yàn)?-20m片石拱橋，主拱圈拱頂橫向開裂嚴(yán)重，最大縫寬0.35mm，長(zhǎng)7.5m，拱頂下?lián)献冃?，結(jié)構(gòu)受力導(dǎo)致側(cè)墻豎向開裂嚴(yán)重，采取主拱圈套拱肋加錨噴加固。主拱圈增設(shè)5道間距為105cm，厚30cm，寬80cm的

5、鋼筋混凝土拱肋，肋間設(shè)5道厚30cm、寬30cm的橫隔粱，分別位于拱頂處、14處、34處、拱腳處，澆筑后的拱肋見圖1。肋與橫梁間網(wǎng)格掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，錨噴10cm砼，錨噴肋間網(wǎng)格簡(jiǎn)圖2；拱肋處墩臺(tái)設(shè)30cm，寬80cm的現(xiàn)澆砼肋墻，橋墩墻間設(shè)2道、橋臺(tái)墻間設(shè)3道，厚30cm、寬30cm的橫粱。通過(guò)增大主拱圈截面提高承載力。通過(guò)錨噴層與原結(jié)構(gòu)的緊密粘結(jié)，有效抑制原結(jié)構(gòu)的開裂，并可顯著提高加固構(gòu)件的整體強(qiáng)度。該法施工難度小，施工設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，施工周期短。常用于提高橋梁的強(qiáng)度、剛度以及因支點(diǎn)截面尺寸偏小導(dǎo)致的抗剪強(qiáng)度不足等混凝土梁的加固維修。 圖一：澆筑后的拱助圖二：錨噴肋間網(wǎng)格3.2、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固

6、梁板京滬高速公路615+263處5-16m鋼筋混凝土板橋，由于原橋面鋼筋混凝土鋪裝破損，造成橋面瀝青砼有坑槽，且有明顯的裂紋和下陷。部分板底勾縫脫落，板縫間滲水嚴(yán)重。為確保結(jié)構(gòu)安全，原橋面鋪裝鑿除，澆注16cmC40防水鋼筋混凝土，原橋伸縮縫裝置原狀利用。以增大主梁有效高度及改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達(dá)到提高單梁承載能力或橋梁結(jié)構(gòu)整體承載力目的。采用此法時(shí)先將原橋面鋪裝全部鑿除，拉毛洗凈，預(yù)制空心板頂面做成凸凹不小于6mm的粗糙面，布設(shè)12的鋼筋網(wǎng)，間距10cm，鑿除鋪裝后布設(shè)鋼筋網(wǎng)見圖3。使新舊層面充分結(jié)合，以利整體受力，提高抵抗厚度增加引起的橋梁恒載的能力。該法在山東省橋梁加固中應(yīng)用比

7、較廣泛，尤其適用于較小跨徑的梁板橋梁。圖3：鑿除鋪裝后布設(shè)鋼筋網(wǎng)3.3、套箍法加固樁基京滬高速公路680+208處沂河特大橋，26-29#、32-37#橋墩32顆樁基水流沖刷嚴(yán)重，系梁底懸空，鉆孔樁基外露2.0m，構(gòu)造鋼筋脹裂、銹蝕等病害嚴(yán)重，影響結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全。采用套箍加固樁基。對(duì)沖刷較為嚴(yán)重的橋墩系梁底至地面下2.5m，鑿除樁基表面凸凹不平、不規(guī)則的松散砼并清洗干凈，綁扎12mm鋼筋，原樁身外立模，澆一層30cm厚C30砼。加固后的樁基見圖4。加固須在低水位時(shí)施工，施工時(shí)應(yīng)控制橋面的交通流量，以減弱橋梁震動(dòng)對(duì)加固質(zhì)量的影響。臨沂公路局采用套箍法，2009年干線路加固16座橋梁樁基146顆，

8、2010年京滬、日蘭高速公路加固7座橋梁樁基117顆，干線路7座橋梁82顆樁，均取得了良好效果。圖4：加固后的樁基3.4、粘貼碳纖維加固梁板嵐?jié)€K71+252王劉莊3-10空心板橋，部分空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，裂縫間距在0.2-0.6m之間，引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害橋梁的正常使用，采用粘貼碳纖維布加固。該橋粘貼碳纖維布273，恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。粘貼碳纖維布施工圖見圖5。碳纖維布(CFRP)是由碳纖維及其聚合物基質(zhì)組合而成。碳纖維主要是增加剛度和強(qiáng)度，而聚合物基質(zhì)是增強(qiáng)彈性和韌性。與傳統(tǒng)的粘貼鋼板或加

9、大混凝土截面等加固技術(shù)相比，碳纖維布具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐性、柔韌性好、電磁呈中性等諸多優(yōu)點(diǎn)。利用此項(xiàng)技術(shù)加固橋板，具有結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、施工周期短、加固成本低等顯著特點(diǎn)。碳纖維等復(fù)合材料的優(yōu)良特性為橋梁的應(yīng)用提供了廣闊前景。目前，國(guó)內(nèi)外大量用于橋梁的加固。圖5 粘貼碳纖維3.5、壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫嵐?jié)€K49+880大峪崖4-16空心板橋，空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm左右，裂縫間距在0.2-0.6m之間，裂縫在荷載或外界諸多因素的作用下，會(huì)產(chǎn)生病變，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害橋梁的正常使用，必須加以控制。采取壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫。施工圖見圖6。共處

10、治裂縫1546延米，有效防止裂縫擴(kuò)展引起鋼筋銹蝕等病害。該法利用在特制合成橡膠管狀注入器中，充滿樹脂膨脹產(chǎn)生的300KPa左右的恒定自然彈性壓力，將高分子樹脂修補(bǔ)材料緩慢持續(xù)的壓入裂縫中?？捎行Х乐沽芽p中積存的氣阻，從而保證修補(bǔ)質(zhì)量。鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，采用此法，易灌滿，粘結(jié)性好，公路舊橋加固得以普遍采用，是一種較為先進(jìn)的裂縫修補(bǔ)方法。圖6 壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫3.6、注漿法加固橋基京滬高速公路573+520處1-4米通道，由于車輛超載運(yùn)營(yíng)，軟地基沉陷，造成右幅兩側(cè)橋臺(tái)產(chǎn)生豎向裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全不利。采用注漿加固，以改善土體密度，提高地基承載力。橋基注漿采用鉆孔形成，成孔孔徑90

11、mm，注漿管內(nèi)徑60mm，壁厚3.5mm，管身設(shè)置8mm注漿眼，末端20cm成尖頭，封口點(diǎn)焊。材料采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1。地基注漿采用間歇、跳孔、反復(fù)多次方式進(jìn)行，間歇時(shí)間為漿液初凝時(shí)間，瞬時(shí)最大壓力不超過(guò)1.5Mpa，穩(wěn)定壓力為1.2Mpa。施工時(shí)注意交通管制，以免車輛對(duì)橋臺(tái)影響。通過(guò)注漿把原來(lái)松散的土顆?；蛄严赌z結(jié)為新的結(jié)構(gòu)整體，達(dá)到加固土基、充填空洞、治理病害目的。由于注漿材料滲透力強(qiáng)、凝結(jié)快，注漿3-5小時(shí)即可開放交通，保障了道路暢通和交通安全。與化學(xué)加固法比，成本低，不污染環(huán)境，水泥漿進(jìn)一步水化后，后期強(qiáng)度高；與挖補(bǔ)回填法比，施工速度快、效果明顯，避免了傳統(tǒng)開膛破

12、肚回填的弊端。是科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)的橋基加固方法，可進(jìn)一步推廣使用。3.7、橋梁整體頂升日蘭高速公K115+800處2-20m空心板天橋，寬12m，橋位處于主線上坡段，天橋凈高達(dá)不到規(guī)范要求，最小處凈高為4.78m，致使板底多處被車輛刮傷，局部砼脫落，露筋銹蝕。為防止車輛對(duì)橋梁繼續(xù)刮碰，確保橋梁和運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)天橋采用整體頂升50cm，對(duì)鋼筋除銹，砼脫落用環(huán)氧砼修補(bǔ)。頂升采用PLC同步控制，在梁體兩側(cè)布置8個(gè)位移傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)終端實(shí)時(shí)顯示各測(cè)點(diǎn)的位移大小，通過(guò)調(diào)節(jié)比例閥調(diào)整各個(gè)油缸的油壓，以一個(gè)支撐斷面4個(gè)點(diǎn)共安放16支200t液壓千斤頂，布設(shè)20m的超高壓油管引至泵站控制臺(tái)，進(jìn)行油壓校正檢查

13、，所有工作完畢進(jìn)行試頂。試頂時(shí)，以較為緩慢速度頂升至2mm-2cm時(shí)停止頂升，暫停2-4小時(shí)無(wú)明顯變化即可進(jìn)行二次頂升，直至達(dá)到施工高度。2010年，除日蘭1座外京滬高速公路天橋頂升3座，效果良好。橋梁同步頂升技術(shù)的應(yīng)用，能確保橋梁上部結(jié)構(gòu)的完整性，天橋抬升滿足通車要求。它既節(jié)省了工程投資，又縮短了施工工期，對(duì)交通的壓力影響較小。圖7 天橋整體頂升表1 十一五期間橋梁加固典型方法一覽表橋名、路線橋型孔數(shù)孔徑病害描述加固方法評(píng)價(jià)水溝大橋石兗線石拱橋520m主拱圈拱頂橫向開裂，下?lián)献冃?，?cè)墻豎向開裂嚴(yán)重主拱圈套拱肋加錨噴良好615+263京滬高速路梁橋516m橋面鋼筋混凝土鋪裝破損，有坑槽，且有明

14、顯的裂紋和下陷橋面補(bǔ)強(qiáng)層良好沂河特大橋京滬高速路T形梁2625m鉆孔樁基外露2.0m，系梁底懸空，構(gòu)造鋼筋脹裂、銹蝕樁基套箍加固良好王劉莊橋嵐?jié)€梁橋310m板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，間距0.20.6m之間粘貼碳纖維布良好大峪崖橋嵐?jié)€梁橋416m板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，間距0.20.6m之間壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫良好K115+800日蘭路天橋梁橋220m凈高不夠，最小處4.78m，板底局部砼脫落，露筋銹蝕天橋整體頂升50cm良好4、結(jié)語(yǔ)橋梁加固是預(yù)防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡的必要手段，可緩和橋梁重建投資的集中性，以少量的資金投入，確保橋梁安全使用，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，為國(guó)家?guī)?lái)經(jīng)濟(jì)效益，也是交通工程中的重要課題。橋梁加固是一項(xiàng)探索性、實(shí)踐性、技術(shù)性較強(qiáng)的工作，需要在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)