舊橋加固維修設計的若干探討
2015-08-04
一、前言
舊橋加固維修設計并不是一項可以按部就班的工程，涉及到不同的舊橋的實際情況，所以，在舊橋加固維修設計工作過程中，需要秉承從實際出發(fā)的原則，實事求是的開展加固維修工作。
二、舊橋存在問題
公路舊橋具有荷載等級低、使用年限長的特點。從技術資料分析，大多數(shù)橋梁是三不知：
1不知基底地質；
2不知基礎深度；
3不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術狀況分析，由于河床屢遭洪水沖刷，河床底部加深，橋梁墩臺基礎外露、沖空，產生不均勻沉降,導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現(xiàn)開裂，有的甚至出現(xiàn)開合現(xiàn)象；有的橋梁由于橋臺較高，受行車及臺后土壓力的作用，橋臺出現(xiàn)開裂、凸肚等病害；橋面混凝土鋪裝層由于使用時間長加之重車作用，導致開裂、剝落等病害。按橋梁技術狀況來評定大多屬三類橋梁.隨著國民經濟的發(fā)展和重點工程的建設，目前公路橋梁所承受的負荷有三個特點：
1交通量不斷增大；
2重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴重；
3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)拿苤弧?br />
舊橋加固，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?，F(xiàn)就按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法。
三、舊橋加固的常用方法
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構物縫隙內，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產生裂縫的原因很多，也很復雜。結構物一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結構應力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料把結構的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫，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砼結構物，因為鋼筋砼構件產生的裂縫較小，易灌滿，粘結性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面鋪裝裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1∶1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預留直徑約6～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m，待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋砼梁的裂縫較小，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0.25～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路老橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過試載及使用觀察，處理效果較好。
2、上部結構加固
上部結構加固改建在調查研究老橋具體情況的基礎上，經過技術、經濟比較，采用充分利用原橋進行拼寬，利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法，使其滿足超限運輸?shù)囊蟆?br />
對驗算不能滿足超限運輸要求的老橋，經技術經濟比較后，按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁，以確保超限運輸安全。確定處理方案時應考慮與原橋協(xié)調，拼寬部分的橋臺高度、跨徑、矢跨比等均與老橋相同，荷載按超重車考慮。
3、橋臺特別是高度較大的橋臺，受行車荷載和土壓力作用，常見病害有橋臺開裂、凸肚，翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小，水流不大的石拱橋，采用在橋跨內加鋼筋砼框架進行加固。由于橋臺太高，且位于長距離的高路堤縱坡上，在行車和土壓力的共同作用下，使兩岸橋臺和拱腳開裂。
對于尚在維持正常交通運輸?shù)臉蛄?，其臺背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔，框架結構僅承受在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力。在后來的應用中，取消了鋼筋砼立柱，僅在橋臺上鑿出牛腿的位置，將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現(xiàn)澆成平面支撐框架，這不僅減少了工作量，而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵，經多次實地觀察，處理效果良好。
橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎，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，導致橋臺基礎沖空，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，我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設置丁壩，打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。
四、舊橋維修的措施
1、裂縫修補
主橋箱梁主要存在三類裂縫：箱梁頂板主要表現(xiàn)為順橋向裂縫，且數(shù)目較多，寬度最大為0.15mm；腹板斜裂縫，數(shù)目較少，裂縫寬度最大為0.2mm；西幅懸臂根部兩條橫向貫穿并延伸到腹板中部的裂縫。
對寬度大于等于0.15mm的裂縫進行灌縫處理，對寬度小于0.15mm的裂縫的進行封閉處理。值得注意的是，對于滲水、漏水地方的裂縫處理，針對修補過但沒有滿足要求的修補混凝土或砂漿，應給予全部鑿除，以便使縫里水分蒸發(fā)，在橋面鋪裝完畢和縫里水分完全蒸發(fā)干燥后，再進行裂縫處理。
2、混凝土缺陷修補
對主橋混凝土中的缺陷如空洞、蜂窩、麻面用結構混凝土進行修補。在操作過程中，首先鑿除病害部分周邊不夠密實混凝土，然后撒水濕潤，用結構混凝土進行修補，并注意對修補的混凝土進行養(yǎng)生。
對于局部混凝土保護層不足而露筋的地方，首先對鋼筋進行除銹處理，然后用結構混凝土進行外包修補。
3、泄水管修補
舊橋由于部分泄水管施工不當或后期缺損，造成局部泄水管長度不足或泄水管外壁和梁體混凝土之間有縫隙，使雨水不能順暢泄出或延泄水管外壁流淌，因而沿著箱梁翼板流到腹板，加速了梁體混凝土腐蝕，同時也影響了橋梁美觀。
對于長度不夠的泄水管，更換新的鑄鐵或PVC材料泄水管，管子下端應伸出行車道板或翼板底面以下，長度至少為15～20cm。安放泄水管時，對于做防水層部分的泄水管，注意防水層與泄水管的接合處要做得特別仔細，防水層的邊緣要緊夾在管子的頂緣與泄水漏斗之間，以便防水層上的滲水通過漏斗上的過水孔流入管內。
五、植筋加固措施
植筋技術的優(yōu)點比較明顯：
1抵抗剪拉力較高，不易產生移位或拔出，且密閉性能良好，無需作防水處理。2其通過化學黏合固定，不會對基材產生膨脹破壞，且對結構有補強作用。
3施工工藝簡單，安裝快速省時，可有效地加快施工進度。植筋技術的原理是在以混凝土等為基材的結構上進行一定深度和直徑的鉆孔并運用高強度的化學粘結劑(結構膠)使所植入的鋼筋與混凝土等基材產生設計所預期的錨固力的改造加固技術。
植筋的注意事項：
1植筋施工前結構膠的粘結強度應通過現(xiàn)場試植筋方式進行試驗，滿足設計及規(guī)范要求后，方可正式展開植筋施工。
2植筋施工應盡量避開陰雨和低溫天氣，氣溫最低限值應符合黏結劑使用要求。鉆孔前應先對原結構中鋼筋位置進行測定，以免鉆孔時對原結構鋼筋造成損傷。3植筋錨固的關鍵是清孔，孔內清理不干凈或孔內潮濕均會對膠或混凝土的粘結產生不利影響，使其無法達到設計的粘結強度，影響錨固質量。灌注應使用專用工具注射槍等深入成孔底部，通過旋轉，且要邊旋轉邊插入，以使膠體與鋼筋充分黏結。膠體配制時計量必須準確，否則膠體凝結時間不好控制，會造成膠體凝結固化后收縮，粘結強度降低。
六、舊橋加固應注意事項
結構粘貼面的處理必須按照有關《規(guī)范》進行，以保證粘結效果。
粘結劑的配置必須滿足有關《規(guī)范》規(guī)定的技術要求。
由于該橋施工時難以封閉交通，因此建議在交通量最小的時段進行施工，以減少擾動影響，同時建議施工期間限制車速，宜控制在40km/h以下。
為保證工程質量，施工應由具有粘貼加固資質的、有豐富經驗的專業(yè)施工隊伍進行施工，工程質量及驗收標準按《混凝土結構加固技術規(guī)范》的要求進行。
施工過程中發(fā)現(xiàn)實際情況與設計不相符地方請及時與設計單位取得聯(lián)系。
橋梁加固處理后，在運營期間還應加強監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)有新的裂縫及結構損傷應及時請設計單位分析原因，提出改進措施。
7.施工所需的人孔及通風孔設置的數(shù)量待與施工單位協(xié)商后再定。河中主跨箱梁外表面的碳纖維粘貼施工的操作平臺可采用梁底吊模，吊模的固定件位置待與施工單位協(xié)商后再定。
結束語
舊橋維修加固是今后需要注意的問題，為了確保舊橋能夠安全的使用，在維修和加固過程中要使用科學有效的技術，不能夠掉以輕心，防止施工質量的下降。
