霍繼輝

(遼寧省高速公路運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司 沈陽(yáng)市 110003)

在役橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，一方面可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害和耐久性病害，另一方面，隨著交通量不斷提升，橋梁的荷載等級(jí)需要提高，以上兩種情況均需對(duì)橋梁進(jìn)行加固或改造。橋梁加固和改造設(shè)計(jì)與新建橋梁設(shè)計(jì)存在不同，有其自身特點(diǎn)，需先分析現(xiàn)有橋梁的病害特點(diǎn)及現(xiàn)有承載能力,在此基礎(chǔ)上方可進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，有較大的限制性與針對(duì)性。橋梁的加固水平直接關(guān)系到后續(xù)使用的安全狀態(tài)，因此作為道路運(yùn)輸行業(yè)中的難點(diǎn)問(wèn)題，橋梁加固改造應(yīng)該引起管理者的足夠重視。

1 公路波紋鋼管改造技術(shù)

1.1 技術(shù)介紹

波紋鋼管橋涵就是施工過(guò)程中利用鋼制波紋管、波紋結(jié)構(gòu)板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的施工材料完成橋涵工程，使橋涵工程能滿足人們更高需要的一種施工。將鋼板的斷面加工成為波紋狀，這樣能夠一定程度上增加構(gòu)筑物的強(qiáng)度，一般情況下比平鋼板堅(jiān)固十倍以上，并且具有重量輕、安裝方便、耐久性好、成本低、抗變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)由于其重量較輕，對(duì)施工地基的負(fù)荷較小，因此對(duì)于一些地質(zhì)條件不那么好的地區(qū)提供了一種橋梁改造的新思路，現(xiàn)階段波紋鋼管橋在地基不均勻、土基較軟、填方地區(qū)均有運(yùn)用且施工效果良好[1]。

1.2 施工技術(shù)與施工方法

(1)波紋鋼管涵洞基礎(chǔ)一般為柔性基礎(chǔ)，但要對(duì)整道波紋鋼管涵保持均勻的承載力。公路波紋鋼管橋涵施工的第一步是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境與地質(zhì)情況做勘探，并依照地質(zhì)勘探的情況確定挖掘地基的各項(xiàng)參數(shù)，包括地基的寬度、深度等關(guān)鍵參數(shù)。在軟土區(qū)等地質(zhì)條件不太好的路段，基本原則是涵洞基底的處理方式與路基處理的方式相同就行。

(2)由于管涵會(huì)受到尖銳石塊的破壞，因此要對(duì)不良地基進(jìn)行前置處理，目的是為了保證埋設(shè)管涵的位置沒(méi)有大石塊的影響，對(duì)于一般的砂質(zhì)石與小碎石影響不大，一般不會(huì)對(duì)管涵造成實(shí)際破壞，常見(jiàn)的辦法就是換填碾壓或者基底夯實(shí)，目的是確保管涵的重量能夠得到有效的承載，保證后續(xù)結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，避免發(fā)生由于土體偏移而導(dǎo)致的施工事故，使施工能夠安全有序的進(jìn)行。

(3)根據(jù)力學(xué)知識(shí)可知管涵在實(shí)際工作中，其中部受到的荷載高于其兩邊，為了使這種變形不會(huì)影響到地基，進(jìn)而導(dǎo)致管涵下沉的不利現(xiàn)象發(fā)生，施工人員需要在地基挖掘時(shí)預(yù)留一定的拱度，地基預(yù)留拱度通常為0.6%～1%，最大不能超過(guò)2%，具體數(shù)值需要依據(jù)所用涵管的材料性能、涵管的長(zhǎng)度和地基的實(shí)際情況而定。

(4)涵管在基坑內(nèi)拼裝好后需要進(jìn)行回填操作，回填土應(yīng)就近采集，同時(shí)要剔除其中體積較大的石塊避免對(duì)涵管造成損害，盡量采用軟質(zhì)的砂礫土進(jìn)行回填，要采用分層回填的方式，每層回填的厚度20cm左右。當(dāng)兩側(cè)填筑完成后，還要用水密法將兩側(cè)的填土密實(shí)。每一層回填后及時(shí)檢測(cè)密實(shí)度確保達(dá)到要求，當(dāng)涵管上方的回填土厚度超過(guò)30cm以上時(shí)，需要用壓路機(jī)進(jìn)行機(jī)械壓實(shí)，如果回填土厚度超過(guò)60cm，則在用壓路機(jī)壓實(shí)后還需要進(jìn)行密實(shí)度檢測(cè)，盡量采用對(duì)稱壓實(shí)以確保效果良好。

2 小跨徑橋梁加固技術(shù)

2.1 錨噴混凝土加固法

錨噴混凝土是指先將錨桿錨入補(bǔ)強(qiáng)部位結(jié)構(gòu)內(nèi)，掛設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，然后再噴射一定厚度的混凝土，使其與原結(jié)構(gòu)共同承受外力的組合結(jié)構(gòu)[2]。

錨噴混凝土加固法多應(yīng)用于漿砌片石石拱橋中，我國(guó)許多石板拱橋?qū)儆谠缙谛藿ǖ墓こ?，由于?dāng)時(shí)施工要求不明確，施工技術(shù)不完善等原因，所用石料未達(dá)到需要的強(qiáng)度與規(guī)格，砌筑砂漿不飽滿，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，許多該類橋梁存在不同程度的損壞。在這種情況下，錨噴水泥混凝土加固法的優(yōu)點(diǎn)得以體現(xiàn)，它在解決已有病害同時(shí)不會(huì)影響橋體的正常使用，可以在不妨礙通行的情況下達(dá)到滿意的加固效果。

施工工序：

(1)需要在拱圈表面進(jìn)行鑿毛，同時(shí)將被污染的砂漿徹底清除。

(2)在拱圈底面進(jìn)行植筋，采用電鉆打孔，鉆孔深度不小于10cm，鉆孔直徑不小于12mm,用吹風(fēng)機(jī)清理孔內(nèi)殘?jiān)?，往孔?nèi)注入植筋膠后插入鋼筋，確保鋼筋粘連牢固。

(3)為使噴射混凝土與拱圈粘接牢固，植筋以后需要在外層焊接一層鋼筋網(wǎng)，確保焊點(diǎn)數(shù)量達(dá)到施工規(guī)范要求，防止噴射混凝土?xí)r鋼筋移動(dòng)。

(4)噴射混凝土之前需要對(duì)拱圈表面進(jìn)行水洗濕潤(rùn)，之后在表面噴涂砂漿，這層砂漿的厚度建議在1cm左右，這樣操作的目的是為了使新舊混凝土黏結(jié)效果良好，確保片石之間的孔隙能夠被填充密實(shí)，混凝土噴射完成后還要做好養(yǎng)生工作。

2.2 外包混凝土加固法

外包混凝土加固法又稱增大截面加固法，是指增大構(gòu)件的截面和配筋，以提高構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度的一種加固方法[2]。這種方法多應(yīng)用于增加橋梁橫向聯(lián)系，由于早期修筑的橋梁很多都存在橫系梁或者橫隔板尺寸不足的情況，隨著交通量的日漸增多，在外界荷載較大的情況下，由于梁板間的橫向聯(lián)系不足，很容致產(chǎn)生變形失穩(wěn)的現(xiàn)象，直接后果就是橫系梁產(chǎn)生脫落開(kāi)裂等現(xiàn)象。此加固方式可以通過(guò)增大橫系梁有效截面，以提升橫向聯(lián)系與橋梁整體受力性能。

施工工序：

(1)為使新舊混凝土完全融合要對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行拉毛處理。

(2)用水清洗混凝土表面，之后在構(gòu)件表面涂抹一層水泥漿。

(3)進(jìn)行外包混凝土的施工。

2.3 粘貼碳纖維布加固法

碳纖維是一種新型材料，具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，成為舊橋加固的理想材料。加固混凝土構(gòu)件時(shí)，按構(gòu)件的不同受力特點(diǎn)，用粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于構(gòu)件表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件變形的約束并由此提高構(gòu)件的承載能力[3]。

此種加固方法多用于增強(qiáng)構(gòu)件的抗彎剛度，能夠約束混凝土裂縫的擴(kuò)展趨勢(shì)，同時(shí)減少構(gòu)件的撓度，橋體中有些需要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)物經(jīng)常外形比較復(fù)雜并不是十分規(guī)則，傳統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)方法可能不適應(yīng)，同時(shí)傳統(tǒng)方法中的粘貼鋼板等還可能在施工過(guò)程之中對(duì)橋體原結(jié)構(gòu)造成損害，碳纖維布的優(yōu)勢(shì)此時(shí)就得以體現(xiàn)，由于其能隨著結(jié)構(gòu)物的外形改變，很大程度上降低了施工難度，這點(diǎn)在應(yīng)對(duì)復(fù)雜構(gòu)件的時(shí)候尤其重要。

施工工序：

(2)對(duì)混凝土的表面進(jìn)行清潔處理，使其露出新的結(jié)構(gòu)面，清潔后要保持新結(jié)構(gòu)面干燥。

(3)使用特制的專用滾刷將底膠均勻涂抹在混凝土的表面，直到指觸不粘時(shí)才算完成膠水干燥定型。

(4)將混凝土表面的坑洞凹槽采用專用膠水填平，同時(shí)將混凝土比較尖銳的邊緣修整成圓弧形狀。

(5)將纖維布裁剪成設(shè)計(jì)尺寸，并將裁剪好的纖維布用膠水粘連到預(yù)設(shè)位置，用滾刷或者毛刷將布內(nèi)的氣泡全部擠出，使膠水填滿布料與混凝土之間的孔隙。

(6)多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維布表面完全干燥后即進(jìn)行下一層的粘貼。在最后一層的碳纖維布表面均勻涂抹粘貼膠。

2.4 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法

橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法是指重新澆筑一層鋼筋混凝土橋面鋪裝，使其與梁板構(gòu)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)形式。這樣做的結(jié)果就是梁體的截面變高，橋梁的橫向應(yīng)力分布得到改善，進(jìn)而橋梁的承載能力會(huì)有一個(gè)顯著提高[4]。

車輛荷載直接作用于橋面鋪裝層，一般而言中小型橋梁在面對(duì)應(yīng)力變化或者受到外部沖擊的時(shí)候其變形會(huì)比較大，這就是中小型橋梁易受損的原因，其中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的病害包括橋面鋪裝的破損，進(jìn)而導(dǎo)致的網(wǎng)裂、露筋和坑洞的產(chǎn)生。在我國(guó)，大部分橋梁橫向鏈接結(jié)構(gòu)為鉸縫，由于這部分的施工要求在舊的規(guī)范中未明確，因此這類橋梁在使用年限較長(zhǎng)的情況下，在鉸縫的位置出現(xiàn)松動(dòng)破損，進(jìn)而出現(xiàn)單板受力的情況，縮短橋梁使用壽命，整體橋梁出現(xiàn)安全隱患。

一瞬間的驚愕過(guò)后，他的心中忽地掠過(guò)了一絲不安。他突然意識(shí)到了什么，與此同時(shí)，便見(jiàn)一道白光，從身側(cè)斜向而出，朝著自己劈下來(lái)。

3 橋梁墩柱玻纖套筒加固技術(shù)

3.1 技術(shù)介紹

采用傳統(tǒng)方法對(duì)橋梁墩柱和樁基進(jìn)行加固時(shí)，為了保證墩柱周圍有足夠的施工空間，需要設(shè)置圍堰，導(dǎo)致上游水位堆積，河道無(wú)法通行，同時(shí)由于樁基體積增大，外包的混凝土部分會(huì)導(dǎo)致河流的泄洪能力下降，可能影響河流周圍居民的生活[5]。

該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

(1)全程只需要施工時(shí)潛水員水下作業(yè)，施工方便。

(2)不影響河道通行和排洪能力。

(3)所用材料屬于環(huán)保材料，符合環(huán)保要求；施工時(shí)無(wú)噪音干擾，不影響周圍居民正常生活。

(4)工期短，效率高。

3.2 技術(shù)實(shí)施要點(diǎn)

橋梁墩柱玻纖套筒加固技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)如下：

(1)根據(jù)橋梁原施工圖紙計(jì)算待加固樁基應(yīng)采用的纖維套筒尺寸；由專業(yè)潛水員下潛到目標(biāo)位置對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行勘查，同時(shí)使用專業(yè)工具對(duì)樁基表面進(jìn)行清理。

(2)提前在工廠預(yù)制套筒，套筒的直徑需滿足設(shè)計(jì)要求，以便填充物有足夠的空間填充。

(3)在套筒的鎖扣槽內(nèi)注入低模量氫脂環(huán)氧膠，并用臨時(shí)固定設(shè)施將其固定在樁基外側(cè)。

(4)在套筒底部安裝密封條，并采用環(huán)氧砂漿封底。

(5)8h后，用環(huán)氧灌漿料將筒內(nèi)的水?dāng)D壓出去。

(6)采用環(huán)氧膠對(duì)套筒進(jìn)行頂部密封。

(7)一般情況下24h取下臨時(shí)固定裝置，安裝完畢。

4 總結(jié)

所介紹的方法均是應(yīng)用范圍較廣、可行性較高的方法，但其中一些技術(shù)細(xì)節(jié)仍然有很大的提升空間，需要施工人員在實(shí)際應(yīng)用中及時(shí)總結(jié)提升，同時(shí)加固后的橋梁也應(yīng)該持續(xù)進(jìn)行觀測(cè)與分析，以便檢驗(yàn)加固改造的實(shí)際效果，只有不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，橋梁改造加固技術(shù)才能有長(zhǎng)足的發(fā)展，更好地服務(wù)于我國(guó)的交通運(yùn)輸行業(yè)。