淺析道路橋梁的加固改造及管理
2011-11-09 來源：中國百科網(wǎng)
隨著我國社會經(jīng)濟和交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展，過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級公路上的橋梁，負擔著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。當時社會發(fā)展較緩，缺乏前瞻和預見，橋梁投入運營使用之后，運營管理的長期滯后，管養(yǎng)制度建設和隊伍建設長期被忽視，管養(yǎng)費用被擠占、挪用，運營車輛長期普遍超載和嚴重超載未得遏制，橋梁的技術(shù)狀態(tài)未得到及時、細致的觀測掌握。在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水沖刷、車船撞擊的多年影響下，使得為數(shù)眾多的農(nóng)用、公路及城市橋梁，發(fā)生了各種大大小小的病害，如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、砼剝落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)裂紋銹爛、墩臺斷裂位移、擋墻傾斜錯位、錐坡下挫坍塌、墩臺基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護底沖翻以及河道被沖刷嚴重變遷而危及橋頭路基等，已經(jīng)破壞了橋梁的正常良好狀態(tài)。這種不良狀態(tài)，除將大大縮短橋梁的使用壽命之外，有的已經(jīng)威脅著過往人車的安全而成為危橋，成了政府、管理部門和人民群眾關(guān)注、擔心的大事。
一、橋梁病害成因
橋梁結(jié)構(gòu)應具有足夠的強度，以承受作用于其上的重力和附加力；結(jié)構(gòu)各部必須具有足夠的剛度，以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形；結(jié)構(gòu)各部尺寸必須具有適當大小，以使其承受軸向壓力時的構(gòu)件不發(fā)生屈曲，喪失穩(wěn)定性。同時結(jié)構(gòu)也要具有較高的耐久性。由于作用荷載的隨機性、材料強度的離散性、制造與施工質(zhì)量的分散性、計算假定的近似性，致使在長期使用過程中橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害，其具體原因如下：
1．原設計荷載偏低，交通發(fā)展后車輛荷載增大，橋梁因承載能力不足而產(chǎn)生病害。
2．結(jié)構(gòu)設計中存在缺陷，如采用橋型結(jié)構(gòu)不當、設計假定不盡合理。
3．橋梁施工質(zhì)量差，未按設計要求和施工規(guī)程實施。
4．不重視橋梁后期養(yǎng)護工作，沒有及時消除己產(chǎn)生的病害。
5．洪水等自然災害使橋梁產(chǎn)生損壞。
6．地質(zhì)條件差，如滑坡、軟基等導致橋梁產(chǎn)生病害。
二、橋梁加固的一般流程
在橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生病害后，需要采取措施進行加固維修或者更換。橋梁加固工程一般應遵循以下工作程序：
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定—加固方案確定一加固設計一施工組織設計一施工一驗收。
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，主要是對病害結(jié)構(gòu)的病情診斷。加固方案好比處方，加固設計是現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)標準對加固方案的深化過程。加固施工是對被加固結(jié)構(gòu)按加固設計進行加固的施工過程，對于大型結(jié)構(gòu)加固，為確保質(zhì)量和安全，施工前應編制施工組織設計。
三、橋梁加固增強技術(shù)
橋梁的增強改造可以分為裂縫修補和對橋梁結(jié)構(gòu)的加固增強，下面介紹其特點及其適用的場合。
（一）裂縫修補技術(shù)
裂縫修補的目的在于恢復結(jié)構(gòu)物的防水性和耐久性，主要技術(shù)有：
1．表面處理法，在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性。對于寬度發(fā)生變化的裂縫，要設法使用有伸縮性的材料。
2．注漿法，在裂縫中注入樹脂或水泥類材料，以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂，多采用低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法與鋼釘并用，可以增強裂縫部位的整體性，是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的好辦法。
3．充填法，這是一種適合于修補較寬裂縫的方法。具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結(jié)材料，如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學補強劑等。
4．表面噴涂法，噴漿修補是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且粘度高的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去，再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。
5．粘結(jié)鋼板封閉法，當鋼筋砼構(gòu)件產(chǎn)生主拉應力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在裂縫處粘結(jié)鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應和裂縫方向垂直。
（二）橋梁加固增強技術(shù)
1、橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
（1）橋面補強層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿除橋梁面，使其與原有主梁形成整體，達到增大主梁有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁的承載能力的目的。
（2）增大截面和配筋加固法
當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構(gòu)件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法，這種方法是在梁底面或側(cè)面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛應用于橋梁及拱橋拱肋的加固。
（3）錨噴砼加固法
借助高速噴射機械，將新砼混合料連續(xù)地噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上，凝結(jié)硬化面形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面和補強鋼筋，加強結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。
（4）粘貼鋼板加固法
當交通量增加，主梁出現(xiàn)承載力不足或出現(xiàn)嚴重腐蝕的情況時，梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設的補強鋼筋，達到提高梁的承載力的目的。這種加固方法的特點是：
①需要破壞被加固的原結(jié)構(gòu)尺寸；
②工藝簡單，施工質(zhì)量較容易控制；
③施工工期短。
（5）增設縱梁加固法
在墩臺地基安全性能好，并具有足夠承載力的情況下，可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側(cè)或者兩側(cè)時，則兼有加寬作用。
為保證新舊砼能夠共同作用，必須注意做好新舊梁之間的橫向連接。
（6）拱圈增設套拱加固法
在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆注或錨噴混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。
2、橋梁下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
（1）擴大基礎(chǔ)加固法
此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深太淺，而墩臺又是磚石或砼剛性實體式基礎(chǔ)時的情況。擴大基礎(chǔ)底面積應由地基強度驗算確定。
（2）增補樁基加固法
當橋梁墩臺基底下有軟臥層時，墩臺發(fā)生沉陷；對此采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種方法是：在樁式基礎(chǔ)的周圍補加鉆孔樁等，以此提高基礎(chǔ)的承載力，增強基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
（3）鋼筋砼套箍或護套加固法
當橋梁墩臺由于基礎(chǔ)埋深不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴等原因，導致墩臺開裂時，有時會出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋砼圍帶或鋼箍進行加固。
（4）橋臺新建輔助擋土墻加固法
由于橋臺臺背水平土壓力過大，引起橋臺傾斜，應在臺背之后加建一擋墻，以抵御過大的土壓力。
（5）墩臺拓寬加固法
利用橋梁基礎(chǔ)，靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬部分，以便安裝的上部結(jié)構(gòu)。此種情況為只加寬墩臺上部的蓋梁，墩臺身和基礎(chǔ)則不需予以加固。
（三）橋梁結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)——錨噴
隨著施噴機具的發(fā)展以及速凝劑的采用，人們把噴射鹼與錨桿、鋼筋網(wǎng)等配合起來使用，促進了錨噴技術(shù)的完善。實踐證明，錨噴技術(shù)完全可以應用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固增強。噴射硅的性能噴射硅在工藝材料及結(jié)構(gòu)等方面與普通現(xiàn)澆硅相比有許多優(yōu)點。施工中需加入速凝劑，因而又具有快凝、早期強度高的特點；錨噴技術(shù)不用或只用側(cè)向模板，其運輸、澆注、搗固合并為一道工序、設備簡單、占地面積小、施工機械化程度高、速度快、效率高、節(jié)省勞動力；可設計性強，即按照加固整治的實際需要可在拱腹下施噴形成各種結(jié)構(gòu)類型；不中斷交通。
四、公路橋梁的管理
加強公路橋梁的管理并進行維修和加固，使其處于正常的工作狀態(tài)，充分發(fā)揮橋梁的作用，是公路管理部門的一項主要任務。對于橋梁的超限運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，公路超限運輸一般是為國家或省的重點建設工程服務，我們的初步經(jīng)驗是：
①對于經(jīng)常過大件的路段，應對改路段上的大小橋梁進行重點檢查和管理，收集原始檔案材料，掌握其動態(tài)，針對其技術(shù)和承受能力編制相應的加固處理方案，需要報批的及時按程序報批；
②在施工中針對其技術(shù)嚴格按照業(yè)主已批準的加固方案進行施工，注意抓重點、制約工程：
③重視加固工程的原始資料的收集和整理工作，為今后的加固工程積累經(jīng)驗；
④充分調(diào)動基層單位的積極性，正確處理責、權(quán)、利的關(guān)系。公路橋梁的維修加固同樣屬于橋梁工程，不能重建輕養(yǎng)，橋梁的加固比新建還難，因為橋梁的維修加固，沒有現(xiàn)成的規(guī)范，更沒有可供使用的標準圖，橋梁的病害又錯綜復雜，病害原因難以確定。因此應充分重視公路橋梁的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)，確保公路運輸?shù)陌踩?br />
橋梁工程的同行們在鐵路、城建、公路系統(tǒng)從事著橋梁、水文、建筑和其它土木工程的養(yǎng)護維修、科研、試驗、檢定、大修加固、施工、設計以及建設管理工作中總結(jié)經(jīng)驗，已積累了豐富的實踐經(jīng)驗。希望同行們對為數(shù)眾多的病橋、危橋有所分析和研究，并實施加固設計和施工，對為人們工作的超期服役的橋梁，實行“救死扶傷”，讓中國傳統(tǒng)文化中的有德之物——橋梁，健康地繼續(xù)為人們工作和造福。
