探析公路橋梁加固施工技術(shù)與質(zhì)量控制

鄧 沖

(四川省交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，四川 成都 610200)

0 前 言

公路橋梁在使用過(guò)程中，受環(huán)境條件、車輛荷載等因素的影響，將會(huì)產(chǎn)生一系列的細(xì)微病害。病害經(jīng)過(guò)逐漸累積，還會(huì)對(duì)公路橋梁的正常使用造成威脅。特別是部分公路橋梁建設(shè)時(shí)間較早，逐漸暴露出大量的病害與結(jié)構(gòu)缺陷。針對(duì)這種情況，需科學(xué)檢測(cè)與加固公路橋梁工程，消除潛在的安全隱患，改善道路橋梁的服務(wù)性能。

1 公路橋梁加固的目的和步驟

1.1 目 的

首先，提高公路橋梁工程的使用安全性與耐久性。暴雨、狂風(fēng)、溫度等自然因素與車載荷載等因素會(huì)長(zhǎng)期影響到公路橋梁結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的病害與損傷。初期所產(chǎn)生的微小病害會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中逐步擴(kuò)大，不僅破壞到橋梁結(jié)構(gòu)，而且可能造成塌橋等嚴(yán)重事故，進(jìn)而產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響。因此，相關(guān)單位需做好加固維護(hù)工作，及時(shí)處理公路橋梁工程中的病害問(wèn)題，促使橋梁結(jié)構(gòu)的完整性、安全性得到保證。其次，完善公路橋梁資料體系。在加固公路橋梁過(guò)程中，能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)的使用狀況充分掌握，這樣橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)資料可以得到完善，進(jìn)而促進(jìn)后續(xù)維護(hù)工作的順利實(shí)施。在開展加固施工之前，需將各種調(diào)查數(shù)據(jù)、檢測(cè)資料等綜合利用起來(lái)，對(duì)檔案資料庫(kù)進(jìn)行構(gòu)建，以便對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)狀況全面掌握，制定科學(xué)的加固方案。最后，橋梁承載能力、通行能力等得到提高。很多橋梁工程由于建設(shè)時(shí)期較早，所采用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，難以滿足目前的通行需求。針對(duì)這種情況，需通過(guò)加固施工對(duì)橋梁承載力進(jìn)行提高，以便促使日益擴(kuò)大的通行需求得到滿足[1]。

1.2 步 驟

實(shí)施加固施工之前，首先要對(duì)道路橋梁工程的運(yùn)行狀況、損壞情況等進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)動(dòng)靜載試驗(yàn)的實(shí)施，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有承載能力進(jìn)行確定。其次，搜集、分析道路橋梁工程的各種技術(shù)資料，結(jié)合其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，擬定加固改造方案，從經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性等多個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比和篩選，確定最優(yōu)加固方案。

2 公路橋梁加固施工技術(shù)

2.1 錨噴混凝土

本加固技術(shù)主要結(jié)合新噴射的鋼筋混凝土和原本結(jié)構(gòu)，形成新的整體。通過(guò)錨噴混凝土加固技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠繼續(xù)利用原本的橋梁結(jié)構(gòu)，而且可以對(duì)其承載力、強(qiáng)度等進(jìn)行提高。在加固作業(yè)過(guò)程中，先要在需修復(fù)的鋼筋網(wǎng)內(nèi)錨進(jìn)錨桿，之后將設(shè)計(jì)厚度的混凝土噴灑于原結(jié)構(gòu)表面相應(yīng)位置。這樣受力斷面可以得到擴(kuò)大，有助于橋梁結(jié)構(gòu)抗荷載能力的提升。在技術(shù)運(yùn)用之前，先要對(duì)原結(jié)構(gòu)的損壞情況進(jìn)行調(diào)查和掌握，客觀評(píng)定其承載能力。選擇的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋等級(jí)需高于原結(jié)構(gòu)，若有不同標(biāo)號(hào)的混凝土存在于結(jié)合界面上，需根據(jù)低強(qiáng)度對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。和其他加固技術(shù)相比，本技術(shù)能夠融合混凝土混合料的運(yùn)輸、澆筑與搗固等環(huán)節(jié)，整體施工難度較小，機(jī)動(dòng)靈活性較強(qiáng)。在施工實(shí)踐中，施工人員可將外加劑、外摻料等添加于混合料中，促使噴射混凝土的性能得到改善[2]。

2.2 體外預(yù)應(yīng)力

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)主要對(duì)原橋的受力體系進(jìn)行變換，結(jié)合被加固對(duì)象的差異，可從拉桿加固、撐桿加固兩個(gè)方面劃分技術(shù)類型。受彎構(gòu)件主要應(yīng)用拉桿加固技術(shù)，而撐桿加固則可以對(duì)在鋼筋混凝土柱的承載力進(jìn)行提高[3]。拉桿加固也具有較多的類型，且各種類型的加固方法具備各自的適用范圍，在加固作業(yè)時(shí)需結(jié)合公路橋梁實(shí)際情況，科學(xué)選擇與應(yīng)用。從加固機(jī)理角度來(lái)講，體外預(yù)應(yīng)力加固是將拉桿、撐桿等設(shè)置于梁體外，拉桿、撐桿錨固連接梁體本身，將會(huì)對(duì)受力進(jìn)行承載，使原有的受力情況得到改變，結(jié)構(gòu)所承受的壓力得到減少。就現(xiàn)階段而言，應(yīng)用較多的為下?lián)问嚼瓧U加固技術(shù)。通過(guò)加入拉桿，用上承式桁架橋變換原有的簡(jiǎn)支梁橋，桁架的上弦充當(dāng)主梁，水平拉桿、斜拉桿分別充當(dāng)下弦與副弦，墊塊直接接觸到梁體。在預(yù)加應(yīng)力的共同作用下，恒載作用力將會(huì)被有效抵消。公路橋梁上經(jīng)過(guò)車輛時(shí)，將會(huì)自動(dòng)增加拉桿的張拉力，進(jìn)而加強(qiáng)梁體承載力。

2.3 粘貼鋼板

本技術(shù)是在混凝土構(gòu)件表面上粘接鋼板、鋼筋等具有較高抗拉強(qiáng)度的材料，促使其共同受力。其中，環(huán)氧樹脂、建筑結(jié)構(gòu)膠等是常用的粘結(jié)材料。通過(guò)粘貼鋼板加固法的應(yīng)用，受彎構(gòu)件的抗彎能力、抗剪能力可以得到提高，且能夠?qū)α芽p擴(kuò)張進(jìn)行有效預(yù)防。相較于其他加固技術(shù)，本技術(shù)的實(shí)施難度較小，不需要較多的材料，且不會(huì)產(chǎn)生較大的占用空間。在加固作業(yè)時(shí)，能夠在任意位置粘結(jié)材料，工作人員可以自定調(diào)整范圍。本項(xiàng)技術(shù)也具有一定的劣勢(shì)，粘鋼的應(yīng)力滯后現(xiàn)象明顯，這樣將會(huì)集中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，難以充分發(fā)揮鋼板的材料性能。在加固過(guò)程中，需處理結(jié)合面，且對(duì)螺栓孔進(jìn)行鉆埋，這樣將會(huì)在一定程度上破壞到原結(jié)構(gòu)。如果公路橋梁處于酸堿性環(huán)境中，需做好鋼材的防腐處理工作，導(dǎo)致后續(xù)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用增加。

2.4 粘貼碳纖維

碳纖維加固技術(shù)能夠?qū)κ芰Ψ植歼M(jìn)行最小程度的改變，若在梁體底面、箱梁內(nèi)壁上粘貼，其可以實(shí)現(xiàn)和橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的共同受力，能夠有效改善原有結(jié)構(gòu)的承載能力。目前，碳纖維材料眾多，如單向碳纖維布、雙向碳纖維交織布等，在加固施工中，工作人員需將原結(jié)構(gòu)的部位、受力特點(diǎn)等納入考慮范圍，對(duì)材料類型合理選擇。在應(yīng)用本技術(shù)時(shí)，如果使用過(guò)多的碳纖維布，將會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件的延性受到影響。因此，工作人員需準(zhǔn)確分析和確定碳纖維的用量。此外，粘結(jié)材料也會(huì)在很大程度上影響到粘貼碳纖維加固技術(shù)的應(yīng)用效果，工作人員需選擇剛度、強(qiáng)度、韌性皆符合要求的材料[4]。同時(shí)，溫度、時(shí)間等因素會(huì)影響到粘結(jié)材料的固化，由于公路橋梁加固工作于野外進(jìn)行，因此盡量保證3 h的固化時(shí)間，且材料具有較小的固化收縮率。在加固施工時(shí)，要特別保護(hù)碳纖維布，避免出現(xiàn)損壞問(wèn)題。要提前打磨平整粘貼碳纖維布的梁的表面，將上面的油漬、浮漿等徹底清除掉。之后，于碳纖維布上均勻涂抹粘結(jié)材料，完全密實(shí)地壓合碳纖維布與混凝土。

2.5 增大截面

本技術(shù)目前應(yīng)用較為廣泛，主要是將受力鋼筋增加于原構(gòu)件外圍，且將混凝土重新澆筑于原構(gòu)件的表面。通過(guò)增大構(gòu)件的受壓高度、受力鋼筋面積，可促使橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力得到提高。如果主梁的剛度、強(qiáng)度等與相應(yīng)要求不相適應(yīng)，可采取本加固技術(shù)，以便對(duì)梁的抗彎、抗壓、抗剪等能力進(jìn)行提高。同時(shí)，本技術(shù)也能夠?qū)Τ霈F(xiàn)損傷的混凝土截面進(jìn)行修復(fù)，促使其耐久性得到增強(qiáng)。就現(xiàn)階段來(lái)講，加大主梁混凝土截面、增加受力鋼筋主筋面積是本技術(shù)的主要類型。相較于其他技術(shù)，本加固方法具有良好的可靠性，不需要中斷交通即可開展加固工作。通過(guò)在新增加的截面內(nèi)布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，可促使截面的抗彎承載力得到提高。但在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，增加截面時(shí)也會(huì)增加原結(jié)構(gòu)的自重，進(jìn)而影響到基礎(chǔ)承載力。增大截面尺寸時(shí)，會(huì)對(duì)原有的建筑空間進(jìn)行壓縮等[5]。

3 公路橋梁加固施工質(zhì)量控制策略

3.1 科學(xué)選擇加固技術(shù)

公路橋梁加固技術(shù)的類型眾多，不同類型的加固技術(shù)具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。為保證公路橋梁的加固施工質(zhì)量，工作人員需深入調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)情況，了解公路橋梁的加固原因、部位等內(nèi)容，選擇針對(duì)性的加固技術(shù)，避免盲目套用其他工程的加固方案。同時(shí)，橋梁具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，不同組成部分具有差異化的建筑方式和材料，因此，在加固處理過(guò)程中，需結(jié)合各個(gè)部位的情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的加固方案。

3.2 引入先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)

公路橋梁工程承擔(dān)著交通運(yùn)輸?shù)闹匾蝿?wù)，如果運(yùn)行狀況不佳，不僅人們的交通出行受到影響，而且會(huì)威脅到民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，在公路橋梁加固施工時(shí)，要將一系列先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)等引入進(jìn)來(lái)，及時(shí)淘汰落后設(shè)備與技術(shù)，避免影響到加固施工質(zhì)量。同時(shí)，要對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家在橋梁加固領(lǐng)域的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)積極借鑒和學(xué)習(xí)，促使公路橋梁工程的加固質(zhì)量得到提高，安全性能、穩(wěn)定性能等得到改善。

3.3 加強(qiáng)人員培訓(xùn)

施工人員的技術(shù)水平會(huì)對(duì)道路橋梁工程加固質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，因此，開展加固施工作業(yè)之前，需深入開展培訓(xùn)教育活動(dòng)，提高施工人員的技術(shù)水平。在具體實(shí)踐中，要向施工人員深入講解加固技術(shù)的原理知識(shí)、操作要點(diǎn)以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要求施工人員嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定開展作業(yè)，避免因不規(guī)范操作而影響到加固作業(yè)效果。要將持證上崗制度落實(shí)下去，嚴(yán)格考核參與加固作業(yè)的施工人員，如果人員沒(méi)有通過(guò)考核，需及時(shí)清退。

3.4 完善質(zhì)量控制體系

為促使道路橋梁工程施工質(zhì)量得到保證，需將質(zhì)量控制體系完善構(gòu)建起來(lái)，對(duì)各項(xiàng)加固作業(yè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格管控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理作業(yè)中暴露的問(wèn)題。首先，要將加固作業(yè)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)制定出來(lái)，對(duì)各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的施工要求進(jìn)行明確，完成某一環(huán)節(jié)的加固施工后，需進(jìn)行必要的質(zhì)量檢驗(yàn)，沒(méi)有問(wèn)題后方可以開展下一環(huán)節(jié)的施工；其次，要對(duì)各個(gè)崗位的職責(zé)進(jìn)行明確，一旦出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題，追究相應(yīng)崗位的人員責(zé)任，促使各個(gè)人員的職責(zé)意識(shí)得到增強(qiáng)，主動(dòng)落實(shí)施工標(biāo)準(zhǔn)；最后，要健全施工監(jiān)督體系，結(jié)合應(yīng)用定期檢查、不定期抽查等手段，全面管控加固作業(yè)過(guò)程。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，受內(nèi)外因素的綜合作用，公路橋梁工程在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞情況，導(dǎo)致使用性能降低，使用壽命縮短。因此，要結(jié)合道路橋梁工程的實(shí)際問(wèn)題，及時(shí)開展加固施工，消除潛在的質(zhì)量安全隱患，改善道路橋梁的運(yùn)行狀況。在加固作業(yè)實(shí)踐中，要合理選擇加固技術(shù)，科學(xué)設(shè)計(jì)加固作業(yè)方案，嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，促使加固作業(yè)目標(biāo)得到高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)。

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