孫俊杰

（浙江省交通集團(tuán)高速公路杭州南管理中心，浙江杭州 311217）

0 引言

公路橋梁是我國重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，由于新時代社會發(fā)展的需要，公路橋梁的數(shù)量也在逐年攀升，在一定程度上對公路橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修技術(shù)提出挑戰(zhàn)。橋梁作為交通體系中發(fā)揮關(guān)鍵作用的元素，其質(zhì)量會直接影響整個體系的安全運(yùn)行。如果橋梁因為內(nèi)外在因素受到損傷，會導(dǎo)致運(yùn)力下降，甚至造成運(yùn)輸體系就此中斷。本文采用多樣化的施工處理技術(shù)，研究了如何構(gòu)建更加穩(wěn)定、全面的橋梁加固方法。

1 公路橋梁主要病害成因分析

橋梁預(yù)制搭板普遍存在銹跡、縱向裂縫、網(wǎng)裂等病害問題，部分預(yù)制搭板出現(xiàn)銹漲露筋，搭板開裂導(dǎo)致橋面鋪裝產(chǎn)生反射裂縫，進(jìn)而發(fā)展為搭板漏水甚至橋面板穿孔。微小裂縫、破損露筋是橋梁常規(guī)非結(jié)構(gòu)性病害，混凝土施工質(zhì)量、后期養(yǎng)護(hù)、鋼筋保護(hù)層偏薄、混凝土碳化等問題均可能導(dǎo)致混凝土開裂、破損，致使鋼筋露筋、銹蝕影響結(jié)構(gòu)耐久性[1]。

橋面板作為后期現(xiàn)澆構(gòu)件，整體性差且承載能力不足，在后期高負(fù)荷工作中，損傷累積并不斷發(fā)育，直至破損。作為重要的受力構(gòu)件，橋面板在病害發(fā)展后產(chǎn)生較大隱患，一般需要進(jìn)行拆除重建。拆除橋面板需要采用滿堂支架、安全擋板及尼龍編織布搭設(shè)混凝土拆除臨時防護(hù)支架，以確保拆除過程中工字梁的安全和穩(wěn)定，拆除橋面板時，原梁體頂面鋼筋及懸臂板鋼筋均應(yīng)保留[2]。

橋臺存在豎向裂縫，部分橋梁翼板與蓋梁存在滲水、破損、銹脹、露筋問題，且結(jié)構(gòu)局部破損、銹脹露筋為主要病害。橋梁結(jié)構(gòu)存在混凝土破損、露筋、銹脹將引起保護(hù)層碳化剝落，使鋼筋直接與大氣接觸，進(jìn)一步加劇病害擴(kuò)大。為減慢外界的腐蝕介質(zhì)對混凝土、鋼筋的侵蝕作用，保障結(jié)構(gòu)的耐久性，需要及時處治混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

支座脫空情況在裝配式多支座橋梁中經(jīng)常發(fā)生。支座采用球冠板式橡膠支座，伸縮縫處支座采用相應(yīng)滑動支座。主要受橫向荷載分布不均勻及構(gòu)件老化速率不一致等因素影響，橫向各支座應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)不一致，導(dǎo)致部分支座提前破壞，反力向剩余支座轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致支座陸續(xù)脫空變形[3]。

2 公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固施工關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)橋梁檢測結(jié)果及對病害原因的分析，對已發(fā)育的病害分別處治。結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)特點、場地條件，采取科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效的維修加固措施，分析缺陷發(fā)育機(jī)制，遵循動態(tài)設(shè)計的思路，提出整體維修和局部加固的技術(shù)思路[4]。

2.1 放樣定位及錨點定位

分析公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固施工關(guān)鍵技術(shù)前，需要先進(jìn)行放樣定位及錨點定位。在公路橋梁的裂縫處設(shè)置一個滑塊墊板，為放樣定位創(chuàng)造加固條件。根據(jù)設(shè)計圖紙，以墊板和錨固作為公路橋梁的加固底座，確定錨點的加固位置，在核心處設(shè)置放樣裝置，安裝多桿螺栓。為確保錨固點放樣的承壓能力，結(jié)合承壓面積設(shè)定對應(yīng)的承壓節(jié)點。在錨固點側(cè)方處關(guān)聯(lián)斜筋，以縱軸線作為基準(zhǔn)進(jìn)行雙向放樣處理。此時，橋梁的承壓面積為初始的承壓標(biāo)準(zhǔn)并未發(fā)生變化，結(jié)合承壓需求對加固單元的錨固點高度進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)斜筋和橋梁處于垂直狀態(tài)時，需要對錨固點上方梁頂、梁端進(jìn)行雙向加固處理，利用鑿巖機(jī)在錨點處進(jìn)行打孔處理，重復(fù)清理后完成放樣定位及錨點定位的處理[5]。

2.2 雙向預(yù)應(yīng)力技術(shù)完成加固張拉

在完成放樣定位及錨點定位后，采用雙向預(yù)應(yīng)力技術(shù)完成加固張拉。加固張拉在橋梁工程的建設(shè)中十分關(guān)鍵，對公路橋梁的主承重效果有直接影響?？梢韵冗M(jìn)行預(yù)應(yīng)力設(shè)定，具體如表1所示。

表1 不同范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力控制表

根據(jù)表1可以完成對不同范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力的控制與設(shè)定，營造相應(yīng)的維護(hù)加固環(huán)境。在初始的張拉范圍內(nèi)，需要雙向水平筋和斜筋對支柱進(jìn)行固定并關(guān)聯(lián)，擴(kuò)大實際雙向張拉范圍，以此增加加固效果，在提升安全系數(shù)的同時完成預(yù)期的維護(hù)加固目標(biāo)。

2.3 壓漿轉(zhuǎn)向二次加固

采用壓漿轉(zhuǎn)向的方式實現(xiàn)二次加固。公路橋梁的維護(hù)和加固具有一定的不穩(wěn)定性，由于重疊處理導(dǎo)致需要進(jìn)行二次加固，以此避免關(guān)聯(lián)問題的出現(xiàn)[7]。壓漿作業(yè)是在張拉完成后十分重要的一個環(huán)節(jié)，主要是對加固后的承壓平面進(jìn)行平衡處理，將側(cè)向的鋼筋及垂直鋼筋平整化，結(jié)合張拉效果及預(yù)應(yīng)力變化，設(shè)定初始的壓漿面積。具體壓漿施工流程如圖1所示。

圖1 壓漿施工流程圖

根據(jù)圖1可以完成對壓漿轉(zhuǎn)向的施工操作，再結(jié)合上述定位區(qū)域，調(diào)整加固錨點的單元距離，二次擴(kuò)大加固范圍。隨著預(yù)應(yīng)力和張拉力的變化，經(jīng)過維護(hù)、加固后的公路橋梁承載能力得到了極大提升。

2.4 SRAP層級維護(hù)加固

SRAP技術(shù)（Supplemental Remedial Action Plan）是一種采用SR加固材料（鍍鋅軟鋼絲束）和AP多功能復(fù)合干砂漿（氧化鋁多糖聚合物水泥砂漿）對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行體外配筋的綜合加固技術(shù)。其作為一種有黏結(jié)體外預(yù)應(yīng)力的加固技術(shù)，在體外預(yù)應(yīng)力加固的基礎(chǔ)上發(fā)展而來?；驹硎遣捎谩昂奢d平衡法”，即通過預(yù)應(yīng)力平衡多種原因引起的構(gòu)件荷載，抵消一些不應(yīng)出現(xiàn)的應(yīng)力應(yīng)變，最終達(dá)到對橋梁加固的目的。在完成對壓漿轉(zhuǎn)向二次加固的操作之后，以預(yù)應(yīng)力導(dǎo)入為先決條件，利用高黏性的AP樹脂砂漿對公路橋梁進(jìn)行防腐防水處理，對橋梁加固的位置施加預(yù)應(yīng)力，此時界面的張拉承載力達(dá)到極限值，在上述基礎(chǔ)上再施加關(guān)聯(lián)墻以強(qiáng)化維護(hù)效果[8]。

3 實例分析

3.1 K公路橋梁工程現(xiàn)狀

本次主要對K公路橋梁的不同路段進(jìn)行測試，分別將其劃定為測試路段1～5。設(shè)定的測試路段均在相同的環(huán)境下進(jìn)行。由于K工程的建設(shè)位置較高，大型的機(jī)械設(shè)備在應(yīng)用時較為困難，在維護(hù)時還發(fā)現(xiàn)了較多的問題和缺陷，包括路面裂縫、橋梁下沉、路面不平整等，如圖2所示。

圖2 K公路橋梁缺陷圖示

由圖2可知，K公路橋梁由于多年的使用及外部因素的影響，使公路橋梁已經(jīng)不具備原本的承載能力，具有一定的安全隱患。

3.2 關(guān)鍵施工技術(shù)分析

經(jīng)過上述對K公路橋梁工程施工現(xiàn)狀的分析后，結(jié)合橋梁的實際情況以及維護(hù)加固需求，進(jìn)行更加具體的技術(shù)處理?？紤]受外部因素的影響，需要先測定橋梁的實時承載力，通過對節(jié)點剛度、開裂程度、受力性能等方面的對比分析，給出不同情況下適宜采用的節(jié)點形式，分析橋梁初始受力狀態(tài)、混凝土澆筑質(zhì)量及收縮對節(jié)點剛度的影響，最終計算出承載極限值，具體如公式1所示：

式（1）中：K為承載極限值；d為變動系數(shù)；a為稱重加固范圍；s為權(quán)重極值。通過上述計算，最終可以得出實際的承載極限值。根據(jù)數(shù)值設(shè)定極限承載范圍，結(jié)合預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，采用預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)構(gòu)建整體的加固結(jié)構(gòu)，具體的加固流程如圖3所示。

圖3 預(yù)應(yīng)力加固施工流程圖

根據(jù)圖3，結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以建立預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)，更改調(diào)整核心加固節(jié)點的單元承重比值，在初始的承重標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，為確保最終加固結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性，需要增加橋梁維護(hù)的面積，測定最終的加固張拉系數(shù)，如公式2所示：

式（2）中：M為加固張拉系數(shù)；R為上錨固點數(shù)量；f為預(yù)應(yīng)力應(yīng)變差值。通過上述計算，最終得出實際的加固張拉系數(shù)。經(jīng)過上述測定以及相關(guān)技術(shù)的輔助處理，最終得出實例分析結(jié)果如表2所示。

表2 K公路橋梁工程維護(hù)加固技術(shù)應(yīng)用效果

根據(jù)表2可以完成對公路橋梁工程維護(hù)加固技術(shù)應(yīng)用效果的分析與研究。經(jīng)過對5個小組的測定，發(fā)現(xiàn)K公路橋梁的實際承重能力逐漸增大，表明其維護(hù)與加固的效果更好，具有實際的應(yīng)用價值。

3.2.1 附屬設(shè)施的維修加固

對立柱不完善的橋梁欄桿進(jìn)行修補(bǔ)或更換防撞墻，如果伸縮縫在大跨度橋梁中損壞，用GQF-F（茂樂接頭）代替，存在的問題是：由于橋梁的防排水設(shè)施過多，導(dǎo)致水流受阻，雨水沿橋頂板裂縫滲入下層，造成內(nèi)部鋼架腐蝕。應(yīng)調(diào)整排水系統(tǒng)的高度和長度，以疏通堵塞的排水孔，及時更換重壓和老化的軸承。

3.2.2 墩臺的維修加固

墩臺斷裂或其他更為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞，普通的加固技術(shù)并不適用。加固維修過程中要求將原有構(gòu)件拆除更換，實施局部或整體的結(jié)構(gòu)改造。搭設(shè)臨時支架時，對橋體下部構(gòu)件進(jìn)行對點式支撐。一旦橋梁梁體中出現(xiàn)了鋼筋外露的現(xiàn)象，首先要清除銹蝕鋼筋，然后將鋼筋進(jìn)行修復(fù)；如果要實現(xiàn)橋面的抬升，當(dāng)主梁承載力符合要求時，需在原有基礎(chǔ)上適當(dāng)增加鋪裝層的厚度。

3.2.3 單板受力的維修加固

單板受力主要表現(xiàn)為鉸縫混凝土剪切破壞或混凝土松散脫落，致使橋面鋪裝層產(chǎn)生不規(guī)則的縱向裂縫，甚至形成破損碎裂帶，在兩側(cè)空心板之間形成高差，引起板底的開裂變形。維修方法為先鑿除混凝土鋪裝及鉸縫混凝土，必要時更換梁板，在邊梁位置植入螺紋筋加強(qiáng)橫向聯(lián)系，在梁頂鋪設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)預(yù)防反射裂縫，用補(bǔ)償收縮鋼纖維細(xì)石混凝土填筑鉸縫后，鋪筑防水層及橋面鋪裝。

4 結(jié)語

本文結(jié)合K公路橋梁工程，對公路橋梁養(yǎng)護(hù)與維修加固施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。通過分析公路橋梁的一些典型病害，包括混凝土表層缺陷、裂縫、單板受力、橋面系病害等，提出了相應(yīng)的維修加固施工技術(shù)，希望能夠為同類公路橋梁加固工程提供參考。