劉鳳偉

（唐山市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，河北唐山 063000）

1 引言

公路是國(guó)內(nèi)交通運(yùn)輸?shù)闹匾A(chǔ)設(shè)施，公路橋梁日常交通壓力較大，長(zhǎng)期承受高負(fù)荷，較易發(fā)生橋梁病害。橋梁病害不僅會(huì)縮短橋梁服役周期，降低其交通行駛舒適度，而且較易產(chǎn)生安全隱患，影響運(yùn)輸安全。為此，必須全面分析公路橋梁病害，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁使用缺陷，科學(xué)維修養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)維修中，最常見(jiàn)的措施是加固，加固技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性直接影響了施工質(zhì)量，因此，必須采取有效監(jiān)管措施，監(jiān)控施工質(zhì)量。

2 加固施工技術(shù)對(duì)公路橋梁養(yǎng)護(hù)維修的重要意義

公路是重要的交通運(yùn)輸設(shè)施。因?yàn)槲覈?guó)國(guó)土面積較大，公路網(wǎng)絡(luò)分布環(huán)境復(fù)雜，部分公路路段需要跨越河流，所以，在公路網(wǎng)絡(luò)中許多路段為橋梁路段。公路路橋長(zhǎng)期服役，承受著較大的貨運(yùn)壓力，在服役周期中橋梁承載日趨加重，導(dǎo)致橋梁病害逐漸發(fā)生。橋梁病害是常見(jiàn)安全隱患，為消除隱患和提高橋梁承載性能，必須科學(xué)評(píng)估病害嚴(yán)重性，采取針對(duì)性的處理措施。常見(jiàn)問(wèn)題之一是結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期受力導(dǎo)致橋梁梁板發(fā)生裂縫，在處理結(jié)構(gòu)裂縫時(shí)，主要處理措施是維修梁板，加固梁板結(jié)構(gòu)，通過(guò)此種措施提高橋梁承載力。

工程養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量直接影響著交通運(yùn)輸安全。為促進(jìn)工程具有良好的使用性能，科學(xué)延長(zhǎng)公路橋梁服役周期，必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修，針對(duì)性地解決裂縫、路面塌陷等病害。與此同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)，積極預(yù)防病害。在此過(guò)程中重點(diǎn)提高公路橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)易銹蝕部件進(jìn)行防銹蝕處理，改善公路橋梁各環(huán)節(jié)建設(shè)質(zhì)量，優(yōu)化工程整體質(zhì)量。

3 常用公路橋梁加固施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工字鋼梁加固施工

目前，公路橋梁主要建設(shè)材料是鋼筋混凝土，加固該類(lèi)橋梁時(shí)，可使用工字鋼提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在加固過(guò)程中，需要設(shè)置導(dǎo)梁，縮短橋梁結(jié)構(gòu)鋼梁懸臂長(zhǎng)度，減小橋梁臨時(shí)墩負(fù)荷。通常情況下，導(dǎo)梁長(zhǎng)度的兩種計(jì)算方法為[1]：

對(duì)梁部進(jìn)行加固施工時(shí)，必須合理控制導(dǎo)梁長(zhǎng)度，以保證鋼梁頂推內(nèi)力維持在科學(xué)范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)變剛度設(shè)計(jì)降低結(jié)構(gòu)自重。使用螺栓連接鋼梁和導(dǎo)梁，接頭在鋼梁側(cè)壁部位，為保證兩處結(jié)構(gòu)良好對(duì)接，應(yīng)焊接鋼梁內(nèi)橫梁、鋼梁側(cè)壁接頭，將其焊接為一個(gè)整體。分工況計(jì)算導(dǎo)梁節(jié)點(diǎn)撓度與桿件受力，然后計(jì)算臨時(shí)墩豎向荷載數(shù)據(jù)及墩頂推設(shè)備施頂力，同時(shí)監(jiān)控鋼樁水平荷載。維護(hù)施工前期，需要設(shè)計(jì)加固方案，確定傾斜鋼梁底與橋墩臺(tái)承臺(tái)頂間距，明確高程數(shù)據(jù)，設(shè)置支撐，結(jié)合支撐反力情況設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。設(shè)置支撐橫梁時(shí)，使用硬橡膠隔開(kāi)鋼梁、支撐橫梁，以此保護(hù)鋼梁防銹層。使用聚四氟乙烯滑板隔開(kāi)橫梁與其支撐結(jié)構(gòu)，調(diào)整支撐橫梁的位置，保證鋼梁處于標(biāo)準(zhǔn)平面。使用升降千斤頂控制支撐橫梁高度，以此校正鋼梁垂直位置（見(jiàn)圖1）。

圖 1 工字鋼梁加固施工

3.2 CFRP 施工

使用碳纖維布加固可以提高橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力。該加固施工所用材料屬于碳纖維增強(qiáng)塑料，簡(jiǎn)稱(chēng)CFRP。碳纖維布加固為先進(jìn)的加固方法，該材料的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性較強(qiáng)，可操作性強(qiáng)，并且材料使用周期較長(zhǎng)。施工前需要先行處理構(gòu)件表面。CFRP 與常規(guī)碳纖維布使用方法相近，此種材料張拉后平直度較高，要求被加固的鋼梁表面也比較平直，否則極易導(dǎo)致鋼梁與CFRP 粘貼不良。在使用CFRP 前，應(yīng)先仔細(xì)打磨鋼梁表面，提高表面平整度，然后實(shí)施預(yù)應(yīng)力CFRP 加固施工。打磨完成后，使用丙酮徹底清洗鋼梁底部，在梁底表面均勻涂抹CFRP 黏結(jié)劑。將CFRP 粘貼在梁底表面并充分張拉，然后分析纖維受力方向，按照此方向按壓驅(qū)除內(nèi)部氣泡，避免氣泡殘留，靜置0.5 h。靜置結(jié)束后，在預(yù)應(yīng)力CFRP 表面均勻涂刷專(zhuān)用黏結(jié)劑。上述操作完成后，科學(xué)養(yǎng)護(hù)預(yù)應(yīng)力CFRP 加固部位，養(yǎng)護(hù)時(shí)間要求不低于72 h[2]。

3.3 更換吊桿施工

橋梁長(zhǎng)期服役后吊桿橫梁跨中下緣部位較易出現(xiàn)豎向裂縫，吊桿外部PE 套發(fā)生老化，導(dǎo)致下錨頭發(fā)生銹蝕，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性。部分橋梁長(zhǎng)期使用后梁板拱圈側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，存在滲水風(fēng)險(xiǎn)。還有部分橋面出現(xiàn)橫向裂縫，此種裂縫在橋梁拱腳部位發(fā)生頻率較高。對(duì)于此類(lèi)病害，在加固施工前應(yīng)先確定吊桿腐蝕程度。部分橋梁在建設(shè)時(shí)期受到當(dāng)時(shí)技術(shù)限制防銹蝕水平較低，錨頭缺少熱擠壓防護(hù)罩，吊桿較易發(fā)生銹蝕。通過(guò)更換吊桿加固橋梁是比較常見(jiàn)的方法。

4 案例分析

4.1 項(xiàng)目背景

某項(xiàng)目為國(guó)道公路橋梁，處于兩市交界位置，屬于二級(jí)公路線路，公路為非收費(fèi)公路，橋梁交角約為直角，橋梁全長(zhǎng)約500 m，寬約9 m。公路橋梁跨越沙河，橋梁結(jié)構(gòu)分現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)板與雙柱式墩臺(tái)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，水泥混凝土橋面。項(xiàng)目設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)-15 級(jí)，掛車(chē)-80 級(jí)，當(dāng)前服役20 年。橋梁后續(xù)改建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為公路-Ⅰ級(jí)荷載，洪水頻率1/100。橋梁引道全長(zhǎng)約480 m，路基寬度為13 m，路面寬度為12 m，路面結(jié)構(gòu)采用細(xì)粒、中粒式瀝青混凝土、水泥穩(wěn)定碎石基層、水泥穩(wěn)定砂礫底基層等。

橋梁建設(shè)時(shí)期較早，存在裂縫、PE 套老化、錨頭銹蝕等問(wèn)題，橋梁安全性受到影響，裂縫存在滲水問(wèn)題。裂縫分布于橋面和梁，分為縱向和橫向裂縫，并且拱腳部位較多裂縫。橋梁施工時(shí)技術(shù)水平較低，發(fā)生銹蝕，錨頭無(wú)熱擠壓防護(hù)罩，吊桿銹蝕。此次保養(yǎng)維修目的為根據(jù)工程情況評(píng)估病害及時(shí)更換吊桿，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4.2 加固維修方法

更換吊桿時(shí)，應(yīng)保證施工方案不會(huì)破壞橋梁整體性。選用規(guī)格匹配、防銹蝕效果較好的吊桿，墩頭加工吊桿兩端錨頭鋼絲，并在其外部包裹熱擠塑，現(xiàn)場(chǎng)安裝吊桿。施工時(shí)，在橋梁拱背部位安裝三角塊作為工作平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置臨時(shí)吊桿，4根/組，吊桿穿透橋面并且兜吊橫梁，使用臨時(shí)吊桿轉(zhuǎn)移原吊桿受力，然后切割處理原吊桿，安裝新吊桿。

在橋梁中，受橋梁結(jié)構(gòu)形態(tài)影響，上述方案實(shí)施難度較大，因此，選擇通過(guò)橋面縱梁分擔(dān)法更換吊梁。在橋面兩側(cè)分別設(shè)置貝雷梁，將貝雷梁作為肩擔(dān)梁，然后設(shè)置精軋螺紋鋼筋臨時(shí)吊桿，4 根/組，穿透橋面，然后兜吊下橫梁，轉(zhuǎn)移原吊桿受力至其中兩根臨時(shí)吊桿上，割除原吊桿，替換為新吊桿。

橋底水深較淺、凈空較低時(shí)，可在橋底建設(shè)施工平臺(tái)。不符合此條件時(shí)，可使用移動(dòng)吊籃移動(dòng)小車(chē)，使用水泥塊配重，配重安全系數(shù)應(yīng)不低于1.5。平臺(tái)架設(shè)方法為，移動(dòng)小車(chē)挑梁伸出橋外，挑梁端掛吊籃，施工時(shí)在橋面橫梁部位固定吊籃。施工過(guò)程中需要向前移動(dòng)吊籃，撤出吊籃上人員后，通過(guò)牽引移動(dòng)小車(chē)，調(diào)整吊籃位置，再次固定后方可承載人員繼續(xù)施工[3]。

分析橋梁體系受力，確定吊桿承載力?？拷熊?chē)道部位橋面位置安裝貝雷梁兩組，4 根/組，加強(qiáng)貝雷梁上桁桿與下桁桿，降低撓度，在兩根相鄰橫梁上方使用枕木墊設(shè)貝雷梁兩端，橫梁旁側(cè)橋面開(kāi)鑿孔洞，作為臨時(shí)吊桿穿孔，臨時(shí)吊桿下部架設(shè)橫梁平臺(tái)，平臺(tái)上放置油壓千斤頂。更換吊桿的施工順序是先更換中間部位最長(zhǎng)束吊桿，以最長(zhǎng)束吊桿為起點(diǎn)，依次向兩側(cè)施工。橫梁兩側(cè)分別設(shè)有油壓千斤頂，兩個(gè)千斤頂同時(shí)起升，卸載原吊桿荷載，施工過(guò)程中監(jiān)控橋面標(biāo)高與橫梁變化，避免因?yàn)轫斏┕ぴ斐尚铝芽p，觀察橫梁與臨時(shí)吊桿受力狀態(tài)，臨時(shí)系統(tǒng)受力正常，割除原吊桿。在割除原吊桿時(shí)，應(yīng)記錄橋面標(biāo)高動(dòng)態(tài)變化，記錄貝雷梁撓度，以及千斤頂頂升力。根據(jù)上述數(shù)據(jù)指導(dǎo)后續(xù)吊桿拆除過(guò)程。

拆除原吊桿后，清理錨孔中堵塞的混凝土等雜質(zhì)，清除孔內(nèi)預(yù)埋鋼管、錨墊板銹跡，規(guī)范涂漆。使用起重機(jī)吊裝新吊桿，吊裝方法為以拱圈上部錨孔為通道穿吊繩輔助吊桿一端，吊裝車(chē)輛卷?yè)P(yáng)操作沿錨孔吊升吊桿，垂直起吊后，沿橋面錨孔向下穿吊桿下錨頭，使用螺母固定錨頭，順序?yàn)橄壬虾笙?。吊桿穿入錨孔時(shí)，應(yīng)牢固綁扎吊點(diǎn)，保證吊桿不會(huì)發(fā)生脫落或者磕碰損傷，促進(jìn)建材使用安全和施工人員安全。穿桿入孔時(shí)，應(yīng)使用麻布圍墊錨孔入口部位，以保證穿桿入孔時(shí)PE 護(hù)套不會(huì)發(fā)生損傷。應(yīng)采用垂直入孔的方法，控制入孔速度，平穩(wěn)入孔，避免磨損錨頭螺紋。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)可消除或緩解公路橋梁病害。在實(shí)際施工中，應(yīng)全面、具體地分析公路橋梁當(dāng)前存在的問(wèn)題，從問(wèn)題出發(fā)制訂養(yǎng)護(hù)維修方案，通過(guò)更換吊桿、使用CFRP 進(jìn)行加固處理以及工字鋼使用等，合理抬高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善公路橋梁荷載強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)維修公路橋梁可以延長(zhǎng)橋梁壽命，針對(duì)性消除橋梁病害，延長(zhǎng)橋梁服務(wù)周期。加固施工可以有效增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高橋梁承載力。使用工字鋼、CFRP 加固和替換吊桿加固是常用加固手段，在進(jìn)行加固施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)控制和安全管理，保證安全施工，科學(xué)改善橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與使用狀態(tài)。