舊橋檢查評定及加固處治設(shè)計

■沈 偉

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司福建分公司，福州 350007）

只有橋梁技術(shù)狀況處于良好的健康狀態(tài)下，才能確保交通運營安全。 因此，科學合理的橋梁健康檢查和技術(shù)狀況評定就顯得尤為重要。 橋梁養(yǎng)護日常巡查、 定期檢查和特殊檢查不僅要認真細致，及時發(fā)現(xiàn)各種病害和新增病害，更要分析各種病害產(chǎn)生的原因，給出合理的技術(shù)狀況評定，為橋梁養(yǎng)護決策提供科學依據(jù)。 橋梁病害處治加固設(shè)計方案應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟、施工便利、后期養(yǎng)護等方面進行比選，確定最佳方案，并從技術(shù)設(shè)計和施工措施方面進行精細化設(shè)計。 基于此，本文以某地級市G205 線玉瑤大橋養(yǎng)護加固設(shè)計為例，對在橋梁定期檢查和下部結(jié)構(gòu)水下部分專項檢查中發(fā)現(xiàn)的各種病害進行原因分析和科學合理的橋梁技術(shù)狀況評定， 并在此基礎(chǔ)上進行針對性的精細化加固處治設(shè)計。

1 工程概況

玉瑤大橋建于1998 年，位于205 國道K1998+095 樁號處，距離南浦溪水吉鎮(zhèn)玉瑤村約3.0 km。該橋全長188.885 m，橋面凈寬：凈9 m+2×1.5 m（人行道），上部結(jié)構(gòu)為30 m 預應(yīng)力砼T 梁；下部構(gòu)造為柱式墩及灌注樁和擴大基礎(chǔ)，建甌臺為重力式橋臺及擴大基礎(chǔ)，浦城臺為肋式橋臺及灌注樁基礎(chǔ)。 設(shè)計荷載：汽車-20 級，掛車-100。 設(shè)計洪水頻率：1/100。福建省某地級市公路事業(yè)發(fā)展中心對該橋進行管護，在2022 年1 月的定期檢查中發(fā)現(xiàn)該橋下部鋼筋銹脹、樁基礎(chǔ)剝蝕嚴重，存在較大的安全隱患，亟需進行加固改造。

2 橋梁檢查與技術(shù)狀況評定

某地級市公路事業(yè)發(fā)展中心委托漳州市尼邇水下工程有限公司對該橋下部結(jié)構(gòu)水下進行探摸檢查， 同時該中心依據(jù)有關(guān)橋梁養(yǎng)護管理辦法和JTG/T H21-2011《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》對該橋進行定期檢查。

2.1 橋梁檢查

2.1.1 上部結(jié)構(gòu)的病害

該橋上部結(jié)構(gòu)主要存在病害為T 梁鋼筋混凝土剝落露筋、梁體預應(yīng)力封錨端缺損、橋梁濕接縫鋼筋混凝土銹脹、露筋、混凝土掉塊等（圖1）。

圖1 橋梁濕接縫病害

2.1.2 下部結(jié)構(gòu)的病害

（1）水下部分。 根據(jù)漳州市尼邇水下工程有限公司編制的R20211116《某地級市玉瑤大橋涉水橋墩水下探摸錄像檢查報告》， 可知該橋橋墩水下部分樁基混凝土沖蝕剝落嚴重，鋼筋外露，且嚴重銹蝕，構(gòu)件截面嚴重受損。 具體情況如圖2 所示。

圖2 水下部分樁基病害

（2）水上部分。 由某地級市公路事業(yè)發(fā)展中心編制的《某地級市G205 線玉瑤大橋定期檢查報告》可知橋梁下部結(jié)構(gòu)水上部分橋墩臺主要存在的病害為樁基系梁鋼筋混凝土銹脹剝落、 鋼筋外露；墩臺樁基礎(chǔ)鋼筋混凝土銹脹剝落、露筋。 具體情況如圖3、圖4 所示。

圖3 系梁剝落、露筋

圖4 墩臺基礎(chǔ)剝落、露筋

2.1.3 橋面系的病害

根據(jù)某地級市公路事業(yè)發(fā)展中心《某地級市G205線玉瑤大橋定期檢查報告》， 該橋橋面系主要存在的病害為橋面鋪裝縮縫處坑槽、剝落、破損、伸縮縫止水帶破損、橋欄桿破損露筋。具體情況如圖5、圖6所示。

圖5 橋面鋪裝坑洞啃邊

圖6 橋欄桿破損

2.2 橋梁技術(shù)狀況評定

基于上述橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系檢查及水下基礎(chǔ)部分探摸，根據(jù)JTG/T H21-2011《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》，經(jīng)評定，該橋技術(shù)狀況如表1 所示。

表1 橋梁技術(shù)狀況評定表

另據(jù)JTG/T H21-2011《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》4.1.8 條的規(guī)定“當主要部件評分達到4 類或5 類且影響橋梁安全時，可按照橋梁主要部件最差的缺損狀況評定”[4]。 該橋墩臺基礎(chǔ)作為主要部件評分達到4 類，所以將橋梁總體技術(shù)狀況等級最終評定為4 類，急需進行加固改造，以確保橋梁結(jié)構(gòu)安全和保障交通運營。

3 病害成因分析

3.1 梁體鋼筋混凝土露筋、缺損、蜂窩麻面、鋼筋銹脹、混凝土剝落形成的原因

梁體鋼筋混凝土局部小面積缺損主要原因是施工時不小心磕碰造成，部分是施工時振搗不密實，形成蜂窩麻面。 此種情況極易造成在運營過程中，由于環(huán)境溫濕度以及雨水侵蝕影響，導致混凝土碳化、劣化，鋼筋銹脹，混凝土剝落，形成缺損。 梁體露筋主要原因是鋼筋混凝土鋼筋保護層凈距未按設(shè)計要求施工到位。

3.2 橋面鋪裝局部破損碎裂形成的原因

由于該橋位于國道205 交通“大動脈”上，不僅交通量大，而且重載多，加之該橋跨徑較大，在長期反復的行車荷載下，尤其是在車速較快的情況下，會形成較大的水平?jīng)_擊、震動和下?lián)稀?同時，經(jīng)受熱脹冷縮的溫度應(yīng)力作用，鋼筋混凝土橋面鋪裝極易出現(xiàn)縱、橫向裂縫，網(wǎng)裂以及一些疲勞損傷，另外在伸縮縫處由于應(yīng)力集中，極易產(chǎn)生啃邊、碎裂，缺損。

3.3 樁基沖蝕形成的原因

該橋所在位置河床縱坡較大，水流流速快，在長期的河水沖擊和沖刷下，水中樁基漸漸被沖蝕，另外水流中一些片塊石和硬物漂流撞擊，加速了水中柱基混凝土的剝蝕掉落。 長期以往，水中樁基缺損面積不斷加大，從而造成了嚴重的樁基沖蝕現(xiàn)象。

4 橋梁加固設(shè)計

按照交通運輸部的有關(guān)規(guī)定，橋梁技術(shù)狀況評定等級為4 類的，需酌情進行交通管制。 因此，為盡早使橋梁技術(shù)狀況恢復良好狀態(tài)，保證國道交通通暢和運營安全，必須立即進行該橋的加固設(shè)計和施工處治。

4.1 加固處治設(shè)計原則

加固處治設(shè)計原則如下：（1）根據(jù)檢測報告，并結(jié)合橋梁病害的嚴重程度，有針對性地制定加固方案；（2）優(yōu)先選擇可操作性強、效果可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)可行、施工方便的加固方案；（3）對橋梁進行病害處治，增強橋梁安全性和耐久性；（4）本次維修后橋梁能滿足原設(shè)計荷載要求（汽車-20 級，掛車-100）。

4.2 加固處治設(shè)計

按加固處治設(shè)計原則，從技術(shù)、經(jīng)濟、施工便利及后期養(yǎng)護方面考慮， 經(jīng)多方案比選和專家論證，本次加固設(shè)計方案最終確定如下。

4.2.1 橋梁下部結(jié)構(gòu)加固處治設(shè)計

（1）樁基玻纖套筒加固。 針對樁基沖蝕、露骨、截面受損嚴重等病害，處治設(shè)計方案采用玻纖套簡、聚合物砂漿修補，具體如圖7 所示。 步驟如下：①人工清除樁基表面的生物、鑿除樁基表面松散混凝土，處理鋼筋銹蝕表面和涂刷環(huán)氧鋼筋阻銹劑，并采用聚合物砂漿進行修補；②在套筒的鎖扣內(nèi)注入低模量氫酯環(huán)氧膠；③將玻纖套筒分開，圍繞包裹樁基，再由潛水員將套簡安裝在合適的位置，在套筒上每隔15 cm，使用不銹鋼自攻螺絲緊固套筒鎖扣處；④對受腐蝕的樁基，將環(huán)氧灌漿料填充間隙，并自動排出套筒內(nèi)的水；⑤使用可壓縮密封條封住套筒底部；⑥最后在套筒頂端部用環(huán)氧膠做一個斜坡，封閉玻纖套筒頂部。

圖7 水下樁基玻纖套筒加固設(shè)計

（2）樁基系梁增大截面。 針對樁基系梁鋼筋混凝土銹脹剝落、鋼筋外露、構(gòu)件截面缺損等病害，處治設(shè)計方案采用鋼筋混凝土增大截面， 具體如圖8所示。 步驟如下：①首先進行施工平臺鋼套箱安裝（圖8），人工鑿除系梁表面松散混凝土，處理鋼筋銹蝕表面，并在系梁截面布設(shè)植筋N4 鋼筋；②按布置增大截面N1、N2、N3 鋼筋；③架立模板，澆筑C30自密實砼；④最后拆除模板養(yǎng)護。

圖8 樁基系梁增大截面加固設(shè)計

4.2.2 舊橋面鋪裝處治設(shè)計

圖9 施工平臺鋼套箱安裝

針對舊橋橋面鋪裝碎裂、 網(wǎng)裂缺陷等病害，其處治設(shè)計方案采用鑿除舊橋橋面鋪裝，重新施做橋面鋪裝。 新建橋面鋪裝通過植入抗剪鋼筋N3 與既有現(xiàn)澆板銜接，N3 按照1 m×1 m 梅花狀間距布置。具體如圖10 所示。 步驟如下：①采用人工鑿除既有局部橋面鋪裝層，鑿除過程嚴禁采用干擾和震動大設(shè)備，避免震動對橋體結(jié)構(gòu)造成不利影響；②清除表面松散混凝土； ③鉆孔植抗剪鋼筋N3 和綁扎橋面鋪裝N1、N2 鋼筋；④設(shè)置橋面鋪裝防水層；⑤澆筑8～14.8 cm 厚C40 防水混凝土；⑥橋面鋪裝混凝土養(yǎng)護。

圖10 舊橋面鋪裝鑿除重建設(shè)計

4.2.3 舊橋人行道、欄桿加固設(shè)計

針對橋梁人行道護欄破損、碎裂較為嚴重的病害，處治設(shè)計方案為：對整橋人行道進行拆除重建，設(shè)置人行道不銹鋼復合欄桿并增設(shè)橋梁護輪帶防撞護欄，具體如圖11 所示。 步驟如下：①人工拆除人行道，拆除過程嚴禁采用大功率、震動大的設(shè)備，以免過大震動對橋梁結(jié)構(gòu)造成不利影響；②重建人行道；③新建人行道不銹鋼復合欄桿和增設(shè)橋梁護輪帶護欄；④人行道鋪裝采用300 mm×300 mm×20 mm 彩磚。

4.2.4 其他病害的處治

（1）結(jié)構(gòu)露筋、脹裂部位的處治：對外露鋼筋表面的氧化層利用橋隧清洗機予以清除，使之露出光潔部分[3]。 對外露的鋼筋涂刷鋼筋保護劑，分層涂抹，每層厚度1～2 mm。 鋼筋銹蝕區(qū)域采用防銹浸漬劑，用刷子、滾刷或低壓手噴于銹蝕區(qū)域表面，直至浸透，涂刷3～5 層。 最后采用聚合物砂漿進行表面修補。 （2）混凝土破損、剝落的處治：采用人工鑿除方式將松散污損部分清除[2]，使該部位露出堅硬密實部分[1]，進行聚合物砂漿修補處理。 修補厚度不得小于5 mm，對修補區(qū)域的邊緣進行鑿槽處理，避免在修補區(qū)邊緣形成淺薄的邊口。 （3）支座老化開裂的處治：對整橋所有支座進行更換、并對支座鋼筋進行除銹阻銹處理。 若對更換后的支座仍存在脫空現(xiàn)象，則需加墊楔形不銹鋼板進行處理。 （4）過橋管線因不滿足從人行道下通過， 采用外掛于翼緣板側(cè)，如圖11（b）所示。

圖11 舊橋人行道、欄桿加固設(shè)計

5 結(jié)語

某地級市G205 線玉瑤大橋基于詳細的定期檢查和水下專項探摸，對橋梁上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)（含水下部分）、 橋面系出現(xiàn)的各種病害有了較為全面的發(fā)現(xiàn)、了解，并進行科學翔實的技術(shù)原因分析，對橋梁目前的技術(shù)狀況做了合理的評定。 該橋梁針對性加固處治設(shè)計為后續(xù)橋梁加固處治施工奠定了堅實的基礎(chǔ)，有效保障了橋梁的運營安全，也為類似橋梁養(yǎng)護提供了案例借鑒。