危橋加固維修過程中關(guān)鍵施工技術(shù)的應用

楊常玖，王 藻

（德宏公路局，云南 德宏 678400）

長期以來，橋梁工程在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中都扮演著重要角色，在現(xiàn)階段經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下，國家也高度重視橋梁建設，其建設總量和規(guī)模都在不斷壯大。但是橋梁運行一段時間以后受到自然氣候條件等因素影響會出現(xiàn)不同程度的病害，比如裂縫等，結(jié)構(gòu)承載力下降，影響橋梁性能，降低安全性。尤其是一些使用年限較長的橋梁，維護不到位，病害問題未得到有效解決，橋梁總體性能下降，甚至已經(jīng)變?yōu)槲?，對橋梁工程的可持續(xù)發(fā)展也帶來一些影響。因此，加強對危橋加固維修施工技術(shù)的研究非常有必要，應引進先進的橋梁檢測與加固技術(shù)，準確檢測出橋梁結(jié)構(gòu)隱患，根據(jù)橋梁的實際情況確定加固維修方案，保證危橋的質(zhì)量、安全以及使用壽命，對未來橋梁加固維修技術(shù)的進一步提高也具有重要意義。

1 危橋及危橋加固維修概述

1.1 危橋的含義

危橋即承載能力明顯下降，不足原來橋梁承載力的3/4，且關(guān)鍵部分已經(jīng)出現(xiàn)嚴重損壞，這種損壞還有繼續(xù)擴大的趨勢，對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有嚴重影響的橋梁結(jié)構(gòu)。當橋梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)上述情況就必須停止使用，并根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的實際情況確定加固維修方案，消除安全隱患，保證橋梁的安全性與質(zhì)量，為行車安全提供保障。

1.2 危橋加固維修的必要性

現(xiàn)階段，我國橋梁工程已經(jīng)得到較好的發(fā)展，在社會經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，但是橋梁在建設完成和使用過程中長期暴露在外界環(huán)境下，必然會受到自然環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)各種問題。同時，車流量不斷增加，交通壓力加大，對橋梁結(jié)構(gòu)承載力要求也在提高，很多橋梁在使用過程中基本處于超負荷的狀態(tài)，對其結(jié)構(gòu)性能已經(jīng)造成了極大的影響，安全隱患加大，如果得不到及時解決，勢必會威脅到行車安全以及廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全。在這種情況下，加強危橋加固維修就極其重要，只有科學的加固維修技術(shù)才能提高危橋的安全性和穩(wěn)定性，解決橋梁關(guān)鍵部位的病害問題，保障橋梁的安全使用。

1.3 危橋加固維修的原則

危橋的橋梁結(jié)構(gòu)剛度、強度以及穩(wěn)定性都已經(jīng)受到嚴重影響，出現(xiàn)不同程度的損壞，承載力明顯下降，為了保證危橋加固維修工作質(zhì)量，需要在加固維修之前做好橋梁危險程度的檢測，在保證了解和掌握橋梁病害程度的基礎上進行客觀的評價，并制定切實可行的加固維修方案[1]。在危橋加固維修過程中應該堅持安全、高效及便捷等原則，做好橋梁結(jié)構(gòu)上部、下部以及主體部分的分別加固維修，使整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定和安全。同時應該多引進先進的檢測技術(shù)與加固維修方法，提高危橋加固維修效果。

2 危橋加固維修的流程

2.1 危橋檢測

在危橋加固維修之前需要進行危橋檢測。上世紀末建成的橋梁，隨著交通壓力日益加大，而且大型貨車超載情況較多，其承載能力逐漸受到影響，并且威脅到橋梁的安全運營，必須對橋的橋梁結(jié)構(gòu)情況進行檢測，才能掌握橋梁的情況和安全性能。在橋梁使用期間，外界環(huán)境因素的影響比較大，并且外界環(huán)境因素多種多樣，對于橋梁結(jié)構(gòu)造成的損害也表現(xiàn)出各種形式。目前，較為常見的檢測方法，如橋面平整度狀況、裂縫開裂情況等，主要是通過人工的方式進行目測。其他的檢測技術(shù)，如超聲波探測技術(shù)、探地雷技術(shù)、聲波發(fā)散技術(shù)、動力檢測技術(shù)和沖擊-回聲檢測技術(shù)等，根據(jù)工程實際情況需要確定合適的檢測技術(shù)，確保檢測結(jié)果的準確性[2]。在檢測之前要求做好充分的準備，比如檢測技術(shù)以及所需的工具、設備等，并做好檢測數(shù)據(jù)的記錄，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)信息由專業(yè)部門確定危橋級別，最后再確定危橋加固方案。

2.2 危橋評價

危橋評價主要針對橋梁的使用性能進行綜合分析，確定橋梁結(jié)構(gòu)的主要問題，以此作為依據(jù)制定危橋加固維修方案。

（1）橋梁結(jié)構(gòu)設計能否達到預期的設計要求，哪些方面存在問題。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位是否存在嚴重的損害情況、損害程度以及損害情況是否會持續(xù)擴大。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)安全隱患程度以及通車是否會引發(fā)事故發(fā)生。

危橋加固維修并不是一項簡單的工作內(nèi)容，涉及的流程和內(nèi)容比較多，必須綜合考慮橋梁的結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟性等，再確定是否需要加固維修還是重建。因此，對于危橋的評價工作是不可缺少的環(huán)節(jié)。

2.3 確定危橋加固維修方案

根據(jù)檢測結(jié)果和評價可以初步判斷危橋加固維修方案，同時在加固維修方案中要考慮結(jié)構(gòu)性能、施工便利性、經(jīng)濟性以及施工效率等問題。危橋加固維修過程中需要做好封閉處理，必須等待加固維修工程徹底穩(wěn)固，從根本上解決了危橋結(jié)構(gòu)性能等問題，才能讓車輛通行，確保行車安全，也避免橋梁結(jié)構(gòu)問題進一步擴大。

3 常見的危橋加固維修技術(shù)

危橋加固維修的方法比較多，不同的加固維修技術(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)的不同部位的功能起到鞏固的作用，因此在具體施工過程中要根據(jù)橋梁的損害情況、損害部位等確定加固維修方法。

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)的橋面加強層加固技術(shù)

橋面加強層加固法需要將危橋的混凝土橋面除去，再重新鋪裝混凝土層，這樣的處理方法可以使新的混凝土層與橋梁結(jié)構(gòu)很好地結(jié)合成為一個整體，可以增加橋梁結(jié)構(gòu)的橫截面積，確保結(jié)構(gòu)斷面有較強的抗壓強度以及整體結(jié)構(gòu)的承載力和穩(wěn)定性。

3.2 橋梁結(jié)構(gòu)外包混凝土加固技術(shù)

橋梁結(jié)構(gòu)外包混凝土加固技術(shù)可以增加橋梁結(jié)構(gòu)的截面面積，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件部分的剛度與強度，使橋梁整體結(jié)構(gòu)保持良好的穩(wěn)定性。在該技術(shù)中需要注意的問題是，在施工之前需要確定外包混凝土以下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力是達到要求的，還要保證加固方案中的相關(guān)尺寸的精準性，這些都直接影響最后的加固效果。

3.3 橋梁結(jié)構(gòu)表面粘貼鋼板加固技術(shù)

近年來，道路交通量日益增加，交通壓力不斷加大，其中也有大型車輛超載超重的問題，使橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力逐漸下降，并引發(fā)結(jié)構(gòu)表面裂縫、內(nèi)部鋼筋銹蝕等問題。針對這種情況可以采取橋梁結(jié)構(gòu)表面粘貼鋼板加固技術(shù)，加粘貼鋼板用于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫部位或者容易產(chǎn)生拉應力的部位可以讓整個橋梁結(jié)構(gòu)成為一個新的整體，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。

3.4 橋梁結(jié)構(gòu)表面噴錨混凝土加固技術(shù)

在危橋加固維修過程中對橋梁結(jié)構(gòu)表面噴錨混凝土加固是比較常見的方法，具體操作方法為除掉橋梁損害部位殘余的混凝土，然后測量損害部位的尺寸且保持橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部沒有破損的混凝土。在完成這一步驟后，將去除混凝土的部位植入補強鋼筋，使其形成鋼筋網(wǎng)，再進行噴錨。在鋼筋網(wǎng)作用下可以使混凝土更加均勻地分布在損害的部位，還能避免混凝土脫落，與原來的橋梁結(jié)構(gòu)形成新的整體，共同受力，保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。噴錨混凝土需要用高壓噴射機進行，增強新的混凝土與原來混凝土結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力，保證預期粘結(jié)強度。近年來，在噴錨混凝土加固技術(shù)的基礎上出現(xiàn)了鋼纖維混凝土加固技術(shù)，即在混凝土中加入鋼纖維，增強混凝土抗拉、抗剪和抗扭性能，提高了加固維修施工質(zhì)量[3]。

3.5 改變橋梁結(jié)構(gòu)整體受力體系加固技術(shù)

當橋梁結(jié)構(gòu)在原有受力體系下無法安全運營時，可以采用該加固技術(shù)，增強橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。改變橋梁結(jié)構(gòu)整體受力體系加固技術(shù)中通過減少控制結(jié)構(gòu)截面應力改善橋梁結(jié)構(gòu)承載能力，在拱式結(jié)構(gòu)中可以用此技術(shù)，使拱上的荷載均勻分布到拱結(jié)構(gòu)上，受力更加均勻合理，使整個橋梁結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固[4]。

3.6 橋梁結(jié)構(gòu)體外預應力加固技術(shù)

當橋梁結(jié)構(gòu)已經(jīng)超出正常使用的極限狀態(tài)，可以通過體外預應力加固技術(shù)解決橋梁結(jié)構(gòu)表面裂縫問題，提高橋梁結(jié)構(gòu)的橫斷面應力。

3.7 纖維復合材料加固技術(shù)

近年來，隨著危橋加固維修需求不斷加大，加固維修技術(shù)日益成熟，纖維復合材料加固技術(shù)正是在此背景下發(fā)展起來的，使橋梁加固工程也更加完善，而且在纖維復合材料加固技術(shù)中主要是使用FRP這種新型的鋼筋砼橋梁加固材料[5]。該材料的優(yōu)點在于輕質(zhì)、施工便利、抗腐蝕性良好等，也有國內(nèi)學者對此材料和加固技術(shù)進行了研究，比如馬曉升的研究認為將CF和SGF結(jié)合起來應用到橋梁加固中，能夠取得更好的效果。隨著對新型復合材料的研究不斷深入，在未來必然會有更多性能優(yōu)良的材料被應用到橋梁加固中。

4 危橋加固維修技術(shù)的應用

芒市公路分局2020年在S332線進行了10座中橋和28座大橋的改造升級，38座橋于2019年橋梁定期檢查中均評定為四類橋梁，存在的病害主要有：（1）上部主梁L/3～2L/3范圍存在多條豎向裂縫，呈梁體左、右側(cè)對稱分布，大部分裂縫豎向貫通腹板，并延伸至馬蹄，部分裂縫向下延伸至梁底，形成“U”形或“L”形裂縫，縫寬從0.06～0.28 mm不等。（2）部分支座出現(xiàn)脫空、剪切變形；（3）部分伸縮縫型鋼翹曲、斷裂；（4）部分橋梁樁基沖刷嚴重，外露1～5 m不等；（5）梁板表面蜂窩、麻面、少量保護層脫落，鋼筋外露。

病害產(chǎn)生的原因：交通量過大及重載車輛比例過高，主梁長時期處于高負荷承載狀態(tài)，由此造成的開裂導致主梁的抗彎承載力不足，由于開裂導致主梁承載力降低，對活載不加以控制，更加加速了裂縫的發(fā)展，加固設計需從根本上解決主梁抗彎承載力不足的問題，并進一步優(yōu)化主梁的應力狀態(tài)，提高主梁的強度、剛度及穩(wěn)定性。

按《橋涵養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，為避免安全事故發(fā)生，必須對其進行修復養(yǎng)護、加固或改造。

本次危橋改造設計的原則：經(jīng)加固改造后的橋梁達到現(xiàn)行規(guī)范公路-II級設計要求，換梁橋梁達到現(xiàn)行規(guī)范公路-I級設計要求。改造目的是橋總體技術(shù)狀況評定為2類及以上。

改造方案：確定橋梁改造原則為，rMu/Mn（內(nèi)力比抗力）≤1.05時采用全橋張拉體外預應力鋼束主動加固，rMu/Mn（內(nèi)力比抗力）≥1.08時采用全橋換梁改造。本項目原設計20 mT梁梁高為1.4 m，30 mT梁梁高為1.85 m；改造設計維持原橋梁結(jié)構(gòu)形式，以保護橋梁下部結(jié)構(gòu)不因危橋改造而發(fā)生損傷；更換的梁板維持原截面高度，不改變原公路設計縱坡，以保證改造后公路行車安全指標達到國家現(xiàn)行規(guī)范要求。通過對體外預應力加固、粘貼鋼板加固、粘貼纖維材料加固、鋼筋砼外包增加截面法及更換主梁處理法5個方案的比對，最終采用更換主梁法+體外預應力鋼束加固法作為本項目橋梁改造的實施方案。

根據(jù)改造方案，最終設計為，所有改造橋梁合計總長4 864.34 m，共192跨，涉及病害梁板片數(shù)960片。其中24座更換上部梁板，14座使用體外預應力加固。換梁655片（20 m梁540片、30 m梁115片），橋梁總長共2 999.33 m；體外預應力鋼束加固305片（20 m梁155片、30 m梁150片），橋梁總長共1 865.04 m。

該項目改造工程于2020年12月31日全部完工，經(jīng)驗收，全部工程質(zhì)量合格，評定為1類橋。

5 危橋加固維修過程中的質(zhì)量安全控制研究

任何工程項目中質(zhì)量控制都是關(guān)鍵的內(nèi)容，危橋加固維修工程也是如此，為保證危橋加固維修以后整體結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，必須做好加固維修整個過程的質(zhì)量管理與控制。針對危橋加固維修過程中的質(zhì)量控制提出了以下幾點建議。

首先，施工之前的準備工作要充分，對危橋橋址地質(zhì)、水源水質(zhì)、人文環(huán)境、老橋設計和施工圖紙以及老橋施工狀況等相關(guān)信息資料收集齊全，盡可能詳細，為危橋加固維修提供依據(jù)。危橋結(jié)構(gòu)問題比較嚴重，安全隱患很大，所以加固維修過程中的安全措施以及質(zhì)量控制措施要提前做好準備，設計應急預案，堅持按照“百年大計，質(zhì)量第一”的原則做好施工過程的工作。同時，危橋加固維修過程中的施工進度計劃、質(zhì)量標準、人工配置、機械配置和施工原材料質(zhì)量等直接影響到危橋加固維修質(zhì)量必須提前做好考慮，周密安排施工，尤其是很多工程項目中都會存在窩工的情況，造成資源浪費，成本增加，必須做好組織計劃，保證施工效率和質(zhì)量，也能從根本上減少質(zhì)量和安全事故發(fā)生。

其次，危橋加固維修工程中，安全也是第一要素，堅持安全第一，才能保證質(zhì)量第一，必須將安全生產(chǎn)意識寓于生產(chǎn)之中，對施工過程以及施工人員的行為進行約束，維護施工現(xiàn)場安全環(huán)境與秩序。同時，在加固維修過程中，為了減少安全事故，應該杜絕車輛和行人在危橋上通行，設置警示標識，也要做好完善的阻擋設施，可以避免車輛或行人誤入，保證施工現(xiàn)場安全。

最后，在危橋加固維修整個過程中實施動態(tài)化、全方位和全天候的安全與質(zhì)量管理，安全管理的目的在于預防、消滅隱患，消除事故危害，而質(zhì)量管理則是消除質(zhì)量隱患，及時整改存在質(zhì)量隱患的工序，避免埋下隱患，為后期竣工驗收以及新橋通行奠定基礎。因此，施工現(xiàn)場管理人員要有較高的思想認識，明確安全與質(zhì)量控制的重要性，將監(jiān)管工作落到實處，加大檢查力度，一切以真實的數(shù)據(jù)為準，嚴禁弄虛作假行為。在整個施工過程中要做好開工前檢查、工序交接檢查、隱蔽工程檢查及停工后復工前檢查等，將安全與質(zhì)量把控融入到每一個工序、每一個環(huán)節(jié)以及每一個崗位中，確保分項工程質(zhì)量達標，消除隱患的前提下才能簽署驗收記錄。

6 結(jié)束語

橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性直接影響到橋梁的使用壽命和行車安全，關(guān)乎整個橋梁事業(yè)的發(fā)展。危橋改造已經(jīng)成為橋梁工程中重要的一部分，通過危橋改造維修可以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全和質(zhì)量。因此，做好危橋改造維修十分重要，但是需要對橋梁結(jié)構(gòu)進行科學的檢測與評價，分析橋梁結(jié)構(gòu)的具體情況才能采取針對性的處理措施，確保危橋改造維修方案的有效性。本文對危橋加固維修的主要技術(shù)進行研究，然后結(jié)合實踐案例進行了淺顯的分析，希望對促進危橋加固維修工程的持續(xù)發(fā)展提供借鑒。