陳兵
(貴州省遵義市湄潭縣交通運(yùn)輸局,貴州遵義 564100)
公路橋梁在使用過(guò)程中,由于各種內(nèi)外因素的干擾,容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開(kāi)裂問(wèn)題。特別是隨著時(shí)間的推移,橋梁內(nèi)部受力條件會(huì)重新分布,導(dǎo)致承載能力和安全性下降,無(wú)法滿足正常使用需求,部分橋梁甚至在未達(dá)到預(yù)期使用年限就被迫退役。文章主要對(duì)公路危橋加固改造施工技術(shù)進(jìn)行分析,探索全新的加固措施,以期有效解決橋梁結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂問(wèn)題,提升其承載能力和安全性,以滿足公路橋梁的長(zhǎng)期使用需求。
隨著使用年限的增長(zhǎng),部分公路橋梁面臨老化、腐蝕等問(wèn)題,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降,存在安全隱患。為解決這一問(wèn)題,需要進(jìn)行加固改造。可以采用鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等材料和技術(shù)手段,對(duì)公路橋梁的梁、墩、臺(tái)等關(guān)鍵部位進(jìn)行加固,提高其抗彎、抗剪和抗震能力,有效預(yù)防公路橋梁倒塌和事故發(fā)生,提高公路橋梁的荷載承載能力,確保其在各種荷載和環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
灌縫加固是一種常用的公路危橋加固改造技術(shù),通過(guò)使用灌縫技術(shù)修復(fù)和密封公路橋梁的裂縫,防止水分和其他有害物質(zhì)進(jìn)入裂縫內(nèi)部破壞公路橋梁結(jié)構(gòu)。
第一,清理公路橋梁裂縫,去除裂縫中的雜物和松散混凝土碎屑,確保裂縫表面干滑。
第二,將環(huán)氧樹(shù)脂等灌縫材料注入裂縫中,使其完全填充整個(gè)裂縫(見(jiàn)圖1)。在灌縫過(guò)程中,需要進(jìn)行質(zhì)量控制,以保證灌縫施工效果。
圖1 灌漿施工
外包混凝土加固技術(shù)是一種常用的公路危橋加固方法,旨在提升公路橋梁的承載能力、延長(zhǎng)使用壽命和保障結(jié)構(gòu)的安全性。該技術(shù)基于混凝土材料的良好性能,在原有公路橋梁結(jié)構(gòu)外部施加一層新的混凝土層,以修復(fù)公路橋梁表面損壞,避免裂縫擴(kuò)展,提高公路橋梁的橫向和縱向承載能力、彎矩承載能力,改善結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性,提高橋墩抗震性能等[1]。
首先,在施工過(guò)程中對(duì)原有公路橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估和檢測(cè),確定加固的需求和范圍。
其次,對(duì)公路橋梁表面進(jìn)行相關(guān)處理,提高外包混凝土與原有結(jié)構(gòu)之間的黏結(jié)力。
再次,進(jìn)行混凝土拌和與澆筑,采用適當(dāng)?shù)氖┕すに嚭湍0澹蕴岣呋炷恋馁|(zhì)量和美觀性。
最后,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和監(jiān)測(cè),確保外包混凝土層充分固化,并通過(guò)監(jiān)測(cè)手段對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)估。
粘貼鋼板加固是一種常用的公路危橋加固技術(shù),通過(guò)將鋼板直接粘貼到需要加固的公路橋梁部位上,使原有的混凝土結(jié)構(gòu)與鋼板共同承擔(dān)外部交通產(chǎn)生的作用力。該技術(shù)只需將鋼板粘貼到指定位置,不需要大規(guī)模拆除或改變?cè)薪Y(jié)構(gòu),通常不會(huì)對(duì)公路橋梁的外觀產(chǎn)生過(guò)大的影響,對(duì)施工空間的要求也不高,施工過(guò)程更加便利,能夠有效降低對(duì)交通和周邊環(huán)境的干擾。同時(shí),采用粘貼鋼板的方式,無(wú)須進(jìn)行混凝土澆筑,可以提高加固施工效率,適用于需要迅速恢復(fù)公路橋梁使用功能的情況[2]。
此外,粘貼鋼板加固技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受彎、大偏心受壓、受拉部件的加固中有較高的應(yīng)用價(jià)值。粘貼鋼板加固法可以有效提高公路橋梁的強(qiáng)度和承載能力,提高其抗彎和抗壓能力,延長(zhǎng)公路橋梁的使用壽命。然而,在施工過(guò)程中需要全面了解公路橋梁結(jié)構(gòu)的銹蝕情況,并采取相應(yīng)的處理措施。此外,對(duì)于結(jié)構(gòu)部件加固效果較差、穩(wěn)定性嚴(yán)重受損的部位,在粘貼鋼板之前需要進(jìn)行螺栓錨固處理,以避免發(fā)生鋼板脫落等問(wèn)題。同時(shí),施工過(guò)程應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),確保加固后的公路橋梁能夠?qū)崿F(xiàn)安全、可靠運(yùn)行。
碳纖維布加固是一種常用的加固技術(shù),在施工過(guò)程中,先對(duì)公路橋梁表面進(jìn)行清潔和處理,然后將特定的膠黏劑涂抹在公路橋梁表面,再將預(yù)先剪裁好的碳纖維布貼附在公路橋梁加固部位表面,確保其與公路橋梁結(jié)構(gòu)緊密黏結(jié)。碳纖維布具有高強(qiáng)度和高模量的特點(diǎn),能夠在公路橋梁結(jié)構(gòu)中起到有效的加固作用。將碳纖維布粘貼在公路橋梁表面,可以提高公路橋梁的抗彎、抗剪和抗壓能力,提高整體結(jié)構(gòu)的承載能力。同時(shí),由于碳纖維布具有良好的韌性和耐久性,能夠有效吸收和分散地震荷載,提高公路橋梁的抗震性能,降低地震風(fēng)險(xiǎn),碳纖維施工現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。
圖2 碳纖維施工現(xiàn)場(chǎng)
某公路橋梁項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)的時(shí)間超過(guò)30 年,該項(xiàng)目采用工字梁和T 梁組合形成,跨徑尺寸較大,包含人行道、行車(chē)道等結(jié)構(gòu),行車(chē)道采用雙向橫坡結(jié)構(gòu)形式。近年來(lái),區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,交通流量不斷增多,在多重因素的影響下橋梁已經(jīng)不能完全滿足車(chē)輛安全通行要求。對(duì)該橋梁進(jìn)行勘查發(fā)現(xiàn),橋頭混凝土面板、伸縮縫等處出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫問(wèn)題,嚴(yán)重影響橋梁正常運(yùn)行。掌握相關(guān)病害問(wèn)題后,主管部門(mén)通過(guò)綜合分析,決定對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行加固改造。
在公路橋梁運(yùn)行過(guò)程中,承載力性能降低主要是由于長(zhǎng)期運(yùn)行和受到自然環(huán)境的侵蝕,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等損壞,潮濕氣體進(jìn)入內(nèi)部導(dǎo)致鋼筋腐蝕。長(zhǎng)時(shí)間的超載運(yùn)行會(huì)提高公路橋梁結(jié)構(gòu)的病害發(fā)生率,這時(shí)會(huì)存在應(yīng)力不均勻分散的情況,破壞結(jié)構(gòu)的受力平衡,從而引發(fā)結(jié)構(gòu)損壞。在該公路橋梁中,工字梁的主梁結(jié)構(gòu)未沿縱向設(shè)置橫隔板進(jìn)行整體連接,僅通過(guò)預(yù)彎和橋面現(xiàn)澆層結(jié)構(gòu)組合形成,這種結(jié)構(gòu)容易發(fā)生斷裂,導(dǎo)致公路橋梁結(jié)構(gòu)的受力變形嚴(yán)重。
此外,該公路橋梁沒(méi)有設(shè)置支座結(jié)構(gòu),伸縮縫嚴(yán)重?fù)p壞,結(jié)構(gòu)變形無(wú)法控制,內(nèi)力明顯增大,承載能力不足。因此,必須采取必要措施改善舊橋的變形體系,使其符合靜力平衡標(biāo)準(zhǔn)。此外,橋頭混凝土板嚴(yán)重破損,出現(xiàn)明顯沉陷,兩側(cè)的橋頭與路基連接部位也受到嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致路面下沉明顯,影響了公路橋梁的美觀性與車(chē)輛的通行平順度[3]。
為了提高該公路橋梁的通行質(zhì)量,滿足交通通行安全性和穩(wěn)定性要求,提高工字梁的整體性能,采取以下加固改造方案。首先,在工字梁的兩側(cè)和中間設(shè)置橫隔板,以提高工字梁的整體連接性,并將原有公路橋梁鋪裝層清除,鋪設(shè)一層厚度為13cm 的防水鋼筋混凝土表面。在施工過(guò)程中,加強(qiáng)對(duì)材料的監(jiān)督和檢測(cè),確保其性能和質(zhì)量符合要求。對(duì)于斷裂的工字鋼和彎板,及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理,并在底部粘貼碳纖維布以提高承載能力。采用GQF-C60 型伸縮縫更換原伸縮縫部件,在墩臺(tái)帽挖槽部位安裝支座結(jié)構(gòu),并按照要求設(shè)置泄水孔。對(duì)于損壞的橋頭部位,進(jìn)行清理處理,并進(jìn)行橋頭搭板與鋼筋混凝土板過(guò)渡處理,以確保車(chē)輛通行的順暢性。
3.4.1 加固步驟
進(jìn)行公路危橋加固改造時(shí),需要封閉施工區(qū)域,防止車(chē)輛和行人進(jìn)入,確保人員安全。橋面清理后,使用千斤頂逐段將工字梁頂升到合適的高度,并安裝支座。同時(shí),進(jìn)行橫隔板結(jié)構(gòu)澆筑,以提高公路橋梁的承載能力和穩(wěn)定性。進(jìn)行修補(bǔ)處理時(shí),采用工字梁修補(bǔ)方法,將修補(bǔ)材料填充到裂縫處,恢復(fù)其原有的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在施工過(guò)程中,需要注意確保公路橋梁的排水效果,如安裝伸縮縫和完善泄水孔等設(shè)施,以防止水分對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的損害。
3.4.2 加固要點(diǎn)
在公路危橋加固改造過(guò)程中,使用輕型機(jī)械設(shè)備對(duì)鋪裝層進(jìn)行有效的清理和拆除。在新舊混凝土的連接部位,采用鋼筋連接或鋼板連接,確保新舊混凝土之間連接緊密、順暢,從而提高結(jié)構(gòu)的連貫性和強(qiáng)度。在施工過(guò)程中,需要注意選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ吆驮O(shè)備,確保鑿除和連接工作的精確性和質(zhì)量。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督和管理,確保施工過(guò)程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,以確保加固改造工程的順利進(jìn)行,確保最終的施工效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[4]。
第一,灌縫施工。灌縫施工需要對(duì)灌漿材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。在施工過(guò)程中,要確保灌漿材料充分混合均勻,以保證其性能和效果。同時(shí),對(duì)裂縫處理的準(zhǔn)備工作也要認(rèn)真細(xì)致,確保裂縫表面清潔、無(wú)雜質(zhì),并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施,如打孔、埋設(shè)鋼筋等,以提高灌漿材料與結(jié)構(gòu)的黏結(jié)效果。操作過(guò)程中要均勻地將灌漿材料填充到裂縫中,避免出現(xiàn)空洞等情況。這便要求施工人員熟悉灌漿設(shè)備的操作和調(diào)整,能夠合理調(diào)整施工壓力和速度,以確保灌縫材料充實(shí)、緊密地填充。同時(shí),要合理控制施工過(guò)程中的環(huán)境條件,如溫度、濕度等,以保證灌漿材料的固化效果和質(zhì)量。
第二,裂縫封閉。裂縫寬度在0.1mm 以下時(shí),無(wú)論尺寸大小,都應(yīng)在灌縫的同時(shí)進(jìn)行封閉處理。裂縫封閉可以采用粘貼碳纖維布的方法。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中,要先對(duì)裂縫進(jìn)行找平處理,確保表面平整且與碳纖維布的貼合度符合要求,再將碳纖維布粘貼到結(jié)構(gòu)表面,使用浸漬樹(shù)脂進(jìn)行固化處理,以確保粘貼處理的牢固性和耐久性[5]。
在公路危橋加固改造施工過(guò)程中,施工質(zhì)量控制是至關(guān)重要的,需要注意以下質(zhì)量控制要點(diǎn):
首先,應(yīng)根據(jù)公路橋梁的實(shí)際情況和工程要求制訂詳細(xì)的施工方案,并選擇合適的加固材料,施工過(guò)程中應(yīng)全面控制加固工藝和工序。
其次,施工人員需要仔細(xì)研究施工圖紙和設(shè)計(jì)文檔,確保了解每個(gè)加固區(qū)域的具體要求,包括材料規(guī)格、加固方法、張拉力和灌漿材料等。在實(shí)際施工中,預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿束、張拉、灌漿等需要按照規(guī)范進(jìn)行。在預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中,需要使用專(zhuān)業(yè)的張拉設(shè)備來(lái)確保拉力的準(zhǔn)確度,以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的預(yù)應(yīng)力水平。同時(shí),灌漿工作也必須仔細(xì)監(jiān)控,確保灌漿材料充滿填充部位,以實(shí)現(xiàn)良好的黏結(jié)效果。
再次,加固施工過(guò)程中需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和檢測(cè),實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和重要參數(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理施工中的問(wèn)題和缺陷。同時(shí),要全程記錄施工過(guò)程,注重施工記錄和檔案的完整性,以確保施工質(zhì)量的可追溯性和可驗(yàn)證性。
最后,施工結(jié)束后需要進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收,對(duì)加固改造工程進(jìn)行全面的檢查和評(píng)估,確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),以保證加固改造工程的質(zhì)量可靠性和持久性。
綜合以上分析,在公路危橋加固改造工程中,采用加固技術(shù)能夠有效修復(fù)公路橋梁的裂縫,提高防水性能,提高其承載能力和抗震性能,提升整體改造效果。為更好地實(shí)現(xiàn)公路危橋加固改造效果,今后要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐,進(jìn)一步完善施工技術(shù),促進(jìn)公路橋梁加固改造工作的可持續(xù)發(fā)展。