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)是二十一世紀公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學(xué)技術(shù)。然而加固施工工藝相對較復(fù)雜，要求橋梁加固工程取長補短，不僅延長了原橋的使用壽命，同時還增強了原橋的承載能力。橋梁加固將是橋梁工程界一個非常迫切的任務(wù)，體外預(yù)應(yīng)力是一種有效的橋梁加固方法，簡單易行，不影響行車，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)護維修是一項經(jīng)常性的工作，一發(fā)現(xiàn)橋梁產(chǎn)生小的缺陷，就必須及時處理，由養(yǎng)護部門對缺陷進行修理，日常的養(yǎng)護維修對于防止缺陷的產(chǎn)生和擴大具有積極的意義，補強是通過對橋梁構(gòu)件和重大病害進行徹底整治來提高整座橋梁承載能力作用的加固，稱為永久性的加固，為了維持臨時通車而采用的臨時加大，稱為臨時性的加固，對舊橋進行拓寬，升高橋面，改橋為涵，全部更換橋梁主要承重構(gòu)件等工作一般稱為橋梁的改建[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，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的橋梁更容易遭到損壞。橋面不平整嚴重影響車輛行駛，車輛行駛不舒適，嚴重的會出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。由于缺乏養(yǎng)護和車輛行駛造成的磨耗，簡支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點處的填縫材料發(fā)生脫落，進而出現(xiàn)大溝槽，引起跳車現(xiàn)象的發(fā)生。跳車處因臨近梁段的嚴重振動導(dǎo)致構(gòu)件的疲勞增加。若對此不加以改善，勢必將縮短橋梁的使用壽命。許多中、小型橋梁普遍存在因長期無人清掃、整理的問題，橋面不清潔，泄水孔堵塞，下雨時橋面產(chǎn)生積水，車輛過橋時泥水飛濺，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，因機動車交通事故造成的橋面欄桿損壞，沒有及時維修恢復(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，車輛駛過橋頭時，產(chǎn)生輕微或嚴重跳車現(xiàn)象。橋頭跳車不但影響車速，降低行車舒適性，而且也會影響橋梁使用壽命，嚴重的跳車甚至導(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)護中缺乏經(jīng)常檢查與及時修補，致使鋼筋銹蝕，小裂縫發(fā)展成大裂縫，活動支座失去活動能力，混凝土脫落等。對橋梁下部的墩臺、錐坡、護岸，上部構(gòu)件的背面極少巡視查看，因此問題不能及時發(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，使橋孔淤塞更為嚴重。
2.6許多橋梁由于建造年限較長，標準較低，橋面窄小。在高速公路的維修改建中，往往路面拓寬，而橋梁沒有相應(yīng)拓寬改建，形成“瓶頸”，既影響通過能力，又增加行車的危險性。
3.橋粱加固的步驟與原則
一般來說，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)計一樣，除了滿足設(shè)計規(guī)范、符合技術(shù)要求、經(jīng)濟合理及結(jié)構(gòu)安全的原則外，還必須經(jīng)過一定的程序和步驟，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)評估不能滿足結(jié)構(gòu)安全或正常使用要求時，必須進行加固。加固設(shè)計的內(nèi)容及范圍，應(yīng)根據(jù)評估結(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)濟分析模型，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、對現(xiàn)有交通干擾小的方案實施，以保證改造后的橋梁能安全運營。
3.3根據(jù)需要改造橋梁的評估結(jié)論和經(jīng)濟分析，當?shù)弥F(xiàn)有橋梁可以通過加固、維修達到使用要求的結(jié)論后，再提出橋梁加固設(shè)計方案。
3.4對于大橋、特大橋，其主要承重構(gòu)件需要加固補強時，加固設(shè)計方案不少于兩個，進行方案評選和經(jīng)濟評估，選擇最佳加固方案。
3.5加固設(shè)計及施工盡量不破壞原結(jié)構(gòu)，并保留有利用價值的構(gòu)件，避免不必要的拆除與更換。加固設(shè)計應(yīng)與施工方法緊密結(jié)合，并采取有效措施。加固設(shè)計應(yīng)按結(jié)構(gòu)實際損壞情況進行計算。
3.6在加固施工中，應(yīng)盡可能減少對橋上及橋下行車及行人的干擾，采取必要的措施，減少對周邊環(huán)境的污染。
3.7在施工過程中，若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴重缺陷時，應(yīng)立即停止施工，會同加固方案設(shè)計者進行研究，待采取有效措施處理后，方能繼續(xù)施工。加固施工過程中注意安全防護工作，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)氧樹脂膠留出埋設(shè)灌漿底座的位置，待膠干后用樹脂膠埋設(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、強度高、韌性好、可灌性好等特點，漿液配比均有說明。
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充后再繼續(xù)灌注，灌后及時堵死灌漿孔。灌漿完畢待樹脂初凝后鑿除灌槳底座，并用環(huán)氧樹脂膠封縫
4.2蓋梁加固
蓋梁側(cè)面粘貼的鋼板應(yīng)預(yù)先設(shè)計尺寸裁出備用，在蓋梁側(cè)面放出粘鋼位置大樣用切割機沿邊線切割砼深1CM，然后用鋼釬鑿毛，剔出帶槽，在剔好的槽內(nèi)按設(shè)計錨固間距鉆孔，空乓機吹凈孔內(nèi)粉塵后用配好的環(huán)氧樹脂在孔內(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，用角磨機對鑰板貓合面除銹并打出橫紋貓結(jié)前用丙酮對鋼板貓結(jié)面及鹼表面進行擦拭，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，然后對準孔位粘合到硅表面。鋼板粘好后立即緊固螺母，交替間隔緊固，同時不斷輕敲鋼板使砂漿擴散，排出氣泡，使鑰板平整，漿體飽滿密實。粘完鋼板30H 后，用小錘輕敲鋼板表面，判斷密實程度如鋼板貓結(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， 與原硅結(jié)為一體。
4.3橋墩加固處理
設(shè)計要求橋墩側(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、耐腐蝕、不增加構(gòu)件自重、便于施工等特點。加固前對加固橋面進行交通控制， 盡可能對加固構(gòu)件卸荷對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、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。將底層樹脂均勻刷于鹼表面，待固化后以指觸干燥為準，再將構(gòu)件表面凹陷部位用找平膠填平。浸潤膠調(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，將浸潤膠充分浸透碳纖維片， 待碳纖維片表面指觸干燥后可進行下一層的粘貼。在最后一層碳纖維片表面均勻涂抹浸潤膠。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% ， 當空鼓面積小于10000mm2 時， 可用針管注膠的方法進行修補， 當空鼓面積大于10000mm2 時應(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)涂一層水泥漆進行保護。
結(jié)束語
路橋加固、維修將是一個永久性的課題，路橋的加固是一項既綜合繁雜，應(yīng)當引起各級公路主管部門的領(lǐng)導(dǎo)充分重視，積極引進和開發(fā)路橋加固、改造的先進技術(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。
