高速公路橋梁加固施工技術(shù)探討
2015-12-03
公路橋梁加固技術(shù)是二十一世紀(jì)公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門(mén)科學(xué)技術(shù)。然而加固施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，要求橋梁加固工程取長(zhǎng)補(bǔ)短，不僅延長(zhǎng)了原橋的使用壽命，同時(shí)還增強(qiáng)了原橋的承載能力。橋梁加固將是橋梁工程界一個(gè)非常迫切的任務(wù)，體外預(yù)應(yīng)力是一種有效的橋梁加固方法，簡(jiǎn)單易行，不影響行車(chē)，受力途徑明確，能顯著提高結(jié)構(gòu)承載力和抗裂度，有效改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)。
1.橋梁維修加固的基本概念
養(yǎng)護(hù)維修是一項(xiàng)經(jīng)常性的工作，一發(fā)現(xiàn)橋梁產(chǎn)生小的缺陷，就必須及時(shí)處理，由養(yǎng)護(hù)部門(mén)對(duì)缺陷進(jìn)行修理，日常的養(yǎng)護(hù)維修對(duì)于防止缺陷的產(chǎn)生和擴(kuò)大具有積極的意義，補(bǔ)強(qiáng)是通過(guò)對(duì)橋梁構(gòu)件和重大病害進(jìn)行徹底整治來(lái)提高整座橋梁承載能力作用的加固，稱(chēng)為永久性的加固，為了維持臨時(shí)通車(chē)而采用的臨時(shí)加大，稱(chēng)為臨時(shí)性的加固，對(duì)舊橋進(jìn)行拓寬，升高橋面，改橋?yàn)楹扛鼡Q橋梁主要承重構(gòu)件等工作一般稱(chēng)為橋梁的改建[2]。
2.高速公路橋梁的使用現(xiàn)狀及加固的原因
2.1由于缺乏規(guī)范的經(jīng)常性的檢查和維護(hù)，在自然環(huán)境和使用環(huán)境的作用下，橋梁的橋面板容易遭到損壞，尤其是瀝青材料鋪裝的橋面或者使用年限較長(zhǎng)的橋梁更容易遭到損壞。橋面不平整嚴(yán)重影響車(chē)輛行駛，車(chē)輛行駛不舒適，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)跳車(chē)現(xiàn)象。由于缺乏養(yǎng)護(hù)和車(chē)輛行駛造成的磨耗，簡(jiǎn)支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點(diǎn)處的填縫材料發(fā)生脫落，進(jìn)而出現(xiàn)大溝槽，引起跳車(chē)現(xiàn)象的發(fā)生。跳車(chē)處因臨近梁段的嚴(yán)重振動(dòng)導(dǎo)致構(gòu)件的疲勞增加。若對(duì)此不加以改善，勢(shì)必將縮短橋梁的使用壽命。許多中、小型橋梁普遍存在因長(zhǎng)期無(wú)人清掃、整理的問(wèn)題，橋面不清潔，泄水孔堵塞，下雨時(shí)橋面產(chǎn)生積水，車(chē)輛過(guò)橋時(shí)泥水飛濺，影響通行能力。
2.2在許多失養(yǎng)的高速公路線上都能看到，因機(jī)動(dòng)車(chē)交通事故造成的橋面欄桿損壞，沒(méi)有及時(shí)維修恢復(fù)，使橋上交通缺乏安全感，還影響道路美觀。
2.3許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適，這主要是由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降早成的，車(chē)輛駛過(guò)橋頭時(shí)，產(chǎn)生輕微或嚴(yán)重跳車(chē)現(xiàn)象。橋頭跳車(chē)不但影響車(chē)速，降低行車(chē)舒適性，而且也會(huì)影響橋梁使用壽命，嚴(yán)重的跳車(chē)甚至導(dǎo)致交通事故。
2.4橋梁在交付使用后出現(xiàn)的空洞、裂縫、沉陷、變位等毛病在日常維修養(yǎng)護(hù)中缺乏經(jīng)常檢查與及時(shí)修補(bǔ)，致使鋼筋銹蝕，小裂縫發(fā)展成大裂縫，活動(dòng)支座失去活動(dòng)能力，混凝土脫落等。對(duì)橋梁下部的墩臺(tái)、錐坡、護(hù)岸，上部構(gòu)件的背面極少巡視查看，因此問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，汛期抗洪能力極差，易遭到水毀，所以有的橋梁“小病不治釀成大病”。
2.5不少中小橋的橋孔水流不暢，橋孔附近河床淤塞。位于城鎮(zhèn)郊區(qū)和工廠附近的橋梁，由于排放大量生活污水和工業(yè)廢水，使橋孔淤塞更為嚴(yán)重。
2.6許多橋梁由于建造年限較長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)較低，橋面窄小。在高速公路的維修改建中，往往路面拓寬，而橋梁沒(méi)有相應(yīng)拓寬改建，形成“瓶頸”，既影響通過(guò)能力，又增加行車(chē)的危險(xiǎn)性。
3.橋粱加固的步驟與原則
一般來(lái)說(shuō)，橋梁的加固包括現(xiàn)有橋梁的改造及病害橋梁的修復(fù)。橋梁的加固與橋梁的設(shè)計(jì)一樣，除了滿足設(shè)計(jì)規(guī)范、符合技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)合理及結(jié)構(gòu)安全的原則外，還必須經(jīng)過(guò)一定的程序和步驟，其步驟及基本原則如下：
3.1橋梁結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)失效或損傷經(jīng)評(píng)估不能滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求時(shí)，必須進(jìn)行加固。加固設(shè)計(jì)的內(nèi)容及范圍，應(yīng)根據(jù)評(píng)估結(jié)論及委托方要求確定。
3.2建立既有橋梁維修、加固、重建的經(jīng)濟(jì)分析模型，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、對(duì)現(xiàn)有交通干擾小的方案實(shí)施，以保證改造后的橋梁能安全運(yùn)營(yíng)。
3.3根據(jù)需要改造橋梁的評(píng)估結(jié)論和經(jīng)濟(jì)分析，當(dāng)?shù)弥F(xiàn)有橋梁可以通過(guò)加固、維修達(dá)到使用要求的結(jié)論后，再提出橋梁加固設(shè)計(jì)方案。
3.4對(duì)于大橋、特大橋，其主要承重構(gòu)件需要加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，加固設(shè)計(jì)方案不少于兩個(gè)，進(jìn)行方案評(píng)選和經(jīng)濟(jì)評(píng)估，選擇最佳加固方案。
3.5加固設(shè)計(jì)及施工盡量不破壞原結(jié)構(gòu)，并保留有利用價(jià)值的構(gòu)件，避免不必要的拆除與更換。加固設(shè)計(jì)應(yīng)與施工方法緊密結(jié)合，并采取有效措施。加固設(shè)計(jì)應(yīng)按結(jié)構(gòu)實(shí)際損壞情況進(jìn)行計(jì)算。
3.6在加固施工中，應(yīng)盡可能減少對(duì)橋上及橋下行車(chē)及行人的干擾，采取必要的措施，減少對(duì)周邊環(huán)境的污染。
3.7在施工過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷時(shí)，應(yīng)立即停止施工，會(huì)同加固方案設(shè)計(jì)者進(jìn)行研究，待采取有效措施處理后，方能繼續(xù)施工。加固施工過(guò)程中注意安全防護(hù)工作，保證施工人員安全。
4.加固措施
4.1封縫處理
先用鋼絲刷清除裂縫表面的灰塵、浮碴及松散物，確定需要封閉的范圍， 用氣壓0.2MPA 的壓縮空氣清除縫內(nèi)浮塵，用工業(yè)丙酮將裂縫刷洗干凈。沿清理好的縫涂一層環(huán)氧樹(shù)脂膠留出埋設(shè)灌漿底座的位置，待膠干后用樹(shù)脂膠埋設(shè)灌漿底座。灌漿材料選用一灌漿材料，在干燥或潮濕環(huán)境下固化具有收縮性小、強(qiáng)度高、韌性好、可灌性好等特點(diǎn)，漿液配比均有說(shuō)明。
施工順序先將配制好的漿液吸人軟管，裝好注漿器，逐孔灌漿，如單孔不足可取下灌漿器補(bǔ)充后再繼續(xù)灌注，灌后及時(shí)堵死灌漿孔。灌漿完畢待樹(shù)脂初凝后鑿除灌槳底座，并用環(huán)氧樹(shù)脂膠封縫
4.2蓋梁加固
蓋梁側(cè)面粘貼的鋼板應(yīng)預(yù)先設(shè)計(jì)尺寸裁出備用，在蓋梁側(cè)面放出粘鋼位置大樣用切割機(jī)沿邊線切割砼深1CM，然后用鋼釬鑿毛，剔出帶槽，在剔好的槽內(nèi)按設(shè)計(jì)錨固間距鉆孔，空乓機(jī)吹凈孔內(nèi)粉塵后用配好的環(huán)氧樹(shù)脂在孔內(nèi)植人螺栓。根據(jù)蓋梁預(yù)埋螺栓情況確定鋼帶鉆孔位置，用角磨機(jī)對(duì)鑰板貓合面除銹并打出橫紋貓結(jié)前用丙酮對(duì)鋼板貓結(jié)面及鹼表面進(jìn)行擦拭，以去除灰塵及油漬。硅表面用毛刷涂一道環(huán)氧膠液，鋼板翁結(jié)面涂抹配好的環(huán)氧砂漿，砂漿涂抹宜中厚外薄，均勻一致，然后對(duì)準(zhǔn)孔位粘合到硅表面。鋼板粘好后立即緊固螺母，交替間隔緊固，同時(shí)不斷輕敲鋼板使砂漿擴(kuò)散，排出氣泡，使鑰板平整，漿體飽滿密實(shí)。粘完鋼板30H 后，用小錘輕敲鋼板表面，判斷密實(shí)程度如鋼板貓結(jié)面小于此應(yīng)剝下重粘。鋼板貓結(jié)合格后應(yīng)及時(shí)刷防銹漆。鋼板的環(huán)氧砂漿固化后，支立模板在蓋梁底部澆筑環(huán)氧砂漿。環(huán)氧鹼應(yīng)澆筑密實(shí)， 與原硅結(jié)為一體。
4.3橋墩加固處理
設(shè)計(jì)要求橋墩側(cè)面裂縫封縫后先在側(cè)面縱向粘貼兩層碳纖維片，再環(huán)向粘貼兩層碳纖維片。碳纖維片與其他加固方法相比具有高強(qiáng)、耐腐蝕、不增加構(gòu)件自重、便于施工等特點(diǎn)。加固前對(duì)加固橋面進(jìn)行交通控制， 盡可能對(duì)加固構(gòu)件卸荷對(duì)加固底面的硅表層出現(xiàn)的剝落、空鼓、腐蝕等部位應(yīng)先鑿除，用角磨機(jī)、砂紙等除去鹼表面的浮漿、油污，構(gòu)件表面打磨平整，轉(zhuǎn)角處打成圓弧狀。硅表面清理干凈并保持干燥。將底層樹(shù)脂均勻刷于鹼表面，待固化后以指觸干燥為準(zhǔn)，再將構(gòu)件表面凹陷部位用找平膠填平。浸潤(rùn)膠調(diào)好后均勻涂于待粘貼部位，將裁好的碳纖維片粘于構(gòu)件上用滾筒反復(fù)滾壓去除氣泡，將浸潤(rùn)膠充分浸透碳纖維片， 待碳纖維片表面指觸干燥后可進(jìn)行下一層的粘貼。在最后一層碳纖維片表面均勻涂抹浸潤(rùn)膠。碳纖維片端部用橫向碳纖維片固定，碳纖維片與鹼的粘結(jié)質(zhì)量可用手壓碳纖維片表面的方法檢查， 總有效面積不應(yīng)小于95% ， 當(dāng)空鼓面積小于10000mm2 時(shí)， 可用針管注膠的方法進(jìn)行修補(bǔ)， 當(dāng)空鼓面積大于10000mm2 時(shí)應(yīng)將空鼓部位的碳纖維片切除重新搭接等量的碳纖維片，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100MM。加固后的碳纖維片表面應(yīng)涂一層水泥漆進(jìn)行保護(hù)。
結(jié)束語(yǔ)
路橋加固、維修將是一個(gè)永久性的課題，路橋的加固是一項(xiàng)既綜合繁雜，應(yīng)當(dāng)引起各級(jí)公路主管部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)充分重視，積極引進(jìn)和開(kāi)發(fā)路橋加固、改造的先進(jìn)技術(shù)、材料和設(shè)備，合理確定加固、改造方案，讓有限資金發(fā)揮更大的效益。
