陳 敏，周祎敏

(1.桃源縣縣鄉(xiāng)公路管理處，湖南桃源 415700;2.長沙市建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410007)

0 引言

當(dāng)前我國的農(nóng)村公路交通發(fā)展迅速，但是農(nóng)村公路橋梁卻大部分建于上世紀(jì)六七十年代，由于建造時代的局限，這些橋梁的設(shè)計荷載普遍偏低，施工質(zhì)量也較差，并且農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況也導(dǎo)致這些橋梁常年失養(yǎng)。而日益繁重的農(nóng)村公路交通卻導(dǎo)致農(nóng)村公路舊橋出現(xiàn)了各種各樣的病害和缺陷，若不對這些公路舊橋進(jìn)行檢測、評估和加固改造，以提高這些橋梁的承載能力和通行能力，將極有可能對這些橋梁的營運(yùn)安全和長久使用造成比較嚴(yán)重的不利影響。

因而以湖南省桃源縣為例，在對農(nóng)村公路舊橋進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、分析和檢測的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納農(nóng)村公路舊橋的病害類型，根據(jù)舊橋的檢測結(jié)果對其技術(shù)狀況進(jìn)行評定，基于經(jīng)濟(jì)、高效的原則，以提高舊橋的通行能力和承載能力為目標(biāo)，結(jié)合相應(yīng)舊橋的實(shí)際情況提出舊橋加固改造的方法和措施，從而為農(nóng)村公路舊橋的長久使用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 農(nóng)村公路舊橋檢查

1.1 檢查方法和項(xiàng)目

通常，橋梁檢查分為直接接觸的檢查和非直接接觸的檢查兩大類［1］。通過對橋梁結(jié)構(gòu)的損壞部位進(jìn)行直接接觸標(biāo)記、量測，或者通過在結(jié)構(gòu)上安設(shè)檢查檢測儀器直接測量病害或者損傷情況等此類檢查，稱之為直接接觸檢查。如對凈空高度較小的旱地橋梁或淺水橋梁的檢查，就可以采用直接接觸的檢查方法。

若檢查人員無法直接接觸橋梁結(jié)構(gòu)的病害或損傷部位，只能在視野所及的范圍內(nèi)憑目力或借助望遠(yuǎn)鏡等對橋梁進(jìn)行檢查檢測，這類檢查稱之為非直接接觸的檢查。如對凈空高度較大的拱橋或深水橋梁的檢查，通常采用非直接接觸檢查的方法。

而根據(jù)檢查重要程度的不同和時間間隔的長短，橋梁檢查又可分為經(jīng)常性檢查、定期檢查和特殊檢查等［2］。

若從檢查項(xiàng)目的角度來看，橋梁檢查主要包括地基檢查、下部結(jié)構(gòu)檢查、上部結(jié)構(gòu)檢查、支座和伸縮縫等關(guān)鍵傳力部位檢查、附屬設(shè)施檢查、橋梁實(shí)體材質(zhì)檢查、環(huán)境條件及交通量調(diào)查等。

而從是否需要儀器設(shè)備的角度來看，舊橋檢查通常又分為外觀檢查和儀器檢查。通常，舊橋的外觀在某種程度上會體現(xiàn)其技術(shù)狀況，因此在舊橋檢查時可以首先進(jìn)行外觀檢查，通過確定橋梁病害和損壞的位置、區(qū)域、程度和大小等，來綜合判定橋梁的技術(shù)狀況。

而對于外觀檢查所無法發(fā)現(xiàn)或者確認(rèn)的問題，則只能通過儀器檢查來進(jìn)行。例如對結(jié)構(gòu)裂縫的檢查，只能通過儀器設(shè)備才能確定裂縫的位置、形態(tài)、開裂長度和寬度等。

1.2 檢查內(nèi)容

對于農(nóng)村公路舊橋，通常舊橋檢查的內(nèi)容包括如下幾個方面。

1)橋墩、橋臺、基礎(chǔ):是否開裂、風(fēng)化、剝落、空洞、露筋、滲水、滋生苔蘚等;是否有變形、傾斜、沉降、沖刷、擠壓損壞等情況。

2)翼墻、耳墻、錐坡、護(hù)坡:是否有風(fēng)化、剝落、空洞、孔洞、位移、裂縫，錐坡是否隆起、砌塊松動等情況。

3)上部承重結(jié)構(gòu):有無裂縫、掛白、表面風(fēng)化、剝落、露筋和鋼筋銹蝕，有無活集料硅堿反應(yīng)引起的整體龜裂等現(xiàn)象。

4)橋面鋪裝:縱、橫坡是否順適，橋面是否平整，橋面線形是否平順，有無裂縫、坑槽、波浪、剝落、漏水、積水，橋頭是否跳車等。

5)護(hù)欄及人行道:人行道有無空洞、缺損、剝落，有無開裂、斷裂，材質(zhì)是否老化;護(hù)欄是否松動、歪斜、斷裂、剝落。

6)排水設(shè)施:橋面排水是否順暢，泄水管是否完好、暢通，橋頭排水溝功能是否完好，橋面縱、橫坡度是否能順利歸水，有無積水，排水設(shè)施是否合理，泄水能力是否滿足要求，泄水管有無損壞、堵塞、有無滲漏等。

7)支座、伸縮縫:有無支座，支座有無斷裂、錯位和脫空現(xiàn)象。伸縮縫是否破損、結(jié)構(gòu)脫落、淤塞、填料凹凸、跳車、漏水等。

2 農(nóng)村公路舊橋病害分析與狀況評定

舊橋檢查的最終的目是為了對橋梁的技術(shù)狀況做出評定，而根據(jù)舊橋檢查的結(jié)果對橋梁的病害進(jìn)行分析是對其進(jìn)行技術(shù)狀況評定的直接依據(jù)。

2.1 橋梁病害及原因分析

以湖南省桃源縣為例，該縣的農(nóng)村公路舊橋大多為石料圬工拱橋，部分為雙曲拱橋。常見的病害情況主要包括如下四類。

1)開裂。在對農(nóng)村公路舊橋進(jìn)行檢查的過程中，結(jié)構(gòu)開裂是最常見的病害類型。而裂縫的形式主要有貫穿裂縫、深層裂縫、表面裂縫等，出現(xiàn)裂縫的部位集中于受力的橋跨結(jié)構(gòu)、墩臺和蓋梁等。

對于桃源縣的舊公路拱橋，常見的裂縫出現(xiàn)在跨中的主拱圈頂部和拱腳附近，大部分為肉眼可見的貫穿裂縫。拱橋跨中開裂的原因一方面在于拱圈或拱肋截面高度偏小，另一方面在于墩臺發(fā)生水平位移。拱橋拱腳附近裂縫產(chǎn)生的原因一方面在于拱圈或拱肋截面高度偏小，另一方面在于拱腳過大的變形導(dǎo)致負(fù)彎矩和軸力共同作用下的開裂。如建于1975年的桃源縣西安鎮(zhèn)希望橋，為一座1×20 m的片石板拱橋，2012年在對該橋的檢查中發(fā)現(xiàn)1號橋臺拱腳下緣附近出現(xiàn)2條較寬的貫穿裂縫，如圖1所示。

圖1 希望橋拱腳下緣開裂

雙曲拱橋拱波縱向裂縫也是農(nóng)村公路舊橋比較常見的病害，一般情況下該裂縫可通過外觀檢查發(fā)現(xiàn)，并且拱波裂縫處均有較明顯的滲水印痕。雙曲拱橋拱波沿跨徑方向出現(xiàn)縱向貫通裂縫的原因主要是由于橋梁重載交通頻繁，拱肋橫向聯(lián)系剛度不足，荷載作用下使拱肋發(fā)生橫向偏移而導(dǎo)致拱波開裂。如在對桃源縣鄉(xiāng)道鄭官線三陽中橋的檢查中發(fā)現(xiàn)，其拱波開裂嚴(yán)重，如圖2所示。

2)基礎(chǔ)沉降和傾斜。農(nóng)村公路舊橋受當(dāng)時條件限制，對地基承載能力的估計通常不足，橋梁基礎(chǔ)也以圬工擴(kuò)大淺基礎(chǔ)為主。由于基礎(chǔ)埋設(shè)較淺，山洪急流的長久沖刷作用導(dǎo)致地基沖刷嚴(yán)重，墩臺基礎(chǔ)時常發(fā)生沉降、滑移和傾斜，嚴(yán)重影響了橋梁的穩(wěn)定性和受力安全。如在對桃源縣縣道謝楊線杏花橋進(jìn)行檢查的過程中發(fā)現(xiàn)，其片石基礎(chǔ)沖刷比較嚴(yán)重，出現(xiàn)空洞，如圖3所示。

圖3 杏花橋基礎(chǔ)沖刷空洞

3)橋梁構(gòu)件破損。農(nóng)村公路舊橋在橋梁建成后，由于各種各樣的原因?qū)е略谑褂眠^程中日常管養(yǎng)不充分，橋梁管理不到位，超載交通的長期作用是導(dǎo)致橋梁構(gòu)件破損的主要原因，而發(fā)生破損的構(gòu)件包括橋墩、橋臺、上部主梁、橋面鋪裝等。

4)材料本身缺陷導(dǎo)致的病害。農(nóng)村公路舊橋的基礎(chǔ)、墩臺、拱圈等構(gòu)件的建造材料大多為易風(fēng)化的片石、塊石或低標(biāo)號片石混凝土等，常年受到各種大氣環(huán)境和外部環(huán)境的影響，因而出現(xiàn)了表面粉化、剝落、空洞，混凝土腐蝕和碳化，鋼筋暴露銹蝕等病害。

2.2 技術(shù)狀況評定

公路橋梁的技術(shù)狀況評定包括橋梁構(gòu)件、部件、橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和全橋綜合評定等幾部分。

通常，公路橋梁技術(shù)狀況評定應(yīng)采用分層綜合評定與5類橋梁單項(xiàng)控制指標(biāo)相結(jié)合的方法［3］。先對橋梁各構(gòu)件進(jìn)行評定，然后對橋梁各部件進(jìn)行評定，再對橋面系、上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行評定，最后進(jìn)行橋梁總體技術(shù)狀況的評定，確定橋梁的技術(shù)狀況等級。評定的關(guān)鍵在于根據(jù)各類橋梁實(shí)際結(jié)構(gòu)形式劃分橋梁評價部件和權(quán)重，確保評定科學(xué)合理，能夠真實(shí)、準(zhǔn)確的反映橋梁實(shí)際狀況。

根據(jù)橋梁總體技術(shù)狀況的評定結(jié)果，將農(nóng)村公路舊橋的技術(shù)狀況等級劃分為1類、2類、3類、4類和5類。橋梁的技術(shù)狀況等級為1和2類，表明橋梁狀況良好，能滿足正常使用要求，只需日常保養(yǎng)和維護(hù)。橋梁的技術(shù)狀況等級為3類，表明橋梁尚能維持正常使用功能，存在一定的非主體結(jié)構(gòu)病害和中等缺損，可根據(jù)病害類型實(shí)施維修。橋梁的技術(shù)狀況等級為4類，表明主要構(gòu)件有大的缺損和主體結(jié)構(gòu)病害，嚴(yán)重影響承載能力和使用功能，需立即限制通行并加強(qiáng)監(jiān)測，同時根據(jù)檢查檢測結(jié)論和設(shè)計方案實(shí)施橋梁整體性加固維修或拆除重建，以確?；謴?fù)橋梁承載能力或滿足設(shè)計荷載。橋梁的技術(shù)狀況等級為5類，表明橋梁為危橋，必須封閉交通，并盡快實(shí)施拆除重建。

3 農(nóng)村公路舊橋加固改造

在對農(nóng)村公路舊橋進(jìn)行檢查和評定之后，就要針對橋梁的實(shí)際病害類型和技術(shù)狀況等級，對橋梁實(shí)施維修加固或者拆除重建等處理，從而改善橋梁的技術(shù)狀況，提升橋梁的承載能力和通行能力，延長橋梁的使用壽命從而保障橋梁安全營運(yùn)。

由于農(nóng)村公路舊橋的情況比較特殊，在維修加固時一般應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性、可操作性和安全性原則，維修加固方案既要確保操作簡便，又要確保效果良好。

3.1 橋梁地基加固

當(dāng)擴(kuò)大淺基礎(chǔ)下的天然地基受水流沖刷出現(xiàn)空洞之后，可能會導(dǎo)致基礎(chǔ)進(jìn)一步沉陷或傾斜垮塌，此時就有必要對基礎(chǔ)進(jìn)行加固，以恢復(fù)地基土的原狀和提高地基承載力。地基加固的方法主要包括:砌石或混凝土補(bǔ)填法、換土墊層法、排水固結(jié)法、攪拌樁法、砂樁法等［4］。對于不同的病害程度，應(yīng)有針對性地選擇不同的加固方法。

桃源縣鄉(xiāng)道楊龍線寺坪小橋?yàn)橐蛔?×6 m石拱橋，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺配擴(kuò)大淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為碎石土層。由于基礎(chǔ)埋置淺且常年經(jīng)受水流沖刷，導(dǎo)致奠基區(qū)域地基出現(xiàn)空洞，空洞尺寸為1.5 m×0.8 m×0.5 m，直接危及橋梁使用安全。在對該橋進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)其地基存在病害之后，立即對該橋開展了地基加固工作。首先對空洞部位填塞片石混凝土，確保地基與基礎(chǔ)接觸緊密;然后在基底以下1 m以內(nèi)的地基中打入1 m深的小管道，用壓力泵將水泥漿注入土層中，使水泥漿與碎石土混合并凝固，把原來松散的土固結(jié)為有一定強(qiáng)度和防滲性能的整體。最終達(dá)到加固地基消除安全隱患的目的，取得了較好的效果。

3.2 基礎(chǔ)、墩臺加固

農(nóng)村公路舊橋的擴(kuò)大基礎(chǔ)大多采用砂漿片石或砂漿塊石建造。由于基礎(chǔ)長期經(jīng)受水流沖刷，表面常出現(xiàn)灰縫砂漿剝落、砌體之間出現(xiàn)空洞等病害，從而導(dǎo)致圬工基礎(chǔ)整體強(qiáng)度和剛度下降，進(jìn)一步導(dǎo)致基礎(chǔ)受力不均勻，產(chǎn)生不均勻沉降和沖刷破壞。對于公路舊橋圬工基礎(chǔ)的加固，通常采用基礎(chǔ)全斷面擴(kuò)大包邊加固的方法［5］。

對于桃源縣縣道謝楊線杏花橋的基礎(chǔ)病害，采用了基礎(chǔ)全斷面擴(kuò)大包邊的加固方法。首先在擬定基礎(chǔ)加寬的范圍內(nèi)設(shè)置圍堰設(shè)施，確保基礎(chǔ)擴(kuò)大施工時阻斷流水。再清理原基礎(chǔ)四周土層，挖至設(shè)計高度，一般不低于原基礎(chǔ)深度。然后在原基礎(chǔ)四周植入φ12錨固連接鋼筋，間距為30～50 cm。最后立模澆筑混凝土并養(yǎng)生，養(yǎng)護(hù)完成之后回填至原河床斷面。杏花橋加固完成之后的情況如圖4所示。

圖4 杏花橋基礎(chǔ)加固完成

對于橋梁墩臺的加固主要有以下幾種方法:鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法、支撐加固法、減輕荷載法等［5］。鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法是指在橋墩發(fā)生貫通裂縫時，為了使橋梁能夠暫時正常使用，而在橋墩外面圍上一圈鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固的方法。支撐加固法主要是在橋臺尺寸不足難以承受臺背土壓力而往橋孔方向產(chǎn)生傾斜或者滑移時所采用的加固方法，通常采用在橋背加建一座擋土墻以增強(qiáng)擋土能力的方式進(jìn)行加固。減輕荷載加固法是指對于建造在軟土地基上的橋墩，由于填土較高，受到較大側(cè)向土壓力作用而發(fā)生前移或傾斜時，通過更換臺背填土，減少土壓力而進(jìn)行加固的方法。

3.3 橋跨結(jié)構(gòu)加固

對于橋梁的橋跨結(jié)構(gòu)，當(dāng)前主要的加固方法有:橋面補(bǔ)強(qiáng)加固法、增大截面和配筋加固法、錨噴加固法、粘貼受力筋(鋼板、碳纖維、錦綸纖維)加固法、改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法、增設(shè)縱梁加固法(拓寬改建)、拱圈增設(shè)套拱加固法等［6］。

在對桃源縣鄉(xiāng)道凌興線進(jìn)行路面改造的過程中，其中1座1×6 m的舊板梁橋的橋面低于新路面20～30 cm，對全線的路面改造造成影響。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，該橋的墩臺及基礎(chǔ)狀況均較好，但是板梁截面高度偏小，底部受力鋼筋配筋率偏大，在當(dāng)前荷載作用下橋跨結(jié)構(gòu)承載能力不足，可能出現(xiàn)超筋梁脆性破壞。針對該橋的特殊情況，經(jīng)過詳細(xì)的分析和驗(yàn)算，最終采用橋面補(bǔ)強(qiáng)加固法進(jìn)行處理，這樣不僅提高了該橋的承載能力，還使得整個線路的路面平順銜接，很好地解決了實(shí)際問題。

在對上述1座1×6 m的舊板梁橋進(jìn)行加固改造的過程中，首先將舊橋的板梁混凝土表面鑿毛洗凈，每隔75 cm鉆孔植筋，然后在上面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并與植筋綁扎牢固，再一次性澆筑25 cm厚的橋面板混凝土并養(yǎng)生。該橋的加固實(shí)踐表明，橋面補(bǔ)強(qiáng)加固法工藝簡便、工期短，新舊混凝土結(jié)合良好，增強(qiáng)了橋梁的整體承載能力，效果良好。

對于農(nóng)村公路舊拱橋普遍存在的主拱圈截面高度偏小，或拱圈開裂變形等病害，一般可采用增大主拱截面或改變結(jié)構(gòu)體系的方法進(jìn)行加固，即在主拱圈截面上緣或下緣全截面澆筑一層鋼筋混凝土拱圈。在農(nóng)村公路舊拱橋采用增大截面法進(jìn)行加固的實(shí)踐中，考慮到經(jīng)濟(jì)性等因素，一般采用在主拱圈截面上緣進(jìn)行加固的方式。在加固時，首先對拱圈病害進(jìn)行合理處治，然后從兩拱腳向跨中對稱、均衡、分步拆除拱上建筑和清除拱上填料，清理拱圈拱背上浮渣、泥土等，并鑿毛洗凈，植入錨固鋼筋并安裝鋼筋網(wǎng)，再澆筑混凝土并養(yǎng)生，最后回填拱頂填料并完成橋面鋪裝。

而對于農(nóng)村公路舊橋中普遍存在的多跨小跨徑石拱橋的加固改造，當(dāng)基礎(chǔ)、墩臺狀況較好而主拱圈相對薄弱時，可采用將拱圈受壓結(jié)構(gòu)改變?yōu)楹喼Щ蜻B續(xù)板梁受彎結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行處理，以此來提高橋梁的承載能力。這種方法具有施工簡便、工期短等優(yōu)點(diǎn)，桃源縣縣道楊凌線和鄉(xiāng)道金穿線上的2座多跨小石拱橋均采用了此種方法進(jìn)行加固改造，效果良好。

針對農(nóng)村公路舊橋中鋼筋混凝土梁橋出現(xiàn)局部破損的狀況，通常采用局部維修加固法，即將損壞的部位鑿除，在原處重新布設(shè)鋼筋并澆筑混凝土。

3.4 橋面系維修加固

橋梁上的車輛荷載首先直接作用于橋面鋪裝，因此橋面鋪裝也是農(nóng)村公路舊橋最容易產(chǎn)生病害的部位。常見的橋面鋪裝病害形式包括:露骨坑洞、破碎沉陷等。而對于橋面系的其它各部分，普遍存在的病害還包括伸縮縫變形破損、支座老化變形和脫空、欄桿斷裂缺損、排水裝置堵塞破損等。

當(dāng)農(nóng)村公路舊橋水泥混凝土橋面鋪裝所存在的露骨坑洞、破碎沉陷等病害比較嚴(yán)重時，通常在加固改造過程中，首先將病害部位鑿除并清理干凈，然后重新澆筑水泥混凝土并養(yǎng)生。而如果舊橋橋面水泥混凝土橋面鋪裝開裂和破碎較少，整體性還比較好時，可以采用黑色路面及瀝青材料對橋面鋪裝進(jìn)行修補(bǔ)。

對于農(nóng)村公路舊橋伸縮縫位移過大的問題，可以采用設(shè)置拉桿、錨栓連接、拓寬臺帽等方法進(jìn)行解決。

農(nóng)村公路舊橋欄桿斷裂破損等病害也非常普遍，這對農(nóng)村公路的行車安全是很大的隱患。在對舊橋欄桿進(jìn)行維修加固前，應(yīng)做好現(xiàn)場調(diào)查，研究確定全橋翻修或局部維修加固方案。對于全橋欄桿翻修的方案，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注新護(hù)欄與橋面的穩(wěn)固連接問題。在桃源縣農(nóng)村公路舊橋的維修加固實(shí)踐中，新護(hù)欄通過設(shè)置鋼筋混凝土底座，安裝膨脹螺絲或植筋等工藝，將護(hù)欄底座與水泥混凝土橋面鋪裝橫向和豎向穩(wěn)固連接，較好地解決了護(hù)欄穩(wěn)固安全的問題。

4 結(jié)論

農(nóng)村公路橋梁在農(nóng)村公路交通運(yùn)輸中發(fā)揮著重要的作用，保證其承載能力和通行能力是確保農(nóng)村公路交通運(yùn)輸通暢的關(guān)鍵所在。因此以湖南省桃源縣為例，對農(nóng)村公路舊橋的檢查和加固改造方法開展研究，結(jié)論如下:

1)在對農(nóng)村公路舊橋進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查、分析和檢查的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納農(nóng)村公路舊橋的病害類型主要包括開裂、基礎(chǔ)沉降和傾斜、橋梁構(gòu)件破損、材料本身的缺陷導(dǎo)致的病害等四類。

2)根據(jù)農(nóng)村公路舊橋的檢查結(jié)果對其技術(shù)狀況進(jìn)行評定，基于經(jīng)濟(jì)、高效的原則，針對農(nóng)村公路的具體情況，提出農(nóng)村公路舊橋的加固改造方法，主要包括砌石或混凝土補(bǔ)填加固地基法、基礎(chǔ)全斷面擴(kuò)大包邊加固基礎(chǔ)法、鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固橋墩法、橋面補(bǔ)強(qiáng)和增大截面加固橋跨結(jié)構(gòu)法等。

［1］劉亞昌.淺談橋梁的檢測與維修加固［J］.交通科技，2009，232(1):33－34.

［2］JTG H11－2004，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范［S］.

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［4］劉真巖，周建斌.舊橋維修加固施工方法與實(shí)例［M］.北京:人民交通出版社，2005.

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