國(guó)省道公路危橋橋梁質(zhì)量提升改造的橋面系改造技術(shù)方案

孫 健

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，廣東 汕尾 516400)

1 國(guó)省道危橋質(zhì)量提升改造工程技術(shù)結(jié)論

1.1 橋面鋪裝質(zhì)量提升設(shè)計(jì)

(1)質(zhì)量提升改造既有橋面鋪裝為瀝青混凝土，質(zhì)量提升改造為瀝青混凝土

①如果瀝青混凝土鋪裝層破損比較嚴(yán)重，瀝青混凝土鋪裝層全部鑿除或洗刨后按原設(shè)計(jì)厚度回鋪。

②如果瀝青混凝土鋪裝層較好，瀝青混凝土鋪裝層厚度≥8 cm時(shí)，洗刨4～5 cm后回鋪。

③防水混凝土鋪裝層破損比較嚴(yán)重，全部鑿除后按原設(shè)計(jì)厚度回鋪。

④防水混凝土鋪裝層表面有松散或破損時(shí)，可洗刨至鋼筋網(wǎng)后回鋪；局部破損亦可局部處理。

(2)質(zhì)量提升改造既有橋面鋪裝為水泥混凝土，質(zhì)量提升改造為瀝青混凝土

①原水泥混凝土鋪裝層破損比較嚴(yán)重，則全部鑿除。

②原水泥混凝土鋪裝層比較完好，鑿除或洗刨至混凝土鋪裝層厚度；局部破損局部處理。

③鋪裝層厚度根據(jù)公路等級(jí)、原鋪裝層厚度、上部結(jié)構(gòu)型式及橋梁護(hù)欄的高度確定鋪裝層厚度，采用原則如下。

二級(jí)及以上公路—上部結(jié)構(gòu)為板時(shí)(≥7 cm瀝青混凝土+10 cm水泥混凝土)；上部結(jié)構(gòu)為箱梁時(shí)(≥7 cm瀝青混凝土+8 cm水泥混凝土)；

二級(jí)及以下公路—上部結(jié)構(gòu)為板時(shí)(≥5 cm瀝青混凝土+10 cm水泥混凝土)；上部結(jié)構(gòu)為箱梁時(shí)(≥5 cm瀝青混凝土+8 cm水泥混凝土)。

(3)既有橋面鋪裝為水泥混凝土，大中修為水泥混凝土

①水泥混凝土鋪裝層破損比較嚴(yán)重，則全部鑿除，按原設(shè)計(jì)厚度回鋪。

②水泥混凝土鋪裝層有麻面，可洗刨至鋪裝層鋼筋網(wǎng)后回鋪至原設(shè)計(jì)厚度；局部破損局部處理。

1.2 橋梁護(hù)欄質(zhì)量提升設(shè)計(jì)

既有橋面鋪裝為水泥混凝土，大中修改為瀝青混凝土，當(dāng)橋梁護(hù)欄高度不滿(mǎn)足原防護(hù)等級(jí)要求時(shí)，波形梁護(hù)欄增加立柱高度，組合式護(hù)欄增加混凝土墻的高度。

根據(jù)現(xiàn)行的《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定提升護(hù)欄的防護(hù)等級(jí)。

路基護(hù)欄防護(hù)等級(jí)選取首選要判斷事故嚴(yán)重程度等級(jí)，根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》，選擇防護(hù)等級(jí)，事故嚴(yán)重程度分為高、中、低3個(gè)等級(jí)。

中央分隔帶采用整體式護(hù)欄時(shí)，比分設(shè)施護(hù)欄事故嚴(yán)重程度要高1個(gè)等級(jí)，設(shè)計(jì)中優(yōu)先采用分設(shè)式護(hù)欄。

橋梁護(hù)欄防護(hù)等級(jí)選取的事故嚴(yán)重程度等級(jí)，按照《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》的條件判斷即可。

護(hù)欄結(jié)構(gòu)碰撞荷載計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜，《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》給出了橋梁護(hù)欄的橫向碰撞荷載標(biāo)準(zhǔn)值的查表方法。根據(jù)防護(hù)等級(jí)和最大橫向動(dòng)態(tài)變形值查表得到。

為發(fā)揮護(hù)欄整體作用，護(hù)欄應(yīng)滿(mǎn)足最小結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。護(hù)欄類(lèi)型可分為剛性護(hù)欄、半剛性護(hù)欄和柔性護(hù)欄。在某些特定條件下最適合選擇某種護(hù)欄構(gòu)造要求[1-2]。

1.3 橋梁支座

支座應(yīng)按規(guī)范要求水平放置，支座設(shè)置應(yīng)考慮可檢查，可更換的空間，一般不宜采用支座槽，但支座要黏貼于下部結(jié)構(gòu)。

一般支座承載力不大時(shí)，優(yōu)先采用板式橡膠支座，其平面尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)按產(chǎn)品規(guī)格選擇，滿(mǎn)足最大承載力，抗滑，最小承載力等指標(biāo)，其厚度應(yīng)滿(mǎn)足溫度、制動(dòng)力、混凝土收縮徐變，預(yù)加應(yīng)力和地震力等水平力作用時(shí)的要求。

支撐承載力較大時(shí)，宜采用盆式橡膠支座，非固定盆式橡膠支座的位移由滑板滑動(dòng)形成，因此選擇非固定盆式支座，除了滿(mǎn)足承載力、上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角外，對(duì)于小半徑彎橋還要注意滿(mǎn)足盆式支座在水平力作用下的橫向位移量。

1.4 伸縮裝置質(zhì)量提升設(shè)計(jì)

(1)應(yīng)清除縫內(nèi)垃圾、廢土等垃圾雜物,使其正常工作,若有異常應(yīng)及時(shí)修理或更換。

(2)伸縮縫應(yīng)根據(jù)計(jì)算選型，應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)溫度變形、混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變、預(yù)加應(yīng)力、梁端轉(zhuǎn)角、伸縮縫安裝寬度、安裝時(shí)溫度及施工誤差等因素，并適當(dāng)留有余地。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供安裝時(shí)的縫隙值。

1.5 涵洞質(zhì)量提升設(shè)計(jì)

(1)視涵洞進(jìn)出水口損壞情況，采取如下維修加固措施。

①陡坡、水流沖擊嚴(yán)重的小橋涵，入口處增加防護(hù)措施，鋪砌隔水墻宜適當(dāng)加深。

②進(jìn)出水口鋪砌長(zhǎng)度可適當(dāng)延長(zhǎng)，并增加隔水墻深度；有條件的地區(qū)鋪砌采用漿砌塊石，并用砂漿抹面。

③山嶺丘陵地區(qū)涵洞出水口鋪砌常易損壞，可適當(dāng)增加消力設(shè)施，消力檻的末端應(yīng)設(shè)置混凝土或漿砌塊石抑水墻,或設(shè)置3級(jí)挑檻。

(2)平原地區(qū)涵洞常易發(fā)生泥砂淤積,影響涵洞過(guò)水性能；建議在涵洞進(jìn)水口處設(shè)置沉砂井,以沉淀泥砂、雜物。

(3)部分涵洞因建設(shè)年代較早，常易發(fā)生管節(jié)間滲水、漏水病害，導(dǎo)致福安街基礎(chǔ)沉陷；處理病害時(shí)應(yīng)挖開(kāi)涵洞,再重建基礎(chǔ)。也可直接采用對(duì)地基及基礎(chǔ)壓漿的方法處理。涵管變形較大時(shí),應(yīng)查明原因進(jìn)行處理；適當(dāng)時(shí)可采取拆除重建方案[3]。

(4)波紋管涵發(fā)生涵管沉陷、變形,應(yīng)挖開(kāi)填土進(jìn)行修理。管底應(yīng)按土質(zhì)情況做好墊層,管上加鋪一層防水層,并注意對(duì)回填上分層夯實(shí)。

(5)涵洞的側(cè)墻和翼墻,如有傾斜變形發(fā)生,應(yīng)查明原因后加以處理,如因填土未夯實(shí)發(fā)生沉落,或填土中水分過(guò)多土壓力增大而引起的,應(yīng)更換透水性好的填土并夯實(shí);如屬基礎(chǔ)變形引起的,則需要修理或加固基礎(chǔ)。

(6)因加寬或加高路基導(dǎo)致涵洞長(zhǎng)度不足時(shí),應(yīng)接長(zhǎng)處理。一般可將原涵洞洞身接長(zhǎng),兩端新建洞口端墻和路基護(hù)坡;當(dāng)路基加高、加寬不多時(shí),也可采用只加高兩端洞口端墻或加高加長(zhǎng)洞口翼墻的方法。

(7)既有涵洞地基承載力不足為涵洞病害的常見(jiàn)型式，常規(guī)處理方案為挖開(kāi)并進(jìn)行換填、強(qiáng)夯和拋石等處理方案，也可采用注漿加固等措施[4]。

(8)既有涵洞設(shè)計(jì)位置與水流方向不一致亦為較常規(guī)病害，主要發(fā)生原因?yàn)楹唇ㄔO(shè)年代較早，近年來(lái)黑龍江地區(qū)通過(guò)農(nóng)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)改造，改善了國(guó)省道兩側(cè)農(nóng)田的排水條件，導(dǎo)致部分公路涵洞的設(shè)置不適應(yīng)農(nóng)田水利的改造。質(zhì)量提升時(shí)應(yīng)充分征詢(xún)水利、農(nóng)業(yè)部門(mén)的意見(jiàn)建議，合理設(shè)置改造后的涵洞位置。

2 技術(shù)結(jié)論及技術(shù)方案的不同看法及建議

(1)既有結(jié)構(gòu)利用前應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)的材質(zhì)狀況、耐久性狀況和承載能力狀況，必要時(shí)采取針對(duì)性維修措施，保證結(jié)構(gòu)合理利用、長(zhǎng)效耐久。

在開(kāi)展設(shè)計(jì)前應(yīng)準(zhǔn)確掌握原橋梁結(jié)構(gòu)與材質(zhì)現(xiàn)狀、進(jìn)行承載能力檢算和耐久性評(píng)估等，分析維修加固的可行性和必要性，提高維修處治的針對(duì)性。

(2)質(zhì)量提升設(shè)計(jì)應(yīng)考慮恒載增加對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，必要時(shí)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)算；對(duì)于提高荷載等級(jí)或結(jié)構(gòu)改造增加恒載的情況，應(yīng)對(duì)相關(guān)被影響部件進(jìn)行驗(yàn)算，特別是下部結(jié)構(gòu)墩柱與基礎(chǔ)。需要時(shí)可采用增補(bǔ)樁基或地基加固等。

(3)質(zhì)量提升設(shè)計(jì)應(yīng)保證新增結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)連接可靠，協(xié)同工作；強(qiáng)化新老結(jié)構(gòu)的連接性能，避免出現(xiàn)兩層皮現(xiàn)象。加強(qiáng)連面處理、連接構(gòu)造等要求[5]。

(4)帶掛孔結(jié)構(gòu)的橋梁，應(yīng)加強(qiáng)牛腿局部構(gòu)造的可靠性，有條件時(shí)可增加防落梁冗余構(gòu)造。

(5)更換改造設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)拆除方式提出要求，結(jié)構(gòu)利用部分采取保護(hù)和維修加固措施；更換構(gòu)件會(huì)改變結(jié)構(gòu)受力過(guò)程，對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響很大。 對(duì)于利用的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行保護(hù)和維修補(bǔ)強(qiáng)。

(6)橋梁拼寬部分上部結(jié)構(gòu)形式和跨徑宜與既有結(jié)構(gòu)保持一致。 拼寬新舊橋梁連接部位剛度應(yīng)基本接近，傳力構(gòu)造可靠耐久。盡量避免不同橋型的橫向拼寬。

(7)拼寬橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)形式、跨徑布置、拼寬部分自身穩(wěn)定性和地質(zhì)等因素，確定新結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)間是否連接。橋梁拼寬前應(yīng)對(duì)原橋從耐久性和安全兩方面評(píng)估利 用價(jià)值，利用價(jià)值不足橋梁應(yīng)拆除重建。 橋梁拼寬連接方式推薦采用上連下不連或上下均不連的方式[6]。

(8)橋梁質(zhì)量提升改造結(jié)構(gòu)連接時(shí)采用合理構(gòu)造保證新老結(jié)構(gòu)連接可靠耐久，各結(jié)構(gòu)部分宜采用同一荷載等級(jí)。 連接構(gòu)造應(yīng)保證在長(zhǎng)期輪載作用下可靠耐久，該部位應(yīng)控制現(xiàn)澆混凝土收縮，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)等。

(9)橋梁質(zhì)量提升改造考慮新老結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，采用合理措施減少新老結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之間沉降差。

(10)橋梁質(zhì)量提升改造橋梁結(jié)構(gòu)拆除應(yīng)制定拆除方案，方案應(yīng)考慮安全與環(huán)保要求。

(11)橋梁質(zhì)量提升改造局部拆除應(yīng)盡可能避免損傷原結(jié)構(gòu)，避免不必要的拆除及更換。

(12)橋梁質(zhì)量提升改造跨徑較大的拱橋拆除應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，給出逐級(jí)拆除的順序和拆除荷載量[7]。

(13)橋梁質(zhì)量提升改造橋梁拆除需要時(shí)采取施工監(jiān)控措施[8]。

3 結(jié)論

國(guó)省道公路橋梁是國(guó)省道公路的重要組成部分。國(guó)內(nèi)很多地區(qū)國(guó)省道橋梁由于建設(shè)年代，建設(shè)水平和標(biāo)準(zhǔn)的原因，同時(shí)橋梁橋面系設(shè)施的設(shè)置根據(jù)地域不同而多種多樣，防護(hù)能力各異。同時(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展，行車(chē)速度提高，車(chē)輛載重量增大，社會(huì)公眾對(duì)運(yùn)營(yíng)橋梁行車(chē)安全防護(hù)能力提出更高的要求。橋梁質(zhì)量提升勘察設(shè)計(jì)旨在充分提高公路橋梁安全、適用、耐久和安全防護(hù)能力，緊扣“交通強(qiáng)國(guó)”建設(shè)要求，系統(tǒng)提升該項(xiàng)目所在地區(qū)國(guó)省道橋梁運(yùn)營(yíng)質(zhì)量要求。

橋梁橋面系的維修改造是一項(xiàng)經(jīng)常性的工作，橋面鋪裝質(zhì)量提升設(shè)計(jì)分為既有橋面鋪裝為瀝青混凝土質(zhì)量提升改造為瀝青混凝土、既有橋面鋪裝為水泥混凝土質(zhì)量提升改造為瀝青混凝土，既有橋面鋪裝為水泥混凝土大中修為水泥混凝土3種情況，分別采用不同的對(duì)應(yīng)措施。

橋梁護(hù)欄質(zhì)量提升設(shè)計(jì)著重分析了因規(guī)范更迭而導(dǎo)致的護(hù)欄等級(jí)的對(duì)應(yīng)變化，強(qiáng)調(diào)了應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行的《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定提升護(hù)欄的防護(hù)等級(jí)[9]。

橋梁支座的設(shè)置及維修亦為橋梁橋面系維修的重點(diǎn)工作，支座更換因根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型制定可行的施工方案，必要時(shí)亦提出經(jīng)過(guò)審核的專(zhuān)項(xiàng)施工方案。

伸縮裝置質(zhì)量提升設(shè)計(jì)為經(jīng)常性工作，黑龍江地區(qū)國(guó)省道橋梁伸縮裝置的損害經(jīng)常發(fā)生，尤其冬季冰雪路面時(shí)易發(fā)生交通事故；質(zhì)量提升設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了對(duì)伸縮裝置的日常養(yǎng)護(hù)，同時(shí)對(duì)需更換的伸縮裝置應(yīng)綜合考慮上部結(jié)構(gòu)溫度變形、混凝土結(jié)構(gòu)收縮徐變、預(yù)加應(yīng)力、梁端轉(zhuǎn)角、伸縮縫安裝寬度、安裝時(shí)溫度及施工誤差等因素，并適當(dāng)留有余地。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提供安裝時(shí)的縫隙值[10]。

黑龍江地區(qū)為國(guó)家重點(diǎn)產(chǎn)糧區(qū)，國(guó)省道兩側(cè)多為農(nóng)田，涵洞質(zhì)量提升設(shè)計(jì)時(shí)兼顧農(nóng)業(yè)灌溉及排水已成為涵洞設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)工作。既有涵洞設(shè)計(jì)位置與水流方向不一致亦為較常規(guī)病害，主要發(fā)生原因?yàn)楹唇ㄔO(shè)年代較早，近年來(lái)黑龍江地區(qū)通過(guò)農(nóng)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)改造，改善了國(guó)省道兩側(cè)農(nóng)田的排水條件，導(dǎo)致部分公路涵洞的設(shè)置不適應(yīng)農(nóng)田水利的改造。質(zhì)量提升時(shí)應(yīng)充分征詢(xún)水利、農(nóng)業(yè)部門(mén)的意見(jiàn)建議，合理設(shè)置改造后的涵洞位置[11]。