南友高速公路龍州左江大橋維修加固實踐分析

韋能杰

摘要：文章結(jié)合龍州左江大橋維修加固工程實例，介紹了該橋總體維修加固方案，分別闡述了支座更換與粘貼鋼板兩種維修加固施工工藝要點，為類似橋梁維修加固提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁;維修;加固工程;實踐分析

中圖分類號：U445.72 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.039

文章編號：1673-4874（2019）07-0128-04

0引言

舊橋的維修加固是目前許多交通發(fā)達國家共同面臨的課題之一，其面臨的維修加固任務(wù)十分繁重甚至新建橋梁任務(wù)已被降至次要位置。所謂的維修加固工程主要指針對正在使用的舊橋進行檢測、維修、評價和加固的技術(shù)措施總稱。我國過去公路橋梁建設(shè)絕大多數(shù)采取雙曲拱工藝和鋼筋混凝土梁橋工藝，對其實施維修加固就是針對這部分橋梁使用情況作出客觀的判斷，并制定出維修加固的針對性舉措。本文主要以南寧至友誼關(guān)高速公路（簡稱南友高速公路）龍州左江大橋維修加固工程為例，針對目前常見的兩種維修加固工藝方案，即橋梁計算機同步頂升更換支座、粘貼鋼板施工為主線展開分析，進一步進行探索比較，得出科學(xué)性、針對性較強的施工方案，為其他橋梁維修加固提供經(jīng)驗借鑒。

1龍州左江大橋存在的主要問題

龍州左江是西江水系上游支流郁江的最大支流，尤其在強降雨的情況下，江水渾濁，水流湍急，龍州左江大橋橫跨其上，在當(dāng)?shù)卦摌蛴置褒堉荻颉薄Ｓ捎诮ㄔO(shè)年代久遠(yuǎn)，橋梁的質(zhì)量已大不如前，車輛上橋時，有明顯晃動，屢次發(fā)生車輛撞破護欄墜橋事件，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了巨大損失。大橋維修加固前限速40 km/m，并設(shè)置了警示標(biāo)志。橋梁運營多年，實踐調(diào)研發(fā)現(xiàn)主要存在橋梁主體穩(wěn)定性較差、橋面腐蝕損壞以及支座病害較為嚴(yán)重的問題，急需實施搶救性維修加固措施。

1.1橋梁結(jié)構(gòu)和支座方面的問題

由于橋梁主梁靠近支座有3cm的間隙，在載力一定的情況下，汽車經(jīng)過支座時，間隙會出現(xiàn)閉合情形，這一情形對于橋梁的沖擊不容小視。當(dāng)汽車離開后，滯軸會與支座發(fā)生分離，又一次發(fā)生沖擊，引起橋梁的兩次振動，進而加劇了全橋的振動，這給橋梁結(jié)構(gòu)安全帶來巨大隱患，也加速了構(gòu)件的疲勞損壞。支座局部存在嚴(yán)重的開裂變形，局部脫空造成局部開裂，已損壞的板式橡膠支座亟需實施更換處置。

1.2鋼結(jié)構(gòu)件存在病害

通過調(diào)研可得橋梁鋼結(jié)構(gòu)件主要病害如下：U型肋和橋面板開裂、焊開裂、橫隔板開裂。此四類裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的原因各不相同：U型肋與頂板處的開裂為一類裂縫，呈現(xiàn)為縱向裂縫，主要分布在重車道的車輪輪跡帶;U型肋與橫隔板處的開裂為二類裂縫，呈現(xiàn)為豎向裂縫，為表面細(xì)微裂紋;橫隔板圓弧切口裂紋為三類裂紋，呈現(xiàn)為橫向裂紋，產(chǎn)生的主要原因為母材開裂。此外，橋梁主要鋼構(gòu)件還存在油漆的斑駁，局部有水跡和銹蝕約40余處。

1.3橋梁橋面瀝青鋪設(shè)和銹蝕狀況

由于橋梁瀝青鋪設(shè)時間較長，不同程度地存在坑槽、裂縫、推移等情形。經(jīng)認(rèn)真勘察可知，共有縱向裂縫21條，長度約900 m;坑槽12處，面積約2rrf;推移共4處，總面積約11m。此外，在勘察中還發(fā)現(xiàn)部分橋面底部的鋼筋混凝土銹蝕嚴(yán)重，混凝土出現(xiàn)不同程度的破碎，還存在繼續(xù)惡化的可能，如果繼續(xù)使用可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。此外，人行道磚也存在不同程度的破壞。這些病害不僅影響到橋梁的使用功能，同時危及到橋梁的安全受力和整體外在形象，迫切需要對其實施加固維修。

2龍州左江大橋維修加固方案措施

龍州左江大橋維修加固具備一定的代表性，其對于目前國內(nèi)很多橋梁的維修加固具有十分重要的參考意義。

2.1總體維修加固方案簡述

縱觀上文對病害問題的研究分析發(fā)現(xiàn)，主要是橋梁支座、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等方面存在的問題較為凸顯，這也是橋梁常見病害之一。

2.1.1總體維修加固方案依據(jù)

主要結(jié)合廣西交通科學(xué)研究院有限公司在類似工程的施工經(jīng)驗，并依據(jù)以下6條文本及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進行方案的設(shè)計：《南寧至友誼關(guān)高速公路龍州聯(lián)線龍州左江大橋維修加固工程施工招標(biāo)文件》、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）、《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTGH11-2004）、《公路橋涵加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TJ23-2008）、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）。

2.1.2總體維修加固方案

主要按照成立施工組織領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)、明確人員崗位職責(zé)、實施施工平面布置和臨時設(shè)施布置的步驟展開：（1）盡量減少用地，少占農(nóng)田耕地;（2）盡量利用永久性道路和交通設(shè)施;（3）盡量利用代拆臨建設(shè)施，降低建設(shè)設(shè)施的費用;（4）既有利于生產(chǎn)又有利于生活，將生活設(shè)施與施工設(shè)施分開布置。目前行業(yè)內(nèi)部通常采取橋梁計算機同步頂升更換支座、粘貼鋼板施工、樹脂錨桿施工三種工藝方案，本文主要針對前兩種展開研究分析，進一步得出結(jié)論。

2.2支座更換工藝分析

2.2.1支座更換的基本原則

（1）對嚴(yán)重變形開裂、局部脫空造成局部開裂和已損壞的板式橡膠支座進行更換處理。

（2）對變形和脫空的支座，更換支座后還需調(diào)整支座受力狀態(tài)：將支座安放至與墊石軸心受力的位置，因構(gòu)件缺陷造成脫空時應(yīng)加墊鋼板或?qū)|石進行調(diào)平施工。

（3）T梁頂升后，為保證同一蓋梁上所有支座的力學(xué)性能及耐久性保持同一水平，將蓋梁上全部舊支座更換成符合規(guī)范和本招標(biāo)文件要求的新支座。

2.2.2支座材料選用的標(biāo)準(zhǔn)和要求

（1）橋梁支座應(yīng)符合表1中相關(guān)物理機械性能規(guī)定和表2中板式橡膠支座成品的力學(xué)性能要求。

（2）必須按照圖紙、現(xiàn)場管理人員以及承包人員的推薦選擇橋梁支座的供應(yīng)商。在制造期間，承包人員要主動提供成品設(shè)備以便現(xiàn)場管理人員進行檢查。

（3）承包人應(yīng)對進場的支座按圖紙及《公路工程標(biāo)準(zhǔn)施工招標(biāo)文件（2009年版）》中有關(guān)要求進行檢查，并將檢查結(jié)果報送現(xiàn)場管理人員批準(zhǔn)。

（4）鋼夾板和橡膠間的粘結(jié)應(yīng)在對試件進行分離試驗時進行，破壞發(fā)生在橡膠內(nèi)，而不在橡膠與鋼夾板的粘結(jié)面出現(xiàn)。

（5）對于工廠制造的橡膠和夾板支座，其平面尺寸和厚度允許偏差應(yīng)符合《平面尺寸偏差表》和《厚度偏差表》的規(guī)定，具體見表3、表4。

（6）板式支座成品外觀質(zhì)量不得有GB20688.4-2007規(guī)定的缺陷存在，板式支座的成品質(zhì)量檢驗應(yīng)符合GB20688.4-2007的規(guī)定。

2.2.3更換支座梁體頂升方案

（1）梁體頂升方案確定

根據(jù)現(xiàn)場實測的梁底與蓋梁頂面間的高度確定更換支座頂升梁體時是否需要搭設(shè)頂升輔助支架。并在墩兩側(cè)下搭設(shè)供施工人員行走和放置設(shè)備的懸掛工作平臺。

（2）千斤頂縱橋向布置方案

40 mT梁總計一聯(lián)（5跨），整聯(lián)應(yīng)整體同步頂升，頂升高度應(yīng)盡量小，應(yīng)以能更換支座、粘貼鋼板為準(zhǔn)。

（3）千斤頂橫橋向布置方案

在橫橋向方向，由于單幅橋由7片T梁構(gòu)成，梁間采用濕接縫連接，為了結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)將7片主梁同時向上抬升。根據(jù)梁底現(xiàn)場測量尺寸及結(jié)構(gòu)安全性計算，千斤頂布置有兩種方案：

①將千斤頂直接放于主梁濕接縫下，具體如圖1所示。

②利用輔助設(shè)備進行支座更換，具體如圖2所示。

2.2.4施工主要工藝要求

按照“施工準(zhǔn)備一搭設(shè)施工腳手平臺標(biāo)注支座中心線一安裝千斤頂、試頂梁體”的步驟展開，主要工藝如下：（1）一線人員要對更換橋梁支座的梁體進行現(xiàn)場查看，確保其完好狀況，如發(fā)現(xiàn)有病害問題必須先對其進行處置后再進行支座的更換;（2）對蓋梁頂面和梁底的豎向高度進行測量，根據(jù)測量的結(jié)果來確定是否直接使用千斤頂，并由此合理確定施工計劃方案;（3）必須根據(jù)現(xiàn)場勘查情況來確定人員組織、支座更換的數(shù)量和千斤頂?shù)臄?shù)量型號等;（4）要全面調(diào)試頂升使用的油泵、千斤頂、壓力表等儀器和設(shè)備，直到其符合要求標(biāo)準(zhǔn);（5）按照設(shè)計要求在施工現(xiàn)場或工廠預(yù)制剛構(gòu)橋新增支座的支座墊石;（6）要高度重視施工簡易腳手平臺的搭設(shè)，確保操作人員行走安全以及可以放置必要的材料工具;（7）使用記號筆做好明顯的標(biāo)記，位置應(yīng)選擇在對應(yīng)支座和左右兩邊，確保在進行支座更換時，新的支座不會發(fā)生位移;（8）為確保千斤頂頂升流程的安全順利實施，必須按照設(shè)計好的方案在墩頂蓋梁上布置千斤頂，并要求擺放范圍高差≤2am。

2.3粘貼鋼板施工工藝分析

2.3.1施工材料要求

（1）加固鋼板采用Q345C級鋼板，鋼板質(zhì)量必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-2008）的要求。

（2）膠粘劑（粘貼膠性能采用不低于A級膠要求）應(yīng)具有足夠的粘結(jié)強度和耐久性，必須采用專門配制的改性環(huán)氧樹脂膠粘劑，其安全性能指標(biāo)應(yīng)符合《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）中對粘貼鋼板或型鋼用膠粘劑A級膠的相應(yīng)規(guī)定，其無毒性檢驗結(jié)果應(yīng)符合無毒衛(wèi)生等級的要求。

2.3.2施工要點分析

（1）施工定位放線及準(zhǔn)備

要根據(jù)施工設(shè)計方案并結(jié)合現(xiàn)場的測量進行定位，在待粘貼的鋼板混凝土表面定位出鋼板位置大致模樣，在定位時其寬度每側(cè)要比粘貼鋼板寬2～3cm。要事先準(zhǔn)備打磨設(shè)備、鉆孔設(shè)備、灌漿設(shè)備、配膠用具等工具，并為粘貼灌注做好施工準(zhǔn)備。

（2）對混凝土表面實施科學(xué)處理

主要對混凝土表面2～5mm的表面砂漿進行打磨，使用設(shè)備為角磨機，使其露出堅實的混凝土結(jié)構(gòu)，并使其粗糙面相對平整。如果出現(xiàn)混凝土表面不夠平整的情形，應(yīng)使用角磨機實施打磨，再使用鋼絲刷將其刷毛，將表面疏松物剔出，并針對剝落、崩邊等情形進行表面缺陷處理;清除疏松層，并輔以酒精或丙酮實施清洗，使其干凈后再使用環(huán)氧砂漿實施找平修補。

（3）植埋螺栓

植埋螺栓工藝流程主要按照“定位放線→鉆孔→清孔→注膠→植入螺栓”的步驟組織實施。

2.3.3主要施工方法分析

（1）放線定位要避免傷及鋼筋。放線定位前，應(yīng)用鋼筋探測設(shè)備探明原有鋼筋（或鋼絞線）的位置，再根據(jù)設(shè)計圖紙準(zhǔn)確定出鉆孔位置，并作出標(biāo)記，鉆孔中心位置應(yīng)符合設(shè)計要求。（2）選擇鉆頭要根據(jù)設(shè)計孔徑的大小來實施。首先要對孔位進行標(biāo)記，在標(biāo)記處實施鉆孔時，深度要符合設(shè)計要求規(guī)定，不允許出現(xiàn)欠鉆的情況。（3）要科學(xué)實施清孔。應(yīng)首先使用硬鬢毛刷進行孔道的清理，再使用高壓干燥空氣對碎片、灰塵和水分進行清理，保持孔位的干燥干凈。（4）要合理實施注膠。注膠過程應(yīng)首先按固膠的A、B級重量比進行混合均勻?qū)嵤┱{(diào)配，并依據(jù)現(xiàn)場情況確定配膠量的多少，一次性配膠量應(yīng)≤1000 g，所配膠量應(yīng)在初凝前用完，確保施工質(zhì)量。（5）植埋螺栓過程中，螺栓插入前應(yīng)清理插入部分的表面污物，使用螺栓在孔內(nèi)慢慢插入并旋轉(zhuǎn)，并使用油灰刀將外流膠刮凈，達到固定螺栓的目的，嚴(yán)禁使用敲法實施調(diào)直。

3結(jié)語

南友高速公路龍州左江大橋維修加固工程具備較好的典型性，對于目前國內(nèi)多數(shù)橋梁的維修加固具有十分重要的借鑒意義，筆者通過對兩個主要工藝的施工研究，得出如下結(jié)論：

（1）支座的維修加固和更換對于確保鋼筋混凝土橋梁的整體質(zhì)量至關(guān)重要，在維護加固過程中要給予高度重視。施工中，必須嚴(yán)格按照材料選用、確定施工方案、實施具體施工的步驟展開，不可圖省事、走過場，給后續(xù)橋梁的使用埋下隱患。

（2）鋼板的粘貼使用，對于老舊橋梁的修復(fù)作用較大，效果較好，其不僅提高了車輛通行的舒適性，對于提升橋梁整體質(zhì)量和整體形象作用也較大，由于工藝步驟簡單可復(fù)制，具有較好的推廣意義。

（3）本文僅僅對兩個主要工藝進行深入闡述，該橋梁在其他方面也不同程度存在病害和問題，筆者不再一一作出闡述分析。需要強調(diào)的是，隨著信息科技的發(fā)展，橋梁的維修加固技術(shù)需要一個載體平臺，比如利用計算機實施舊橋梁的三維建模，呈現(xiàn)其基本狀態(tài)，從而為后續(xù)維修加固提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。