芻議公路橋梁的維修加固
2015-12-29
目前我國公路橋梁所承受的負荷有3個特點：交通量不斷增大；重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴重；超限運輸?shù)某霈F(xiàn)和增加。按現(xiàn)在橋梁和運輸狀況，橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運輸?shù)拿苤?。舊橋加固和維修，提高舊橋的承載能力，確保交通運輸?shù)陌踩悄壳昂徒窈竺媾R的任務(wù)。筆者多次完成超限運輸舊橋加固及大中型危橋的維修加固施工監(jiān)理工作，在公路舊橋加固和管理方面取得一些經(jīng)驗，下面對公路橋梁的維修加固進行一些淺顯的探討。
1 公路橋梁加固的常用方法
1.1 塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環(huán)氧樹脂（砂）漿，通過噴漿機按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強度的作用。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上部、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應(yīng)視實際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因為鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1B1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預(yù)留直徑約6mm～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6m～1.0m，縫小處孔距為0.4m～0.6m，待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25m～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。
1.2 橋梁基礎(chǔ)加固
對于位于天然地基上的淺基礎(chǔ)，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道，導(dǎo)致橋臺基礎(chǔ)沖空，引道被毀。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設(shè)置丁壩、打木樁擴大橋臺基礎(chǔ)等方法進行加固。
1.3 橋面鋪裝層的加固
清除或刨洗橋梁舊鋪裝層后，在梁板上設(shè)置剪力鍵，將原梁板和新橋面鋪裝連為一體，共同受力。新橋面鋪裝應(yīng)設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)，采用鋼纖維水泥混凝土效果良好，既抗開裂又防透水。一般情況是重做橋面鋪裝同時將伸縮裝置一并更換，待伸縮縫預(yù)留槽澆筑的混凝土強度達到設(shè)計強度后，方可開放交通。
1.4 防治橋臺基礎(chǔ)沖刷
對于跨徑較小的橋梁，由于河水改道，洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ)，導(dǎo)致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳，可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪MU15片石混凝土的方法進行加固，鋪砌厚度為30cm，鋪砌兩端設(shè)置截水墻。對于橋梁上游河床變遷、水流改道、洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ)和橋臺引道，導(dǎo)致橋臺基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁，采取在橋梁上游適當位置設(shè)置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物，將河水導(dǎo)入主河道。
2 公路橋梁不同部位損害后的維修方法
2.1 上部結(jié)構(gòu)損害的維修方法
對于整體現(xiàn)澆實心板橋，需要先觀察病害情況。如果單板受力導(dǎo)致的開裂發(fā)展緩慢，只需使用環(huán)氧砂漿進行處理，如果發(fā)展迅速需要封閉交通進行實心橋板的更換。對于預(yù)制實心板橋，需要在施工中重視橋板橫向連接。發(fā)現(xiàn)裂縫等病害時，程度較低可以清理板底面，然后涂刷環(huán)氧樹脂膠，裂縫嚴重需要拆除重建，混凝土剝落需要鑿去保護層，除去鋼筋銹跡后再修復(fù)保護層。根據(jù)損壞面積選擇環(huán)氧砂漿修補或是高強度水泥砂漿修補，如果存在蜂窩、剝落、麻面等現(xiàn)象需要清除松動部分，使用高強度水泥砂漿等修補，并進行養(yǎng)生，以保證修補的混凝土與原結(jié)構(gòu)結(jié)合平整、牢固。
對于空心板橋，如果空心板斷裂，可以根據(jù)實際條件現(xiàn)澆空心板或更換預(yù)制板，盡量選用現(xiàn)澆空心板，并用PVC管取代氣囊，以縮短工期，避免空心板內(nèi)模變形。如果空心板存在撓度大、企口縫損壞等問題，需要及時處理企口縫，采用鉆孔補植鋼筋等措施強化橫向連接。如果需要重做橋面鋪裝層，盡量選擇雙層鋼筋網(wǎng)片，混凝土厚度保持在12～18cm。
對于T梁橋，可以選擇粘貼碳纖維片材、體外預(yù)應(yīng)力法等維修加固方法。碳纖維片材不易受到腐蝕，便于操作，質(zhì)量輕，強度高，適用于抗震、抗剪等形式的加固。根據(jù)構(gòu)件的受力特點將碳纖維布粘貼于構(gòu)件上，可以約束變形，提高構(gòu)件的強度，對于T梁橋梁肋的輕微豎向裂縫處治具有很好的效果，但是在使用該方法時需要注意碳纖維片材的脆性性能，以免片材出現(xiàn)突發(fā)性破壞。體外預(yù)應(yīng)力法通過預(yù)應(yīng)力鋼拉桿進行加固，可以在加固、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力的同時卸荷，通?？梢蕴嵘龑⒔?0%的承載力，并且不限制通行，可以作為公路橋梁的臨時加固和永久性改造措施。在采用該方法之前，需要先進行力學驗算，為避免銹蝕還需要在加固后期定期保養(yǎng)。翼板等薄弱部位容易出現(xiàn)混凝土剝落、連接件錯位等病害，需要在日常保養(yǎng)中加以注意，及時修復(fù)翼板混凝土剝落、連接件開焊等問題，以保證整個梁體的性能。
對于石拱橋的拱圈裂縫等病害，需要采用拱腹襯砌法、拱背加固法、貼紙觀察法進行維修加固。拱腹襯砌法不限制交通，通過增設(shè)拱圈、加設(shè)鋼波紋管來完成加固，提高橋梁的承載力；拱背加固法是對開裂、劈裂、壓碎的拱圈采取挖除上部填土、植入鋼筋的方法，布設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后整體現(xiàn)澆混凝土拱圈；貼紙觀察法適用于無發(fā)展變化的既有拱圈裂縫，通過在不易受潮處粘貼紙條來方便觀察。
2.2 下部結(jié)構(gòu)損害的維修方法
對于墩臺、鋪底受到?jīng)_刷的情況需要及時修復(fù)被沖刷的孔洞、勾縫；對于基礎(chǔ)下沉需要采取擴大處理的方法，使用鋼筋連接新老基礎(chǔ)，再對下沉裂縫進行水泥砂漿的封閉填補處理；對于臺背土壓力大引起的橋臺位移，需要換填臺背填土，選用輕質(zhì)填土材料，還可對小跨徑板橋增設(shè)鋼筋混凝土支撐梁。
2.3 橋面等部位損壞的維修方法
對于伸縮縫的損害，可以對大跨徑橋梁更換毛勒縫，對小跨徑橋梁更換TST伸縮縫；對于欄桿的損害，可以將欄桿更換為防撞墻；對于防排水設(shè)施的損害，可以根據(jù)排水設(shè)施過高、過短等問題進行調(diào)整，及時疏通堵塞的泄水孔；對于存在受力不均等病害的支座，需要加強保潔工作，及時更換老化嚴重的支座。
3 公路橋梁維修加固實例
某公路橋梁建于1978年，由于年深日久，橋體構(gòu)件出現(xiàn)了不同的損壞。損壞主要集中在橋身邊板混凝土剝落、中板出現(xiàn)裂紋和板底露筋。在對該橋進行加固時，方案制定的原則為盡量減少對原有結(jié)構(gòu)的損傷，以保障橋體符合公路運輸?shù)某休d力和耐久性的要求。主要的施工細節(jié)如下。
3.1 混凝土橋面的處理
除去已損壞的橋面混凝土，對鋼筋進行除銹處理。按照損害的深淺按不同的方法進行修補：對混凝土疏松層較淺的的區(qū)域采用的修補材料為丙乳砂漿，對深度5厘米以上的混凝土疏松層的修補材料為丙乳細骨料混凝土，并在板底處輔以碳纖維。
在丙乳砂漿和灰砂的配比方面，選用灰砂比為2的砂漿，丙乳和水泥用量的比例為30%。
3.2 中板和臺帽裂縫的處理
對外露鋼筋除銹，在裂縫處灌注灌封膠。在裂縫面的處理上，用鋼絲清理表面松散層并用丙酮清洗。注膠嘴的位置設(shè)置在裂縫較寬的部位，各注膠嘴位置間距依實際情況而定，一般在20-30cm。
4 結(jié)語
加強公路橋梁的管理并進行維修加固，使其處于正常的工作狀態(tài)，不能重建輕養(yǎng)，橋梁的維修加固比新建還難，因為橋梁的維修加固，沒有現(xiàn)成的規(guī)范，更沒有可供使用的標準圖，橋梁的病害又錯綜復(fù)雜，病害原因很難確定。隨著交通運輸?shù)陌l(fā)展，越來越多的橋梁需要維修加固。橋梁的維修加固任重道遠。
