舊橋加固維修設(shè)計(jì)的若干探討
2015-08-04
一、前言
舊橋加固維修設(shè)計(jì)并不是一項(xiàng)可以按部就班的工程，涉及到不同的舊橋的實(shí)際情況，所以，在舊橋加固維修設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，需要秉承從實(shí)際出發(fā)的原則，實(shí)事求是的開(kāi)展加固維修工作。
二、舊橋存在問(wèn)題
公路舊橋具有荷載等級(jí)低、使用年限長(zhǎng)的特點(diǎn)。從技術(shù)資料分析，大多數(shù)橋梁是三不知：
1不知基底地質(zhì)；
2不知基礎(chǔ)深度；
3不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術(shù)狀況分析，由于河床屢遭洪水沖刷，河床底部加深，橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)外露、沖空，產(chǎn)生不均勻沉降,導(dǎo)致橋臺(tái)、拱圈產(chǎn)生附加應(yīng)力而出現(xiàn)開(kāi)裂，有的甚至出現(xiàn)開(kāi)合現(xiàn)象；有的橋梁由于橋臺(tái)較高，受行車及臺(tái)后土壓力的作用，橋臺(tái)出現(xiàn)開(kāi)裂、凸肚等病害；橋面混凝土鋪裝層由于使用時(shí)間長(zhǎng)加之重車作用，導(dǎo)致開(kāi)裂、剝落等病害。按橋梁技術(shù)狀況來(lái)評(píng)定大多屬三類橋梁.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和重點(diǎn)工程的建設(shè)，目前公路橋梁所承受的負(fù)荷有三個(gè)特點(diǎn)：
1交通量不斷增大；
2重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴(yán)重；
3超限運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)和增加。按現(xiàn)在橋梁和運(yùn)輸狀況，橋梁的承載能力和通過(guò)的車輛荷載是公路與運(yùn)輸?shù)拿苤弧?br />
舊橋加固，提高舊橋的承載能力，確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩悄壳昂徒窈竺媾R的任務(wù)。現(xiàn)就按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法。
三、舊橋加固的常用方法
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(shù)脂（砂）漿，通過(guò)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(lái)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(shù)脂漿、環(huán)氧樹(shù)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(lái)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(shù)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(shù)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(shù)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(guò)試載及使用觀察，處理效果較好。
2、上部結(jié)構(gòu)加固
上部結(jié)構(gòu)加固改建在調(diào)查研究老橋具體情況的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)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 />
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(guò)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。
3、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(jiàn)病害有橋臺(tái)開(kāi)裂、凸肚，翼墻外崩、開(kāi)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(kāi)裂。
對(duì)于尚在維持正常交通運(yùn)輸?shù)臉蛄?，其臺(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(lái)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。
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(kāi)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。
四、舊橋維修的措施
1、裂縫修補(bǔ)
主橋箱梁主要存在三類裂縫：箱梁頂板主要表現(xiàn)為順橋向裂縫，且數(shù)目較多，寬度最大為0.15mm；腹板斜裂縫，數(shù)目較少，裂縫寬度最大為0.2mm；西幅懸臂根部?jī)蓷l橫向貫穿并延伸到腹板中部的裂縫。
對(duì)寬度大于等于0.15mm的裂縫進(jìn)行灌縫處理，對(duì)寬度小于0.15mm的裂縫的進(jìn)行封閉處理。值得注意的是，對(duì)于滲水、漏水地方的裂縫處理，針對(duì)修補(bǔ)過(guò)但沒(méi)有滿足要求的修補(bǔ)混凝土或砂漿，應(yīng)給予全部鑿除，以便使縫里水分蒸發(fā)，在橋面鋪裝完畢和縫里水分完全蒸發(fā)干燥后，再進(jìn)行裂縫處理。
2、混凝土缺陷修補(bǔ)
對(duì)主橋混凝土中的缺陷如空洞、蜂窩、麻面用結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。在操作過(guò)程中，首先鑿除病害部分周邊不夠密實(shí)混凝土，然后撒水濕潤(rùn)，用結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，并注意對(duì)修補(bǔ)的混凝土進(jìn)行養(yǎng)生。
對(duì)于局部混凝土保護(hù)層不足而露筋的地方，首先對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹處理，然后用結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行外包修補(bǔ)。
3、泄水管修補(bǔ)
舊橋由于部分泄水管施工不當(dāng)或后期缺損，造成局部泄水管長(zhǎng)度不足或泄水管外壁和梁體混凝土之間有縫隙，使雨水不能順暢泄出或延泄水管外壁流淌，因而沿著箱梁翼板流到腹板，加速了梁體混凝土腐蝕，同時(shí)也影響了橋梁美觀。
對(duì)于長(zhǎng)度不夠的泄水管，更換新的鑄鐵或PVC材料泄水管，管子下端應(yīng)伸出行車道板或翼板底面以下，長(zhǎng)度至少為15～20cm。安放泄水管時(shí)，對(duì)于做防水層部分的泄水管，注意防水層與泄水管的接合處要做得特別仔細(xì)，防水層的邊緣要緊夾在管子的頂緣與泄水漏斗之間，以便防水層上的滲水通過(guò)漏斗上的過(guò)水孔流入管內(nèi)。
五、植筋加固措施
植筋技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)比較明顯：
1抵抗剪拉力較高，不易產(chǎn)生移位或拔出，且密閉性能良好，無(wú)需作防水處理。2其通過(guò)化學(xué)黏合固定，不會(huì)對(duì)基材產(chǎn)生膨脹破壞，且對(duì)結(jié)構(gòu)有補(bǔ)強(qiáng)作用。
3施工工藝簡(jiǎn)單，安裝快速省時(shí)，可有效地加快施工進(jìn)度。植筋技術(shù)的原理是在以混凝土等為基材的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一定深度和直徑的鉆孔并運(yùn)用高強(qiáng)度的化學(xué)粘結(jié)劑(結(jié)構(gòu)膠)使所植入的鋼筋與混凝土等基材產(chǎn)生設(shè)計(jì)所預(yù)期的錨固力的改造加固技術(shù)。
植筋的注意事項(xiàng)：
1植筋施工前結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試植筋方式進(jìn)行試驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，方可正式展開(kāi)植筋施工。
2植筋施工應(yīng)盡量避開(kāi)陰雨和低溫天氣，氣溫最低限值應(yīng)符合黏結(jié)劑使用要求。鉆孔前應(yīng)先對(duì)原結(jié)構(gòu)中鋼筋位置進(jìn)行測(cè)定，以免鉆孔時(shí)對(duì)原結(jié)構(gòu)鋼筋造成損傷。3植筋錨固的關(guān)鍵是清孔，孔內(nèi)清理不干凈或孔內(nèi)潮濕均會(huì)對(duì)膠或混凝土的粘結(jié)產(chǎn)生不利影響，使其無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的粘結(jié)強(qiáng)度，影響錨固質(zhì)量。灌注應(yīng)使用專用工具注射槍等深入成孔底部，通過(guò)旋轉(zhuǎn)，且要邊旋轉(zhuǎn)邊插入，以使膠體與鋼筋充分黏結(jié)。膠體配制時(shí)計(jì)量必須準(zhǔn)確，否則膠體凝結(jié)時(shí)間不好控制，會(huì)造成膠體凝結(jié)固化后收縮，粘結(jié)強(qiáng)度降低。
六、舊橋加固應(yīng)注意事項(xiàng)
結(jié)構(gòu)粘貼面的處理必須按照有關(guān)《規(guī)范》進(jìn)行，以保證粘結(jié)效果。
粘結(jié)劑的配置必須滿足有關(guān)《規(guī)范》規(guī)定的技術(shù)要求。
由于該橋施工時(shí)難以封閉交通，因此建議在交通量最小的時(shí)段進(jìn)行施工，以減少擾動(dòng)影響，同時(shí)建議施工期間限制車速，宜控制在40km/h以下。
為保證工程質(zhì)量，施工應(yīng)由具有粘貼加固資質(zhì)的、有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)施工隊(duì)伍進(jìn)行施工，工程質(zhì)量及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行。
施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)不相符地方請(qǐng)及時(shí)與設(shè)計(jì)單位取得聯(lián)系。
橋梁加固處理后，在運(yùn)營(yíng)期間還應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)有新的裂縫及結(jié)構(gòu)損傷應(yīng)及時(shí)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位分析原因，提出改進(jìn)措施。
7.施工所需的人孔及通風(fēng)孔設(shè)置的數(shù)量待與施工單位協(xié)商后再定。河中主跨箱梁外表面的碳纖維粘貼施工的操作平臺(tái)可采用梁底吊模，吊模的固定件位置待與施工單位協(xié)商后再定。
結(jié)束語(yǔ)
舊橋維修加固是今后需要注意的問(wèn)題，為了確保舊橋能夠安全的使用，在維修和加固過(guò)程中要使用科學(xué)有效的技術(shù)，不能夠掉以輕心，防止施工質(zhì)量的下降。
