修建年代久遠(yuǎn)、質(zhì)量低的舊橋，因設(shè)計(jì)、施工存在不足以及運(yùn)營中受損橋梁，因自然地理?xiàng)l件、水文地質(zhì)等不利因素影響引起橋梁下部、附屬設(shè)施甚至承重結(jié)構(gòu)損毀和病害的橋梁，其承載能力降低，不能滿足日益增長的重載、大交通量的要求，不適合當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，形成了安全隱患。因而需采取有效的維修加固措施，使其恢復(fù)原有的技術(shù)功能，提高結(jié)構(gòu)的承載能力，使其繼續(xù)為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)。
臨沂干線公路有橋梁1544座，84278.5延米，涵洞3168道。由于上述種種原因，部分橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害和損毀。"十一五"期間，該局先后維修加固橋梁30余座，典型技術(shù)方法見表1，危橋改造42座,投資7756萬元。在橋梁安全評估、加固原則、加固施工方法等方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
1、橋梁安全評估
橋梁維修加固前，要對橋梁的劣化與受損情況進(jìn)行全面檢測，依據(jù)受損現(xiàn)狀進(jìn)行安全性評估，確定結(jié)構(gòu)物實(shí)際承載能力，判斷損傷是否對橋梁承載力和耐久性構(gòu)成威脅。應(yīng)詳細(xì)評估其結(jié)構(gòu)現(xiàn)有強(qiáng)度是否能夠承受實(shí)際荷載，以判定橋梁承載能力的安全性；應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)損傷、材質(zhì)劣化、施工缺陷等狀況與周圍環(huán)境條件，合理判斷結(jié)構(gòu)的使用壽命；同時(shí)，除了探索橋梁維護(hù)加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝與技術(shù)之外，研究橋梁檢測與安全性評估方法，建立有效的橋梁檢測與預(yù)警系統(tǒng)。
2、橋梁加固原則
橋梁加固按照"安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀"原則，方案的選擇、幾何尺寸的擬定力求實(shí)用有效，同時(shí)考慮技術(shù)、施工方法可行。必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，并盡可能參考橋梁加固成功的例子；以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則，考慮耗費(fèi)少、功效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、安全可靠、有較好耐久性等方面的要求；采用擴(kuò)大或增加橋梁構(gòu)件斷面方法加固，應(yīng)考慮增加部分與原有部件的結(jié)合效果。如果通過維修加固的橋梁仍達(dá)不到交通運(yùn)輸要求時(shí)，則必須考慮橋梁部分重建或全部改造。
3、橋梁加固方法
近年來，臨沂公路局不斷加大危舊橋梁維修改造力度，在橋梁的各類加固方法中，包括了國內(nèi)外已經(jīng)廣泛采用的傳統(tǒng)加固法，如套拱加固法、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法、套箍加固法等，也有采用新材料、新技術(shù)加固法，如粘貼碳纖維加固法、壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫、注漿法加固、橋梁整體頂升加固等。
3.1、套拱法加固拱圈
省道石兗線K210+900水溝大橋,左側(cè)老橋?yàn)?-20m片石拱橋，主拱圈拱頂橫向開裂嚴(yán)重，最大縫寬0.35mm，長7.5m，拱頂下?lián)献冃?，結(jié)構(gòu)受力導(dǎo)致側(cè)墻豎向開裂嚴(yán)重，采取主拱圈套拱肋加錨噴加固。主拱圈增設(shè)5道間距為105cm，厚30cm，寬80cm的鋼筋混凝土拱肋，肋間設(shè)5道厚30cm、寬30cm的橫隔粱，分別位于拱頂處、1／4處、3／4處、拱腳處，澆筑后的拱肋見圖1。肋與橫梁間網(wǎng)格掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，錨噴10cm砼，錨噴肋間網(wǎng)格簡圖2；拱肋處墩臺設(shè)30cm，寬80cm的現(xiàn)澆砼肋墻，橋墩墻間設(shè)2道、橋臺墻間設(shè)3道，厚30cm、寬30cm的橫粱。通過增大主拱圈截面提高承載力。通過錨噴層與原結(jié)構(gòu)的緊密粘結(jié)，有效抑制原結(jié)構(gòu)的開裂，并可顯著提高加固構(gòu)件的整體強(qiáng)度。該法施工難度小，施工設(shè)備簡單，造價(jià)低，施工周期短。常用于提高橋梁的強(qiáng)度、剛度以及因支點(diǎn)截面尺寸偏小導(dǎo)致的抗剪強(qiáng)度不足等混凝土梁的加固維修。
圖一：澆筑后的拱助
圖二：錨噴肋間網(wǎng)格
3.2、橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固梁板
京滬高速公路Ｋ615+263處5-16m鋼筋混凝土板橋，由于原橋面鋼筋混凝土鋪裝破損，造成橋面瀝青砼有坑槽，且有明顯的裂紋和下陷。部分板底勾縫脫落，板縫間滲水嚴(yán)重。為確保結(jié)構(gòu)安全，原橋面鋪裝鑿除，澆注16cmC40防水鋼筋混凝土，原橋伸縮縫裝置原狀利用。以增大主梁有效高度及改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達(dá)到提高單梁承載能力或橋梁結(jié)構(gòu)整體承載力目的。采用此法時(shí)先將原橋面鋪裝全部鑿除，拉毛洗凈，預(yù)制空心板頂面做成凸凹不小于6mm的粗糙面，布設(shè)φ12的鋼筋網(wǎng)，間距10cm，鑿除鋪裝后布設(shè)鋼筋網(wǎng)見圖3。使新舊層面充分結(jié)合，以利整體受力，提高抵抗厚度增加引起的橋梁恒載的能力。該法在山東省橋梁加固中應(yīng)用比較廣泛，尤其適用于較小跨徑的梁板橋梁。
圖3：鑿除鋪裝后布設(shè)鋼筋網(wǎng)
3.3、套箍法加固樁基
京滬高速公路Ｋ680+208處沂河特大橋，26-29#、32-37#橋墩32顆樁基水流沖刷嚴(yán)重，系梁底懸空，鉆孔樁基外露2.0m，構(gòu)造鋼筋脹裂、銹蝕等病害嚴(yán)重，影響結(jié)構(gòu)及運(yùn)營安全。采用套箍加固樁基。對沖刷較為嚴(yán)重的橋墩系梁底至地面下2.5m，鑿除樁基表面凸凹不平、不規(guī)則的松散砼并清洗干凈，綁扎φ12mm鋼筋，原樁身外立模，澆一層30cm厚C30砼。加固后的樁基見圖4。加固須在低水位時(shí)施工，施工時(shí)應(yīng)控制橋面的交通流量，以減弱橋梁震動(dòng)對加固質(zhì)量的影響。臨沂公路局采用套箍法，2009年干線路加固16座橋梁樁基146顆，2010年京滬、日蘭高速公路加固7座橋梁樁基117顆，干線路7座橋梁82顆樁，均取得了良好效果。
圖4：加固后的樁基
3.4、粘貼碳纖維加固梁板
嵐?jié)€K71+252王劉莊3-10空心板橋，部分空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，裂縫間距在0.2-0.6m之間，引起混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害橋梁的正常使用，采用粘貼碳纖維布加固。該橋粘貼碳纖維布273㎡，恢復(fù)結(jié)構(gòu)耐久性，延長橋梁使用壽命。粘貼碳纖維布施工圖見圖5。碳纖維布(CFRP)是由碳纖維及其聚合物基質(zhì)組合而成。碳纖維主要是增加剛度和強(qiáng)度，而聚合物基質(zhì)是增強(qiáng)彈性和韌性。與傳統(tǒng)的粘貼鋼板或加大混凝土截面等加固技術(shù)相比，碳纖維布具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐性、柔韌性好、電磁呈中性等諸多優(yōu)點(diǎn)。利用此項(xiàng)技術(shù)加固橋板，具有結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、施工周期短、加固成本低等顯著特點(diǎn)。碳纖維等復(fù)合材料的優(yōu)良特性為橋梁的應(yīng)用提供了廣闊前景。目前，國內(nèi)外大量用于橋梁的加固。
圖5 粘貼碳纖維
3.5、壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫
嵐?jié)€K49+880大峪崖4-16空心板橋，空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm左右，裂縫間距在0.2-0.6m之間，裂縫在荷載或外界諸多因素的作用下，會(huì)產(chǎn)生病變，使混凝土的強(qiáng)度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害橋梁的正常使用，必須加以控制。采取壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫。施工圖見圖6。共處治裂縫1546延米，有效防止裂縫擴(kuò)展引起鋼筋銹蝕等病害。該法利用在特制合成橡膠管狀注入器中，充滿樹脂膨脹產(chǎn)生的300KPa左右的恒定自然彈性壓力，將高分子樹脂修補(bǔ)材料緩慢持續(xù)的壓入裂縫中。可有效防止裂縫中積存的氣阻，從而保證修補(bǔ)質(zhì)量。鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，采用此法，易灌滿，粘結(jié)性好，公路舊橋加固得以普遍采用，是一種較為先進(jìn)的裂縫修補(bǔ)方法。
圖6 壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫
3.6、注漿法加固橋基
京滬高速公路Ｋ573+520處1-4米通道，由于車輛超載運(yùn)營，軟地基沉陷，造成右幅兩側(cè)橋臺產(chǎn)生豎向裂縫，對結(jié)構(gòu)安全不利。采用注漿加固，以改善土體密度，提高地基承載力。橋基注漿采用鉆孔形成，成孔孔徑90mm，注漿管內(nèi)徑60mm，壁厚3.5mm，管身設(shè)置φ8mm注漿眼，末端20cm成尖頭，封口點(diǎn)焊。材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1。地基注漿采用間歇、跳孔、反復(fù)多次方式進(jìn)行，間歇時(shí)間為漿液初凝時(shí)間，瞬時(shí)最大壓力不超過1.5Mpa，穩(wěn)定壓力為1.2Mpa。施工時(shí)注意交通管制，以免車輛對橋臺影響。通過注漿把原來松散的土顆粒或裂隙膠結(jié)為新的結(jié)構(gòu)整體，達(dá)到加固土基、充填空洞、治理病害目的。由于注漿材料滲透力強(qiáng)、凝結(jié)快，注漿3-5小時(shí)即可開放交通，保障了道路暢通和交通安全。與化學(xué)加固法比，成本低，不污染環(huán)境，水泥漿進(jìn)一步水化后，后期強(qiáng)度高；與挖補(bǔ)回填法比，施工速度快、效果明顯，避免了傳統(tǒng)"開膛破肚"回填的弊端。是科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)的橋基加固方法，可進(jìn)一步推廣使用。
3.7、橋梁整體頂升
日蘭高速公K115+800處2-20m空心板天橋，寬12m，橋位處于主線上坡段，天橋凈高達(dá)不到規(guī)范要求，最小處凈高為4.78m，致使板底多處被車輛刮傷，局部砼脫落，露筋銹蝕。為防止車輛對橋梁繼續(xù)刮碰，確保橋梁和運(yùn)營安全，對天橋采用整體頂升50cm，對鋼筋除銹，砼脫落用環(huán)氧砼修補(bǔ)。頂升采用PLC同步控制，在梁體兩側(cè)布置8個(gè)位移傳感器，通過計(jì)算機(jī)終端實(shí)時(shí)顯示各測點(diǎn)的位移大小，通過調(diào)節(jié)比例閥調(diào)整各個(gè)油缸的油壓，以一個(gè)支撐斷面4個(gè)點(diǎn)共安放16支200t液壓千斤頂，布設(shè)20m的超高壓油管引至泵站控制臺，進(jìn)行油壓校正檢查，所有工作完畢進(jìn)行試頂。試頂時(shí)，以較為緩慢速度頂升至2mm-2cm時(shí)停止頂升，暫停2-4小時(shí)無明顯變化即可進(jìn)行二次頂升，直至達(dá)到施工高度。2010年，除日蘭1座外京滬高速公路天橋頂升3座，效果良好。橋梁同步頂升技術(shù)的應(yīng)用，能確保橋梁上部結(jié)構(gòu)的完整性，天橋抬升滿足通車要求。它既節(jié)省了工程投資，又縮短了施工工期，對交通的壓力影響較小。
圖7 天橋整體頂升
表1 "十一五"期間橋梁加固典型方法一覽表
橋名、路線
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橋型
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孔數(shù)孔徑
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病害描述
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加固方法
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評價(jià)
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水溝大橋
石兗線
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石拱橋
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5—20m
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主拱圈拱頂橫向開裂，下?lián)献冃?，?cè)墻豎向開裂嚴(yán)重
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主拱圈套拱肋加錨噴
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良好
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Ｋ615+263
京滬高速路
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梁橋
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5—16m
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橋面鋼筋混凝土鋪裝破損，有坑槽，且有明顯的裂紋和下陷
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橋面補(bǔ)強(qiáng)層
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良好
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沂河特大橋
京滬高速路
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T形梁
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26—25m
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鉆孔樁基外露2.0m，系梁底懸空，構(gòu)造鋼筋脹裂、銹蝕
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樁基套箍加固
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良好
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王劉莊橋
嵐?jié)€
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梁橋
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3—10m
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板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，間距0.2—0.6m之間 |
粘貼碳纖維布 |
良好
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大峪崖橋
嵐?jié)€ |
梁橋
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4—16m
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板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，間距0.2—0.6m之間
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壁可（BICS）法修補(bǔ)裂縫 |
良好
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K115+800
日蘭路天橋 |
梁橋
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2—20m |
凈高不夠，最小處4.78m，板底局部砼脫落，露筋銹蝕
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天橋整體頂升50cm |
良好 |
4、結(jié)語
橋梁加固是預(yù)防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡的必要手段，可緩和橋梁重建投資的集中性，以少量的資金投入，確保橋梁安全使用，延長橋梁的使用壽命，為國家?guī)斫?jīng)濟(jì)效益，也是交通工程中的重要課題。橋梁加固是一項(xiàng)探索性、實(shí)踐性、技術(shù)性較強(qiáng)的工作，需要在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)分析后期使用效果，判斷加固方法的科學(xué)性、適用性和針對性。
