楊方偉，夏永峰

(長沙榕源交通技術(shù)咨詢有限公司)

1 熱水坑2#橋概況和現(xiàn)狀分析

熱水坑2#橋位于湖南省張家界市永定區(qū)境內(nèi)，是S306南永線的一座重要橋梁，該橋建成于2004 年6 月。橋梁全長72 m，凈跨徑1 ×52 m，橋面總寬12 m，凈寬11 m;石拱橋結(jié)構(gòu)為漿砌塊石，下部結(jié)構(gòu)為重力式U 型橋臺(tái)，上部結(jié)構(gòu)為板肋拱。

2011 年8 月，湖南中南林大土木建筑工程檢測中心對該橋梁進(jìn)行了外觀質(zhì)量狀況檢測，檢測報(bào)告中明確指出熱水坑2#橋的墩臺(tái)基礎(chǔ)、主拱圈、腹拱及橫墻、橋面系及欄桿等部位分別出現(xiàn)了不同程度的裂縫、滲水、巖石風(fēng)化、孔洞、水泥混凝土板開裂及鋼筋嚴(yán)重外露等病害現(xiàn)象，本文就橋體損壞部分加固提出設(shè)計(jì)方案。

2 熱水坑2#橋加固技術(shù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定以及熱水坑2#橋加固的內(nèi)容，為進(jìn)一步提高加固工程施工設(shè)計(jì)水平，保證工程施工的質(zhì)量，熱水坑2#橋加固施工組織設(shè)計(jì)工作應(yīng)該在對原橋主拱圈界面強(qiáng)度驗(yàn)算的基礎(chǔ)上開展加固方案設(shè)計(jì)。

2.1 原橋主拱圈截面強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)

(1)計(jì)算時(shí)不計(jì)入拱上結(jié)構(gòu)的聯(lián)合作用，拱圈按斜置模式計(jì)算，即計(jì)入縱坡的影響。

(2)混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的影響通過體系溫差進(jìn)行考慮，計(jì)算時(shí)計(jì)入體系溫差為:升溫15 ℃、降溫15 ℃。

(3)截面強(qiáng)度驗(yàn)算采用《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD61－2005 相關(guān)條款進(jìn)行驗(yàn)算。

(4)根據(jù)《湖南省張家界市永定區(qū)橋梁外觀質(zhì)量狀況檢測評(píng)定檢測報(bào)告》，此次設(shè)計(jì)計(jì)算的強(qiáng)度抵抗值的取值為原材料風(fēng)化前材料強(qiáng)度抵抗值的80%。

2.2 主拱圈加固

主拱圈是熱水坑2#橋乃至更多公路橋梁的最核心結(jié)構(gòu)部位，其穩(wěn)定與否直接關(guān)系橋梁的安全使用與壽命期限。結(jié)合施工期間的保通問題、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性及施工難以程度等因素，利用拱圈改變結(jié)構(gòu)受力體系，增加結(jié)構(gòu)的剛度是解決橋梁下?lián)吓c開裂問題的最佳方案。為此，應(yīng)該在主拱圈拱腳至第二腹拱拱背拱肋間，植入鋼筋，綁扎鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)澆C40混凝土，厚度為80 cm。通過對主拱圈的加固，增加主拱圈的截面強(qiáng)度。

可以發(fā)現(xiàn)，按照以上方案對主拱圈進(jìn)行鋼筋加固后，主拱圈的各截面強(qiáng)度均能滿足公路－Ⅱ級(jí)汽車荷載的要求，并且主拱圈的受力狀況得到明顯的改善，如表1 所示。

表1 加固后主拱圈截面強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果 kN

續(xù)表1

2.3 腹拱圈及橫墻加固

腹拱圈及橫墻作為支撐主拱圈結(jié)構(gòu)的重要部位，嚴(yán)重的巖石風(fēng)化現(xiàn)象使其性能被削弱，橫縱向開裂且滲水嚴(yán)重，承載力下降，因而需要對其加固。

(1)將拱頂巖石風(fēng)化的巖石層和砂漿完全清除，并采用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，補(bǔ)充拱頂巖石。

(2)對腹拱圈的寬度在0.15 mm 以上的裂縫采用壁可法壓注高強(qiáng)環(huán)氧樹脂砂漿的方法進(jìn)行修補(bǔ)，并對寬度在0.15 mm以下的裂縫采用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂砂漿封閉處理。

(3)對腹拱圈滲水處原有的砂漿清除，再次采用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行壓力灌注方法進(jìn)行填充。

(4)對橫墻局部破損部位的混凝土鑿除，并利用噴砂槍或鋼絲刷將外露的銹蝕鋼筋表面的鐵銹清楚干凈，采用滲透型阻銹劑實(shí)施防銹措施，并利用環(huán)氧樹脂混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。

2.4 墩臺(tái)與基礎(chǔ)加固

橋梁墩臺(tái)的加固工程比較復(fù)雜，需要結(jié)合多種加固措施進(jìn)行墩臺(tái)基礎(chǔ)加固。首先，需要清除橋臺(tái)處的垃圾和雜草，保證橋臺(tái)周圍無更多雜質(zhì)。對于橋臺(tái)基礎(chǔ)被沖刷掏空的部位要澆筑C30混凝土加以密實(shí)，并對基礎(chǔ)前端植入鋼筋，再進(jìn)行現(xiàn)澆C30混凝土予以封閉，澆筑C30混凝土的厚度大致為15 cm。待橋臺(tái)基礎(chǔ)加固密室后，還應(yīng)該砌筑C30混凝土預(yù)制塊進(jìn)行封閉，厚度30 cm，這樣能有力的提升墩臺(tái)的堅(jiān)固性，增強(qiáng)墩臺(tái)的抵御上游沖刷的能力。與腹拱圈及橫墻加固方案有相似之處，墩臺(tái)側(cè)墻開裂處也應(yīng)該采用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行修補(bǔ)填充;墩臺(tái)后的填土施工則應(yīng)該選用透水性好的采用，采用人工分層壓實(shí)，以避免機(jī)械施工影響原結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，最后還要增設(shè)臺(tái)后排水設(shè)施。

另外，對于橋梁墩臺(tái)的加固還可以采用安裝橋梁支座的方式進(jìn)行。在采用C30混凝土澆筑墊石時(shí)，要注意如下問題:(1)在安裝支座前，要對產(chǎn)品規(guī)格尺寸和技術(shù)指針進(jìn)行檢查，保證其與設(shè)計(jì)圖紙的相符性;(2)必須確保安裝有支座的混凝土的表面清潔平整，使混凝土表面的壓力能夠均勻;(3)對支座的頂標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保其誤差在±2 mm范圍內(nèi)。

3 主要材料的選擇要求

3.1 水泥材料選擇要求

水泥是橋梁加固工程施工中的必要組成材料，為了保證加固施工的質(zhì)量，應(yīng)采用高品質(zhì)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，并且熱水坑2#橋加固施工中所需的水泥都應(yīng)該使用此種水泥，不能采用復(fù)合水泥或變質(zhì)水泥。

3.2 鋼材材料選擇要求

對于橋梁主拱圈、橋臺(tái)基礎(chǔ)等部位加固施工中所需的鋼材，其不同情況下選擇的不同種類鋼材的要求也不盡相同。普通鋼材須符合“GB1499－2007”標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定;HRB335 鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fsk 應(yīng)保證為335 MPa;R235 鋼筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fsk 應(yīng)保證為235 MPa;其他鋼材則均采用Q235qC 鋼，并且其標(biāo)準(zhǔn)必須符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 714－2008)的規(guī)定。

3.3 粗骨料及細(xì)骨料選擇要求

在熱水坑2#橋加固工程中使用的粗骨料與細(xì)骨料，粗骨料應(yīng)選擇堅(jiān)硬的碎石，碎石的生產(chǎn)方式宜采用錘擊式破碎的生產(chǎn)方式，且碎石的最大粒徑不宜超過2 cm，以防止出現(xiàn)混凝土澆筑困難或振搗不密實(shí)的現(xiàn)象;細(xì)骨料則應(yīng)該采用級(jí)配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的河沙，且期間不含結(jié)塊、軟弱顆粒或黏土、有機(jī)物等物質(zhì)，細(xì)骨料在使用前應(yīng)進(jìn)行沖洗，清楚雜質(zhì)。

3.4 水選擇要求

(1)水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)或油脂、糖類及游離酸類等。

(2)不應(yīng)采用PH 值小于4 或大于8.5 的水。

(3)不應(yīng)采用硫酸鹽含量(以S04 計(jì))大于2 700 mg/l的水。

3.5 混凝土配合要求

(1)混凝土的配合比，應(yīng)以質(zhì)量比計(jì)并應(yīng)通過設(shè)計(jì)和試配選定。配制的混凝土拌合物應(yīng)滿足和易性、凝結(jié)速度等施工技術(shù)條件，制成的混凝土應(yīng)符合強(qiáng)度、耐久性等質(zhì)量要求，提高混凝土的和易性不宜采用加大含砂率和水泥的方法。

(2)混凝土的最大水膠比應(yīng)控制在0.45 以下，膠凝材料用量350～450 kg/m3。

(3)混凝土應(yīng)在試配時(shí)按JTJ053－94 做靜抗壓彈性模量試驗(yàn)，以滿足規(guī)范《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62－2004)對混凝土抗壓彈性模量的要求。

4 注意事項(xiàng)

(1)在設(shè)計(jì)方案中若是采用增大截面法和型鋼加固法對橋梁進(jìn)行加固，應(yīng)重點(diǎn)考慮結(jié)構(gòu)剛度的變化及其應(yīng)變方案。在設(shè)計(jì)過程中，值得注意的是應(yīng)采取有效的措施使新舊混凝土協(xié)同工作，促進(jìn)其結(jié)構(gòu)牢固。另外，為了快速提高混凝土早期強(qiáng)度，應(yīng)在背墻中加入早強(qiáng)劑。

(2)對于橋梁的整個(gè)加固工程而言，植筋工序是較為關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，因此要絕對保證其施工工藝和焊接工藝的規(guī)范性。

(3)裂縫灌膠后，應(yīng)按規(guī)范檢查補(bǔ)強(qiáng)效果和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)補(bǔ)救，確保工程質(zhì)量。

5 結(jié) 語

綜上所述，在交通事業(yè)迅速發(fā)展的形勢下，熱水坑2#橋及其他橋梁加固工程成為交通部門引以重視的問題。本文在熱水坑2#橋的實(shí)際現(xiàn)狀下，重點(diǎn)對其主要部位的加固技術(shù)、材料選擇及重點(diǎn)注意事項(xiàng)進(jìn)行方案的分析與設(shè)計(jì)，以保證橋梁加固工程施工的質(zhì)量，促進(jìn)安全運(yùn)輸性能的提升。

［1］邵衛(wèi)東，胡清國.公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固技術(shù)研究［J］.交通建設(shè)與管理，2014，(20).