高速公路橋梁加固施工技術(shù)與質(zhì)量控制
2012-02-06 來(lái)源：作者：孟憲波 鄒付訊 來(lái)源：中國(guó)鳴網(wǎng)
20世紀(jì)80年代以后，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，中國(guó)的高速公路鋼橋和公鐵兩用鋼橋也進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，并且在結(jié)構(gòu)形式、材料及加工制作、施工架設(shè)方面有所開(kāi)拓和創(chuàng)新。隨著材質(zhì)（主要是高強(qiáng)度鋼材和各種耐候鋼）的提高以及焊接工藝和高強(qiáng)度螺栓連接的不斷完善，受力件能優(yōu)越、制作架設(shè)容易的箱形截面梁得到大力發(fā)展。鋼橋突顯出大跨、輕質(zhì)、高強(qiáng)、美觀、施工快速等特點(diǎn)。
1、高速公路橋梁加固的原因
1.1橋面不平、不潔
由于缺乏經(jīng)常性的維修養(yǎng)護(hù)，在車(chē)輛輪胎的不斷作用下，許多橋梁的橋面板易產(chǎn)生破壞，特別對(duì)于已使用數(shù)十年以上的橋梁，或用瀝青材料鋪裝的橋面最易遭到損壞。橋面不平整對(duì)行車(chē)的影響，輕則使行車(chē)有輕微顛簸，重則產(chǎn)生跳車(chē)，以至不得不低速行駛。
在簡(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，由于缺乏養(yǎng)護(hù)而產(chǎn)生脫落，且遭受車(chē)輛的磨耗，從而出現(xiàn)較大溝槽，這是引起跳車(chē)的主要原因。
當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)跳車(chē)處時(shí)，即會(huì)引起臨近梁段的嚴(yán)重振動(dòng)，從而增加構(gòu)件的疲勞。若對(duì)此不加以改善，勢(shì)必將縮短橋梁的使用壽命。橋面上因長(zhǎng)期無(wú)人清掃、整理，橋面不清潔，泄水孔堵塞，這一問(wèn)題在許多中、小型橋梁中普遍存在。橋面上不清潔往往體現(xiàn)在護(hù)輪帶下積存垃圾、泥土污物，形成三角形硬塊，造成泄水孔被堵塞，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。
1.2橋面欄桿破損、不完整
橋面欄桿損壞后，沒(méi)有及時(shí)維修恢復(fù)，在許多失養(yǎng)的高速公路線上都能看到。造成橋面欄桿局部損壞的原因，絕大多數(shù)是機(jī)動(dòng)車(chē)交通事故造成的，部分是因?yàn)檐?chē)輛上載有長(zhǎng)大笨重的貨物在橋上行駛時(shí)不慎碰壞的，少數(shù)是人為碰損或盜竊所致。橋梁欄桿損壞，如不及時(shí)修整，不但影響美觀，更重要的是使橋上交通缺乏安全感。
1.3橋頭產(chǎn)生跳車(chē)
由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降，致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適，從而使車(chē)輛駛過(guò)橋頭時(shí)，產(chǎn)生輕微或嚴(yán)重跳車(chē)。橋頭跳車(chē)不但影響車(chē)速，降低行車(chē)質(zhì)量，而且也會(huì)影響橋梁使用壽命，嚴(yán)重的跳車(chē)甚至導(dǎo)致汽車(chē)彈簧鋼板折斷。
1.4橋梁構(gòu)件小的損壞未及時(shí)維修
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”。
1.5橋孔通水不暢，通航凈空不足
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。
1.6路寬橋窄，形成“瓶頸”，影響通過(guò)能力
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。
2、高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固方法
2.1橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿陳舊橋面，使加鋪層與原有主梁形成整體，增大主梁有效高度，提高抗壓截面強(qiáng)度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達(dá)到提高橋梁承載力的目的。
2.2增大截面和配筋加固法
當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí)，通常采用增大構(gòu)件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是增大梁底面或側(cè)面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗彎強(qiáng)度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。
2.3錨噴混凝土加固法
借助高速噴射機(jī)械，將新混凝土混合材料連續(xù)地噴射到已錨鋼筋網(wǎng)的受?chē)娒嫔?，凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面，增加補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。
2.4粘貼鋼板加固法
粘貼鋼板加固混凝土技術(shù)是一項(xiàng)新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，該技術(shù)基本不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的尺寸，具有施工簡(jiǎn)單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其他薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體，以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力，提高原結(jié)構(gòu)的剛度，限制裂縫的開(kāi)展，改善鋼筋與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)粘貼鋼板擬提高梁的抗彎強(qiáng)度時(shí)，鋼板粘貼在梁的底面。此時(shí)將鋼板和混凝土作為整體考慮，對(duì)鋼板與混凝土的局部剪切強(qiáng)度進(jìn)行控制設(shè)計(jì)；當(dāng)擬提高梁的抗剪強(qiáng)度時(shí)，鋼板可粘貼在構(gòu)件側(cè)面，并與原構(gòu)件內(nèi)抗剪鋼筋方向一致。粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)加固的合理設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服之前，以保證混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
3、高速橋梁下部結(jié)構(gòu)的加固方法
3.1擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)底面積的加固方法，稱為擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或基礎(chǔ)埋深太淺，又是磚石或混凝土剛性實(shí)體式的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定。當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度滿足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過(guò)大時(shí)，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的方法加固，主要由地基變形計(jì)算來(lái)加以選定。
3.2增補(bǔ)樁基加固法
當(dāng)橋梁墩臺(tái)基底下有軟臥層，墩臺(tái)發(fā)生沉陷，或墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)，而樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發(fā)生傾斜，這些病害都直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用和服務(wù)年限。對(duì)此，采用增補(bǔ)樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種加固法是在樁式基礎(chǔ)的周?chē)a(bǔ)加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁擴(kuò)大原承臺(tái)，以此提高基礎(chǔ)的承載力，增強(qiáng)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
3.3鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法轉(zhuǎn)
當(dāng)橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)埋置深度不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因，導(dǎo)致墩臺(tái)開(kāi)裂破損時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。加固時(shí)，一般在墩身上、中、下分設(shè)三道圍帶，其間距應(yīng)中大致相當(dāng)于橋墩側(cè)面的寬度。每個(gè)圍帶的寬度根據(jù)裂縫的情況和大小而定，一般約為墩臺(tái)高度的1/10，厚度采用10～20cm。當(dāng)墩臺(tái)損壞嚴(yán)重，如有嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損是、風(fēng)化和剝落時(shí)，則可采用圍繞整個(gè)墩臺(tái)設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)套的方法進(jìn)行加固。
3.4橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法
由于橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力過(guò)大，引起橋臺(tái)傾斜，應(yīng)設(shè)法采取平衡橋臺(tái)后壁土壓力的處理方法，在臺(tái)背之后加建一擋墻，以抵御過(guò)大的壓力。
3.5墩臺(tái)拓寬法
利用舊橋基礎(chǔ)，加寬墩臺(tái)蓋梁挑出的懸臂部分，以便安裝加寬的上部結(jié)構(gòu)，此種情況只加寬墩臺(tái)上部的蓋梁，墩臺(tái)身和基礎(chǔ)則不需加固。采用此法加寬墩臺(tái)時(shí)，舊橋墩臺(tái)基礎(chǔ)必須完好、穩(wěn)定，且需經(jīng)過(guò)承載力驗(yàn)算后才能采用。否則，應(yīng)在老橋的墩臺(tái)旁重新澆筑拓寬部分的墩臺(tái)及基礎(chǔ)。
由于橋梁維修加固工作是一項(xiàng)新出現(xiàn)的技術(shù)，許多施工工藝是全新的，因此，其工藝的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必須經(jīng)過(guò)反復(fù)的科學(xué)試驗(yàn)和實(shí)踐論證且需經(jīng)受時(shí)間的考驗(yàn)。只有在車(chē)輛的反復(fù)作用下，才能充分驗(yàn)證是否獲得了預(yù)期成效。通過(guò)大量實(shí)踐，進(jìn)一步探求其規(guī)律，為改進(jìn)新工藝奠定基礎(chǔ)。
