袁月芳

（廣州市市政集團(tuán)設(shè)計(jì)院，廣東廣州510060）

1 概述

隨著時(shí)間的推移和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國較早建設(shè)的公路橋梁大多數(shù)在現(xiàn)今仍發(fā)揮著重要作用，但安全性和舒適性較差，越來越明顯地表現(xiàn)出其標(biāo)準(zhǔn)低和承載力不足的問題，多數(shù)已超過或?qū)⒁^其通行能力，公路運(yùn)輸?shù)慕煌ò踩c暢通受到嚴(yán)重影響，也使橋梁加固工作日顯重要和突出。

1.1 橋梁加固的基本要求

（1）經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。一般來說，加固費(fèi)用約為新建費(fèi)用的10%～30%，即應(yīng)優(yōu)先考慮加固。

（2）不中斷交通或盡量減少中斷交通。在加固和加寬同時(shí)進(jìn)行的橋梁，可把加寬集中在一側(cè)，往往可以將加寬和加固錯(cuò)開，不搭便橋。

（3）對已發(fā)現(xiàn)的缺陷，要一次加固好，不留后患。

（4）對原有橋梁結(jié)構(gòu)的損傷應(yīng)盡可能減至最低。（5）技術(shù)可靠、耐久使用、養(yǎng)護(hù)方便。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)分類

根據(jù)橋梁病害檢測分析和鑒定評估結(jié)果，橋梁結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)應(yīng)分為：承載力加固(強(qiáng)度加固)、使用功能加固 (剛度加固)、耐久性加固和抗震加固等。

（1）承載力加固一般是采用加大截面尺寸和配筋的方法補(bǔ)充承載力的不足，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮橋梁帶載加固分階段受力的特點(diǎn)，注意新加補(bǔ)強(qiáng)材料與原結(jié)構(gòu)的整體功能。

（2）使用功能加固主要是對活載變形過大的構(gòu)件，加大截面尺寸，增加截面剛度，以滿足結(jié)構(gòu)使用功能要求。

（3）耐久性加固是指對結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)部分的性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的可靠性和使用功能，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。

（4）抗震加固是對遭受地震破壞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性體工作性能、提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

1.3 維修加固施工特點(diǎn)

與新建橋梁工程對比，舊橋的維修加固施工有如下特點(diǎn)。

1.3.1維修加固的標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)往往會(huì)有不同

由于舊橋的存在，以及未來使用年限要求的不同，橋梁加固或改建的標(biāo)準(zhǔn)不可能與設(shè)計(jì)時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)完全相同。應(yīng)在保證行車安全的前提下，根據(jù)使用要求和耐久性要求的具體情況，正確掌握和提出加固或改建的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3.2維修加固工作的難度要比新建時(shí)大

維修加固橋梁的工作必須在不妨礙交通的條件下進(jìn)行，因此，往往會(huì)增加不少困難。即使會(huì)使施工產(chǎn)生困難，也必須盡量照顧交通。為此，在橋梁維修加固工作中，應(yīng)從設(shè)計(jì)上和施工組織上采取有效措施，盡量減少對交通的影響。

1.3.3橋梁的維修加固工作應(yīng)充分利用原有結(jié)構(gòu)

橋梁的維修加固，應(yīng)在對原有結(jié)構(gòu)作周密、細(xì)致檢查評定的基礎(chǔ)上，合理利用原有結(jié)構(gòu)，能不更換原有結(jié)構(gòu)的就不更換，能充分利用舊橋的，要充分利用。

1.3.4橋梁維修加固工作比起新建橋梁來有更好的經(jīng)濟(jì)成果

解決舊橋承載力和通過能力不足的問題，通常有兩種方案可選，一種是重建法和換梁法，另一種是加固法。前者施工費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且造價(jià)較高，后者所需費(fèi)用節(jié)約很多。

1.3.5橋梁維修加固施工更要注意安全

橋梁維修加固施工是在荷載存在的情況下進(jìn)行的，因此必須保證施工每一階段結(jié)構(gòu)的安全，特別是混凝土結(jié)構(gòu)的修理、鑿毛和鋼結(jié)構(gòu)拆換部分受力構(gòu)件，在橋梁上施加新的施工荷載等，都會(huì)使結(jié)構(gòu)的受力條件發(fā)生變化，均應(yīng)作出分析評定，必要時(shí)在施工中要加強(qiáng)觀測，并采取有效的安全措施等。

2 加固技術(shù)應(yīng)用案例

2.1 工程概況

2.1.1原橋設(shè)計(jì)概況

榃感橋位于Y833線，橋長124 m,橋梁上部主跨為4×27 m的5肋4波空腹式雙曲拱,橋面全寬6.6 m,橋面橫向布置為0.7 m+5.2 m+0.7 m。下部結(jié)構(gòu)采用實(shí)體墩，重力式橋臺(tái)。

2.1.2橋梁現(xiàn)狀

2009年4月廣東省公路工程質(zhì)量檢測站對榃感橋進(jìn)行了病害檢測及使用安全評定，廣州宇麒工程有限公司對橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行了水下探摸。通過檢測及實(shí)地勘測發(fā)現(xiàn)該橋存在主要問題有以下幾個(gè)方面：

（1）0＃臺(tái)左右兩側(cè)錐坡均有大量垃圾堆積，4＃臺(tái)右側(cè)八字墻有4處豎向開裂，砌石松散、脫落現(xiàn)象。

（2）1#、2#、3#橋墩擴(kuò)大基礎(chǔ)存在嚴(yán)重掏空現(xiàn)象。

（3）腹拱拱頂有貫通裂縫；主拱肋下部混凝土邊角基本都有脹裂，破損，縱向主筋外露，銹蝕嚴(yán)重。

（4）橋面排水、防水系統(tǒng)損壞，導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)水蝕嚴(yán)重，橋下梁肋和拱肋多處滲水。橋面系有一定程度的破損，行車道多處出現(xiàn)裂縫。

（5）欄桿由鋼筋混凝土立柱、護(hù)手及豎桿組成，自重大，欄桿柱普遍出現(xiàn)裂縫，而且裂縫的寬度及長度也比較大。

（6）榃感橋由于其雙曲拱橋特點(diǎn)是化整為零，逐步組合而成的，以及長年運(yùn)營造成了結(jié)構(gòu)損傷，使其力學(xué)性能與材料狀態(tài)發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化。

2.1.3主要病害原因分析

2.1.3.1 墩臺(tái)開裂、橋臺(tái)側(cè)墻外鼓、開裂

（1）荷載過大，使側(cè)墻（或前墻）承受的土壓力增大，特別是一些車輛太靠側(cè)墻行駛（邊緣行駛）。

（2）臺(tái)內(nèi)填土不密實(shí)，排水系統(tǒng)失效。

（3）砌筑砂漿或石料強(qiáng)度降低。

（4）發(fā)生不均勻沉降，橋臺(tái)側(cè)墻外鼓的病害成因，除與橋臺(tái)開裂病害成因相似外，側(cè)墻開裂嚴(yán)重，極大地消弱了側(cè)墻剛度。

2.1.3.2上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫

雙曲拱橋最常見的裂縫是徑向裂縫，常發(fā)生在拱腳和拱頂部位，其方向與拱軸線垂直。拱腳附近的徑向裂縫是由負(fù)彎矩引起，上寬下窄，垂直于拱軸線向下延伸。拱頂附近的徑向裂縫由正彎矩引起，裂縫下寬上窄，豎直方向向上延伸，拱頂裂縫寬度較大，向1/4跨方向逐漸減少以至消失。

（1）主拱圈徑向裂縫，產(chǎn)生這種裂縫的主要原因是由于拱圈正截面強(qiáng)度不足。

（2）拱肋、拱波連接處開裂，主要原因是兩者粘結(jié)力不夠，由于拱腳截面剪應(yīng)力大，肋、波之間抗剪強(qiáng)度不夠。

（3）橫系梁裂縫，由于橫系梁比較單薄，橫向聯(lián)系薄弱。

2.1.3.3擴(kuò)大基礎(chǔ)存在嚴(yán)重掏空現(xiàn)象

基礎(chǔ)長期遭沖蝕，材料強(qiáng)度下降，基礎(chǔ)整體性被破壞，防護(hù)構(gòu)造未采??；不合理的挖砂及上游水閘放水，改變了水流速度等水流特性，造成水流沖擊增大。

2.2 加固設(shè)計(jì)

2.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.2.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D23-2007）及（JTJ024-85）；

（2）《公路舊橋承載能力鑒定方法》；

（3）《云浮市羅定思廉橋等7座橋梁檢查報(bào)告》（廣東省公路工程質(zhì)量檢測站）；

（4）《公路橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG J11-2004）；

（5）《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）及（JTJ021-89）；

（6）《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》（JTG041-2000）；

（7）《云浮市榃感橋基礎(chǔ)水下探摸檢查報(bào)告》（廣州市宇麒工程有限公司）；（8）《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）；（9）《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T J23-2008）。

2.2.1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）設(shè)計(jì)荷載：汽車-15級(jí)，加固設(shè)計(jì)后恢復(fù)原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)；

（2）橋面寬0.7 m（人行道）+凈5.2 m+0.7 m。

2.2.2主拱加固設(shè)計(jì)

主拱肋下部混凝土邊角基本都有脹裂，破損，縱向主筋外露，銹蝕嚴(yán)重。施工前應(yīng)測量拱軸線，詳細(xì)檢查拱肋病害，對于發(fā)現(xiàn)的拱肋病害和缺陷進(jìn)行處理。對于拱肋裂縫（不小于0.15 mm）進(jìn)行灌縫處理，拱肋裂縫（小于0.15 mm）進(jìn)行封閉處理；對于外露鋼筋進(jìn)行手工除銹，處理后，在鋼筋表面涂刷阻銹劑。對混凝土露粗骨料、麻面和風(fēng)化的面層鑿毛，直至露出新鮮骨料，后用環(huán)氧砂漿修復(fù)。對于發(fā)現(xiàn)的混凝土蜂窩和孔洞病害及對原有混凝土不密實(shí)或質(zhì)量有懷疑的部位都予以處理。

處理完畢后，采用加大拱肋截面，提高承載能力，加大橫系梁加強(qiáng)整體性；加大拱腳至L/4截面的高度，增強(qiáng)抵抗負(fù)彎矩能力。

（1）加大拱肋截面，將原拱肋外表面鑿毛，并在其上植筋，綁扎鋼筋網(wǎng)。在拱腳下緣拱座植筋，并與拱肋新增截面的鋼筋焊接。然后立模澆注C30混凝土，同時(shí)解決局部拱腳主筋及外露箍筋病害。

（2）加大靠近拱腳處兩腹孔間橫向拱波拱板頂面清除浮漿并鑿毛，在表面植筋。綁扎鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)要與墩頂?shù)鬃鶋透箍椎鬃鶋χ步詈附?，現(xiàn)澆8 cm厚C30混凝土。

（3）加大拱肋橫系梁高度。系梁底面鑿毛，植筋，綁扎鋼筋，澆注C30混凝土，要求和拱肋混凝土同時(shí)澆注。增加橋梁橫向聯(lián)系。

2.2.3腹拱加固設(shè)計(jì)

對腹拱底面裂縫進(jìn)行注膠封閉，植筋并綁扎鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)要與墩頂帽墻和腹拱帽墻植筋焊接，然后加鋪12 cm的防水聚丙烯纖維鋼筋混凝土，每立方混凝土加入聚丙烯纖維2～2.5 kg。

2.2.4下部結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)

1#、2#、3#墩擴(kuò)大基礎(chǔ)掏空嚴(yán)重，對墩基礎(chǔ)進(jìn)行外包100 cm鋼筋混凝土，外包后拋片石護(hù)腳；上游設(shè)置分水嶺，減少水流沖刷。

2.2.5橋面及附屬設(shè)施改造

（1）拆除原有橋面混凝土鋪裝（填料），并對基層表面鑿毛，露出新鮮骨料，橋面植筋后，噴涂兩層FYT防水層，加鋪8 cm的C30混凝土鋪裝層。施工完畢后橋面標(biāo)高不變。

（2）在橋面改造的同時(shí)對橋面的排水系統(tǒng)進(jìn)行翻新改造。同時(shí)增設(shè)2道淺埋式D-80型伸縮縫。

（3）拆除原混凝土欄桿，換為輕型金屬欄桿。人行道寬度保持不變，加高緣石高度；排水溝施工完畢后恢復(fù)原樣。

（4）拆除4#臺(tái)側(cè)墻破損處,重新砌筑。0#臺(tái)垃圾予以清理。

2.3 加固方案的施工工藝及操作要求

2.3.1裂縫處理

對縫寬大于等于 0.15 mm的裂縫（第Ⅰ類裂縫）灌注膠液；對縫寬小于0.15 mm的裂縫（第Ⅱ類裂縫）涂刷膠泥封閉。灌膠的材料采用符合設(shè)計(jì)規(guī)范用結(jié)構(gòu)膠（見表1）。

表1 結(jié)構(gòu)膠性能表

2.3.2植筋施工方法及操作要求

2.3.2.1植筋施工方法

（1）鉆孔?？咨钆c錨筋埋設(shè)深度相同，孔徑比錨筋大2～4 mm，孔位必須避讓主鋼筋和盡量避開構(gòu)造鋼筋，孔道應(yīng)豎直。

（2）清理鉆孔?？椎老扔糜裁⑶謇?，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰層、碎片和水分，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥。

（3）灌膠。將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后，膠即充滿整個(gè)空洞。

（4）錨筋植入。

（5）在膠液干固之前，避免擾動(dòng)錨固鋼筋和在孔位附近有明水。

2.3.2.2操作要求

按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诠白嫌蔑L(fēng)鉆打錨孔。用壓縮空氣吹除孔內(nèi)粉塵，用丙酮全面清洗孔壁及錨桿外表面，干燥待用。在孔壁及錨桿外表面涂一層薄的基膠待其初凝，向孔內(nèi)注入1/2-2/3孔深的結(jié)構(gòu)膠（與錨筋施工用結(jié)構(gòu)膠相同，由孔底向外擠去）后，打入處理好的錨桿，確?？變?nèi)膠泥充滿、密實(shí)，待錨桿膠體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行下一道工序。

2.3.3主拱加固工藝流程

主拱圈補(bǔ)強(qiáng)加固順序應(yīng)根據(jù)分段、對稱的原則進(jìn)行。每段長度施工單位可根據(jù)具體情況確定，原則上不小于5 m，以拱頂及兩拱腳同時(shí)進(jìn)行，接下來兩側(cè)分段對稱交替加固，使拱的變形不致因偏載而產(chǎn)生大的變形。

2.3.4水下基礎(chǔ)施工

2.3.4.1河床開挖

承臺(tái)底河床面加固墩周邊300 cm范圍由開挖設(shè)備進(jìn)行水下開挖，開挖深度為河床面負(fù)250 cm。開挖工作完成后由潛水員對加固墩周圍河床進(jìn)行清理。同時(shí)，潛水員對開挖好的墩周圍的底層基礎(chǔ)進(jìn)行處理，在墩周圍安裝一層高50 cm模板，將模板安裝、調(diào)整水平后回填20 cm的砂石。

2.3.4.2 墩表面清洗、鑿毛

潛水員利用水下專業(yè)設(shè)備對病害墩表面進(jìn)行清洗、鑿毛，鑿除松散的混凝土，對外露或斷裂的鋼筋進(jìn)行除銹和焊接。

2.3.4.3 墩表面鉆孔、植筋

鉆孔、植筋作業(yè)由潛水員攜帶水下專業(yè)鉆孔設(shè)備進(jìn)行水下鉆孔作業(yè)，孔深15 cm，孔徑18 mm，孔距40 cm，孔口稍微向上，然后，潛水員清洗植筋孔并通過水下灌漿設(shè)備向孔內(nèi)注漿，再將剪力鋼筋插入孔內(nèi)并封閉孔口，使鋼筋與混凝土粘結(jié)。

2.3.4.4鋼筋制安

潛水員水下逐條綁扎鋼筋，鋼筋的焊接要求按設(shè)計(jì)要求雙面焊接，焊接長度不得小于8cm。并將綁扎好的鋼筋籠與剪力鋼筋水下焊接。在綁扎鋼筋的同時(shí)加設(shè)7 cm的保護(hù)層墊塊，確保水下混凝土保護(hù)層厚度不少于7 cm。

2.3.4.5其它

（1）涂水下粘結(jié)劑，為了保證新、舊混凝土能更好地粘結(jié)，采用雙組份水下粘結(jié)劑。

（2）模板制安。

（3）水下混凝土澆筑。

（4）水下混凝土澆筑完成后，回填砂礫，恢復(fù)河床原狀；最后，在周圍拋填片石，保護(hù)河床面不直接沖刷，拋填范圍為基坑挖除面，拋填總高度為1 m。

2.3.5橋面施工

（1）橋面標(biāo)高測量。在橋梁附近設(shè)置永久觀測點(diǎn)，確定施工相對標(biāo)高。測量現(xiàn)在橋面標(biāo)高。

（2）橋面鑿除。人工鑿除，鑿除厚度為8 cm。

（3）表面鉆孔、植筋。植筋孔深15 cm，孔徑18 mm，孔口稍微向上，然后，清洗植筋孔并通過灌漿設(shè)備向孔內(nèi)注漿，再將剪力鋼筋插入孔內(nèi)并封閉孔口，使鋼筋與混凝土粘結(jié)。

（4）涂刷防水層。（5）鋼筋制安。

（6）混凝土澆筑。

（7）澆筑完畢后橋面刻紋處理。

2.3.6施工組織設(shè)計(jì)

為保證施工安全和加固效果，以及盡量減少施工對交通的中斷時(shí)間，因此應(yīng)做好合理的施工組織設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)好各分項(xiàng)加固工程的工序和準(zhǔn)備工作，合理分配時(shí)段。

2.3.7注意事項(xiàng)

（1）施工單位若采用不同于設(shè)計(jì)的工藝、方法、大型機(jī)具設(shè)備或較大的臨時(shí)荷載等，必須征得設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的同意。

（2）建議在日常檢查中對橋梁沉降進(jìn)行觀測。若施工單位在施工過程中發(fā)現(xiàn)新問題應(yīng)及時(shí)向業(yè)主單位和設(shè)計(jì)單位反映，根據(jù)實(shí)際情況給予補(bǔ)強(qiáng)。

（3）該項(xiàng)工程技術(shù)難度及施工難度較高，需具備橋梁總承包二級(jí)以上或特種專業(yè)資質(zhì)，且相關(guān)施工人員具備水下作業(yè)證件及有同類型橋梁水下加固施工業(yè)績的單位進(jìn)行施工。

（4）加固完成后對該橋加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和管理，定期檢查，并限制超載車輛通行。