淺論舊橋的維修加固與管理
2011-11-14 來源：中國(guó)鳴網(wǎng)
1、舊橋加固的常用方法
1.1塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環(huán)氧樹脂（砂）漿，通過噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因很多，也很復(fù)雜。結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應(yīng)力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應(yīng)視實(shí)際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺(tái)和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻铐艠?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面鋪裝裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1：1水泥砂漿勾縫，勾縫時(shí)須預(yù)留直徑約6～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m，待勾縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后即可灌漿。鋼筋砼梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路老橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過試載及使用觀察，處理效果較好。
1.2上部結(jié)構(gòu)加固
上部結(jié)構(gòu)加固改建在調(diào)查研究舊橋具體情況的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，采用充分利用原橋進(jìn)行拼寬，利用橋臺(tái)將拱式結(jié)構(gòu)改為板式結(jié)構(gòu)的加固方法，使其滿足超限運(yùn)輸?shù)囊蟆?br />
1.2.1拼寬原橋
對(duì)驗(yàn)算不能滿足超限運(yùn)輸要求的老橋，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，按實(shí)際通過的超限運(yùn)輸荷載設(shè)計(jì)拼寬橋梁，以確保超限運(yùn)輸安全。確定處理方案時(shí)應(yīng)考慮與原橋協(xié)調(diào)，拼寬部分的橋臺(tái)高度、跨徑、矢跨比等均與老橋相同，荷載按超重車考慮。
1.2.2利用原橋臺(tái)改拱式結(jié)構(gòu)為板式結(jié)構(gòu)
對(duì)于小跨徑石拱橋，由于拱圈厚度不能滿足超限運(yùn)輸要求，或因地基較差發(fā)生不均勻沉降，致使拱圈開裂，降低承載能力，可采用此辦法。
采用上述兩種方法維修加固的橋梁，通過試載及重車通行，經(jīng)觀察加固效果較好。
1.3舊橋下部結(jié)構(gòu)加固
橋臺(tái)特別是高度較大的橋臺(tái)，受行車荷載和土壓力作用，常見病害有橋臺(tái)開裂、凸肚、翼墻外崩、開裂、錯(cuò)位等。對(duì)于跨徑較小，水流不大的石拱橋，采用在橋跨內(nèi)加鋼筋砼框架進(jìn)行加固。由于橋臺(tái)太高，且位于長(zhǎng)距離的高路堤縱坡上，在行車和土壓力的共同作用下，使兩岸橋臺(tái)和拱腳開裂。
1.3.1采用鋼筋砼框架加固橋臺(tái)
對(duì)于尚在維持正常交通運(yùn)輸?shù)臉蛄海渑_(tái)背填土破壞棱體引起的主動(dòng)土壓力由原橋臺(tái)承擔(dān)，框架結(jié)構(gòu)僅承受在破壞棱體范圍內(nèi)布置超重車所引起的主動(dòng)土壓力。在后來的應(yīng)用中，取消了鋼筋砼立柱，僅在橋臺(tái)上鑿出牛腿的位置，將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現(xiàn)澆成平面支撐框架，這不僅減少了工作量，而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵，經(jīng)多次實(shí)地觀察，處理效果良好。
1.3.2基礎(chǔ)加固
橋梁基礎(chǔ)特別是天然地基上的淺基礎(chǔ)，由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道，導(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空，引道被毀。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺(tái)發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺(tái)開裂等。針對(duì)以上病害，我們采取對(duì)河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌，上游河床設(shè)置丁壩，打木樁擴(kuò)大橋臺(tái)基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。
防治橋臺(tái)基礎(chǔ)沖刷。對(duì)于跨徑較小的橋梁，由于河水改道，洪水直接沖刷橋臺(tái)基礎(chǔ)，導(dǎo)致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳，可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪C15片石砼的方法進(jìn)行加固，鋪砌厚度為30cm，鋪砌兩端設(shè)置截水墻，截水墻的深度為1m，寬度為0.6m。對(duì)于橋梁上游河床變遷、水流改道，洪水直接沖刷橋臺(tái)基礎(chǔ)和橋臺(tái)引道，導(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁，采取在橋梁上游適當(dāng)位置設(shè)置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物，將河水導(dǎo)入主河道。
擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。采用擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行加固的具體做法：挖除橋臺(tái)前的淤泥，深度與原基礎(chǔ)高度相同；在基底打入4m長(zhǎng)的木樁，木樁按梅花型布置；在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石；澆筑C20號(hào)砼基礎(chǔ)，新舊基礎(chǔ)間采用錨固鋼筋聯(lián)系，使其共同受力。
1.4橋面鋪裝層的加固
橋面鋪裝層開裂或剝離等病害，通過有限元計(jì)算結(jié)果分析可知，在鋪裝層結(jié)構(gòu)厚度一定的情況下，鋪裝層的模量比對(duì)鋪裝層的受力狀態(tài)影響很大。
1.4.1重視橋面鋪裝上層的設(shè)計(jì)和選材
如果沿用傳統(tǒng)的路用瀝青砼的材料設(shè)計(jì)方法，鋪裝上層總是處于不利的受力狀態(tài)，承受著較大的反復(fù)拉應(yīng)力，往往在橋面板的加勁部件（直腹板、橫隔板）的頂部產(chǎn)生開裂，導(dǎo)致鋪裝上層出現(xiàn)早期破壞，這也與實(shí)際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合，重視橋面鋪裝上層的設(shè)計(jì)和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開裂，對(duì)預(yù)防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以，對(duì)于橋面鋪裝體系來說，需要采用性能更加優(yōu)良的復(fù)合改性瀝青，根據(jù)鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態(tài)研究選擇合理的瀝青混合料組成，并進(jìn)一步解決鋪裝層與橋面板的粘結(jié)穩(wěn)定性等問題。
1.4.2材料、結(jié)構(gòu)和施工這三個(gè)要素中，材料是最為活躍的因素
因?yàn)闆Q定瀝青混合料力學(xué)性能的原材料以及混合料的組成結(jié)構(gòu)具有很大的選擇性，鋪裝層的模量比取決于材料的組成設(shè)計(jì)。因此，在滿足鋪裝層路用性能的前提下，為了達(dá)到減小鋪裝層的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力的目的，要充分發(fā)揮材料組成設(shè)計(jì)的作用，設(shè)計(jì)出能適應(yīng)橋面鋪裝層受力特性和防水要求的嵌擠密實(shí)型瀝青混合料。研究表明，在砼橋的鋪裝中使用增強(qiáng)纖維瀝青砼具有較好的效果且經(jīng)濟(jì)，能增強(qiáng)鋪裝層瀝青砼的柔韌性，改善鋪裝層的受力狀態(tài)，防止橋面鋪裝層出現(xiàn)開裂、脫落等現(xiàn)象，最終提高橋面鋪裝層的使用品質(zhì)和延長(zhǎng)其使用壽命。
1.4.3橋面鋪裝層的加固施工（瀝青砼或水泥砼）
首先，清除或刨洗橋梁原鋪裝層。在清除過程中注意處理的厚度等。在使用機(jī)械清除時(shí)，尤其注意不得損壞老橋的預(yù)制梁板、伸縮縫等構(gòu)造。其次，認(rèn)真清洗老橋面。對(duì)已經(jīng)刨洗完畢的老橋鋪裝層及時(shí)外運(yùn)，用人工清掃廢舊料，用高壓水沖洗梁板頂面，使之清潔并干燥。最后，重鋪新橋面：水泥砼橋面鋪裝在澆筑砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)后，才可開放交通，其車輛荷載不得大于設(shè)計(jì)荷載。如采用快硬水泥砼鋪裝，開放交通的時(shí)間需根據(jù)試驗(yàn)確定。瀝青砼橋面鋪裝應(yīng)待攤鋪的混合料完全自然冷卻，其表面溫度低于50℃后，方可開放交通。需要提早開放交通時(shí)，可灑水冷卻降溫。伸縮裝置安裝完畢，預(yù)留槽澆筑的砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可開放。
2、舊橋管理
加強(qiáng)公路舊橋的管理并進(jìn)行維修和加固，使其處于正常的工作狀態(tài)，充分發(fā)揮舊橋的作用，是交通管理部門的一項(xiàng)主要任務(wù)。對(duì)于舊橋的超限運(yùn)輸管理工作具有工期短、要求高、工程量較小、前期工作量大等特點(diǎn)，對(duì)于經(jīng)常過超載超限車輛的路段，應(yīng)對(duì)改路段上的大小橋梁進(jìn)行重點(diǎn)檢查和管理，收集老橋原始檔案資料，掌握其動(dòng)態(tài)，針對(duì)其技術(shù)和承受能力編制相應(yīng)的加固處理方案，需要報(bào)批的及時(shí)按程序報(bào)批。
3、結(jié)束語(yǔ)
舊橋加固和拓寬，根本上是為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是在加固和拓寬之前，必須有充分的調(diào)研，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)優(yōu)化分析之后，進(jìn)行詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)，如地理?xiàng)l件，舊橋的相關(guān)因素，并根據(jù)這些而設(shè)計(jì)不同的拓寬和加固方法，保證新舊橋的安全穩(wěn)定使用，讓有限的投資發(fā)揮更大的效益。
