淺談公路舊橋加固的方法

楊曉森,梁貴鵬

(五常市公路管理站)

公路橋梁所承受的負(fù)荷有三個特點(diǎn)。(1)交通量不斷增大。(2)重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴(yán)重。(3)超限運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)和增加。按現(xiàn)在橋梁和運(yùn)輸狀況,橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運(yùn)輸?shù)拿苤?。公路舊橋還具有荷載等級低、使用年限長的特點(diǎn)。大多數(shù)橋梁技術(shù)資料遺失,存在三個不知。(1)不知基底地質(zhì)。(2)不知基礎(chǔ)深度。(3)不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術(shù)狀況分析,由于河床屢遭洪水沖刷,河床底部加深,橋梁墩臺基礎(chǔ)外露、沖空,產(chǎn)生不均勻沉降,導(dǎo)致橋臺、拱圈產(chǎn)生附加應(yīng)力而出現(xiàn)開裂;有的橋梁由于橋臺較高,受行車及臺后土壓力的作用,橋臺出現(xiàn)開裂、凸肚等病害;橋面混凝土鋪裝層由于使用時間長加之重車作用,導(dǎo)致開裂、剝落等病害。按橋梁技術(shù)狀況來評定大多屬三類橋梁。

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和重點(diǎn)工程的建設(shè),舊橋加固,提高舊橋的承載能力,確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩悄壳昂徒窈竺媾R的任務(wù)。在舊橋加固改造工程中,盡管每座舊橋梁的情況各不相同,具有各自不同的特點(diǎn),但也存在一定的共性。應(yīng)遵循橋梁加固、改造工作的共性,結(jié)合具體橋梁的特殊性,在實(shí)踐中發(fā)揮積極性和創(chuàng)造性,不斷進(jìn)取和探索,采用最先進(jìn)技術(shù)和材料,在舊橋利用、加固、改造工作中,創(chuàng)造和總結(jié)出多種切實(shí)可行的方法,為開辟一條新路打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),使舊橋繼續(xù)發(fā)揮固有的使用功能,以保證道路交通暢通無阻。按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法以供參考。

1 化學(xué)灌漿修補(bǔ)法

裂縫在橋梁病害中較為普遍,產(chǎn)生裂縫的原因很多,也很復(fù)雜。

結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫,其受力截面發(fā)生應(yīng)力重分布,也就意味著受力有效截面變小,結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大,承載能力降低?；瘜W(xué)灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原狀態(tài)。恢復(fù)應(yīng)有的強(qiáng)度。另外阻斷空氣和水份進(jìn)入梁體,避免腐蝕鋼筋和混凝土。

化學(xué)灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環(huán)氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi),起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用?；瘜W(xué)灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯類等,具體采用哪一種,應(yīng)視實(shí)際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫,由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物,因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小,易灌滿,粘結(jié)性好;環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。

化學(xué)灌漿的通常做法是：先用 1∶1水泥砂漿勾縫,勾縫時須預(yù)留直徑約 6～8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為 0.6～1.0m,縫小處孔距為 0.4～0.6m。待勾縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小,用環(huán)氧樹脂勾縫,凡大于 0.2mm的裂縫都要留孔灌漿,孔距一般為 0.25～0.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中,化學(xué)灌漿是綜合處治的方法之一,用得比較普遍,通過試載及使用觀察,效果較好。

2 上部結(jié)構(gòu)改建

在調(diào)查研究舊橋的基礎(chǔ)上,經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,采用充分利用原橋進(jìn)行拓寬,利用橋臺將拱式結(jié)構(gòu)改為板式結(jié)構(gòu)的加固方法,使其滿足超限運(yùn)輸要求。

2.1 拓寬原橋

對驗(yàn)算不能滿足超限運(yùn)輸要求的舊橋,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,按實(shí)際通過的超限運(yùn)輸荷載設(shè)計(jì)拓寬橋梁,以確保超限運(yùn)輸安全。

2.2 拓寬的形式

(1)單邊拓寬改建法。當(dāng)原有公路路線是以單邊拓寬進(jìn)行改建時,對舊橋也可采用單邊拓寬的形式予以改建。單邊拓寬的形式,一般是平行于原橋另建一座新的橋跨結(jié)構(gòu)。

(2)雙邊對稱拓寬改建法。為了與舊有路線雙邊對稱拓寬的方案相適應(yīng),許多舊橋也應(yīng)采用雙邊對稱拓寬的改建方法。雙邊拓寬的形式主要有增設(shè)獨(dú)立邊梁作為人行道,以及增設(shè)大邊梁來拓寬舊橋橋面和提高舊橋承載能力。

3 舊橋下部結(jié)構(gòu)加固

橋臺特別是高度較大的橋臺,受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺開裂、凸肚,翼墻外崩、錯位等。裂縫種類有水平、豎向和網(wǎng)狀裂縫;混凝土剝落、空洞、老化;鋼筋外露、銹蝕;結(jié)構(gòu)變形、移位。

下部結(jié)構(gòu)加固方法有以下幾種。

(1)橋墩加固技術(shù)。

①鋼筋混凝土套箍加固法。②水泥灌漿加固法。③化學(xué)灌漿加固法。④加樁(柱)加固法。

(2)橋臺加固技術(shù)。

①臺后加孔減載加固法。②臺后增設(shè)拉桿、撐墻或擋土墻加固法。③鋼筋混凝土圍帶或鋼箍加固法。

4 舊橋基礎(chǔ)加固

橋梁基礎(chǔ)特別是天然地基上的淺基礎(chǔ),由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道,導(dǎo)致橋臺基礎(chǔ)沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺發(fā)生不均勻沉降,引起橋臺開裂等。針對以上病害,采取對河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌,上游河床設(shè)置丁壩,打木樁擴(kuò)大橋臺基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。對于跨徑較小的橋梁,由于河水改道,洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ),導(dǎo)致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳,可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪 15#片石混凝土的方法進(jìn)行加固,鋪砌厚度為 30cm,鋪砌兩端設(shè)置截水墻,截水墻的深度為 1m,寬度為 0.6m。對于橋梁上游河床變遷、水流改道,洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ)和橋臺引道,導(dǎo)致橋臺基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁,采取在橋梁上游適當(dāng)位置設(shè)置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物,將河水導(dǎo)入主河道。

5 橋面鋪裝層的加固

橋面鋪裝層開裂或剝離等病害,對于鋼筋混凝土梁板橋容易使鋼筋銹蝕,減弱橋梁的橫向整體性;同時由于橋面鋪裝層的破損,引起橋面平整度差,車輛通行時,使橋梁產(chǎn)生震動,對橋梁產(chǎn)生不利影響,同時又加重了橋面鋪裝層的病害。根據(jù)橋梁的具體情況,采用不同的加固方法。

(1)對于使用年限長、破損嚴(yán)重的采用拆除、修復(fù)的加固方案。

在舊橋面板上,或是在鑿除了原橋面鋪裝層后,重新加鋪一層鋼筋混凝土層,使其與原有主梁形成整體,達(dá)到增大主梁有效高度和抗壓截面強(qiáng)度、改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達(dá)到提高橋梁的承載能力的目的。

(2)而對于病害較輕,使用年限短,且混凝土強(qiáng)度仍符合設(shè)計(jì)要求的則先處治病害,在不降低設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。