加固技術在農村公路危橋改造中的應用策略

王曉熙

（開遠市地方公路管理段，云南 開遠 661699）

1 工程概況

以危橋改造工程項目開遠市農村公路玉帶橋為例，該橋位于開遠市大莊—馬鞍底公路K15+123 處，為實腹式圬工拱橋，實測跨徑2×7m，橋梁總長20m。根據《公路橋梁技術狀況評定標準》，檢測評定為4 類橋梁。為跨大莊河而設，是大莊—馬鞍底線上的重要橋梁，該橋是大莊鄉(xiāng)與羊街鄉(xiāng)連接的重要通道，對當地交通運輸、農村經濟發(fā)展起到重要作用。隨著地方經濟發(fā)展，該橋的全年交通量大幅增長，超重、超限車輛日益增多，橋梁運營負荷日益加重，其拱圈、拱上側墻、橋面鋪裝、橋臺等構件均出現了不同程度的病害。為了確保該橋的質量和安全性，對橋梁實施危橋改造加固，為促進地方經濟發(fā)展，推動鄉(xiāng)村振興提供交通基礎保障。

2 該橋病害情況和產生原因

（1）拱頂病害情況：拱頂整體結構完好，僅存在部分灰縫脫落。原因分析：由于常年累月河水沖刷的原因，導致拱圈砌縫砂漿受水侵蝕，加上汽車荷載反復作用擾動影響，導致拱圈表層灰縫逐漸松動脫落。長期如此反復作用，便可能會引起砌縫內砂漿逐漸松動脫落。

（2）拱腳病害情況：拱腳存在混凝土剝落、灰縫脫落現象。原因分析：拱腳灰縫在歷經多年的風吹、河水沖涮之后，出現不同程度的灰縫脫落現象。

（3）橋臺病害情況：橋臺基礎雜草茲生、存在沖刷、并有掏空現象。原因分析：橋梁自建成后未進行過維修；磚石砌體橋臺除長年受干燥、潮濕、寒暑等氣候條件的影響外，還受河水沖刷，且橋臺基礎處雜草茲生，漂浮物等河道垃圾長期堆積，河水浸蝕的酸、堿作用[1]。

（4）橋面病害情況：橋面鋪裝存在磨光、脫皮、露骨及縱橫裂縫現象，縱橫裂縫寬度為0.5～1.5cm 寬。原因分析：①磨光。鋪裝層被行駛的車輪所磨耗，形成平滑的狀態(tài)，鋪裝層骨料抗磨性能差或交通量過大。②脫皮、露骨。由于施工時沒有一次成型，或者由于產生裂縫后在車輛沖擊的作用下，表層產生脫皮或局部破損露骨。③裂縫。橋梁開裂是由于施工期間溫度變化大、車輛行駛頻率高和混凝土配制不科學所產生的，溫度變化以及橋面或重載交通量大所致。

3 該橋加固的技術方案

（1）拱頂。在原有橋涵內放置一道或幾道鋼波紋管涵，原涵與波紋管頂部用高壓泵送膨脹混凝土。采用壓漿對橋梁結構裂縫進行修補，增強橋臺及拱圈的整體性。采用鋼波鋼板拱加固，型號 YTHG-（650×270）-9，壁厚9mm，波紋鋼管材質為Q345，加工成型后表面熱浸鍍鋅，單面鍍鋅量不小于600g/m2。波紋鋼板拱形橋涵采用4～5 塊波紋板搭接而成，波紋板用高強螺栓緊固，板縫及螺栓采用密封墊密封。波紋管圓周向連接螺栓均采用10.9 級φ24 高強度螺栓，要求螺桿帽帶肋（爪），以防松脫。施工前，應先對原主拱圈拱腹松散、剝落的表層砂漿進行清理，并對其表面采用高壓水泵水沖洗干凈，空洞位置進行壓漿抹面。產品執(zhí)行交通行業(yè)標準《冷彎波紋鋼管》（GB/T 34567—2017）。

（2）拱腳。拱腳加固先清除基礎砌縫中植物，對表面的風化、松動的及灰塵先清除后用高壓水沖洗干凈后，澆筑100cm×40cm 的鋼筋混凝土橋臺前墻，使鋼波紋板基礎落于新建的鋼筋混凝土頂面，鋼波紋板施工完成后再澆筑40cm×20cm 的混凝土包裹其基礎，基底采用40cm 片石+10cm 碎石+20cm 鋼筋混凝土鋪砌。

（3）橋面灌縫。橋面鋪裝存在縱橫裂縫現象，縱橫裂縫寬度為0.5～1.5cm 寬，對縱橫裂縫進行灌縫處理。

（4）橋梁裂縫、灰縫脫落。加固對拱上結構裂縫及砌體灰縫脫落嚴重部位，用改性環(huán)氧樹脂進行修補。對有病害部位，鑿除松動砌縫，清除浮塵，噴涂界面劑，涂抹聚合物水泥基材料（采用改性環(huán)氧樹脂）進行修補[2]。

4 農村公路危橋主要病害處治方法

4.1 常見品質問題解決方法

4.1.1 裂縫處置

農村公路橋梁裂縫治理，通常采用橋面噴涂法。首先進行清縫處理，除去多余的雜質和污垢，確保漆面清潔光滑。其次在裂縫部位噴涂高密度、高黏度的水泥砂漿，從而形成嚴密完整的防護層，最終達到危橋裂縫修復需求。

4.1.2 表面處置

通過對農村公路危橋現場調查，發(fā)現很多細微的小裂縫，一般采用簡易表面處理方法，即選用具有良好防水和彈性的材料，對其表面進行處理，從而使農村公路危橋得到徹底修復。

4.1.3 注漿處置

在農村公路橋墩開裂時，灌漿法是比較有效的填充方式，通常采用水泥、樹脂等材料作為填料，這種材料可以提高橋梁的穩(wěn)定性，從而延長橋梁使用壽命，防止裂縫問題進一步惡化。對于鄉(xiāng)村道路上的較深、較寬的裂縫，一般采用樹脂、瀝青、水泥砂漿等作為填充原料，從而提高公路危橋的修復效果[3]。

4.2 鋪裝處置

由于農村公路橋梁年代較久，建筑工藝粗糙，很多工程資料不夠完備，因此在拆除橋墩時，必須先了解橋墩的組成和結構，以免造成橋身損壞，對橋墩護欄進行修補，從而確保橋面的鋪設效果。正式鋪裝之前，由施工人員對鋪裝層的黏結性進行測試，從而保證良好的鋪裝效果。

4.3 截面處置

農村公路危橋改造工程，橫斷面施工工藝相對簡單，即在原有公路橋梁基礎上，采用不同厚度的混凝土澆筑策略，提高橋墩結構的剛度、承載力和抗壓能力，確保工程竣工后能快速投入使用。

4.4 加固處置

在危橋原有構件中，鋼筋質量性能比較完備，采取橋面加固處理的方法和手段，對原有的橋梁結構造成一定損傷，通常在橋梁受到嚴重破壞時，加固處理可以增強橋梁質量性能。

5 加固技術在農村公路危橋改造中的實際應用

5.1 增大截面加固法

采用擴大斷面加固方法，可以有效提升橋梁承載能力，提高構件剛度或者強度。在整體加固時，應綜合考慮橋梁的剛度、強度、抗裂性，確保其在交通運輸中的正常使用。在進行加固之前，必須對鋼筋的配筋率進行檢測，并對鋼筋的配筋數目進行合理評價。在實際施工中，隨著鋼筋強度的改變，彎曲構件的正截面所受承載力也相應增大[4]。

5.2 加固施工

通過對危橋改造項目進行實地檢查，數據結果顯示，在車流量持續(xù)增長的條件下，拱肋、橫梁均有混凝土剝落現象，因此需要對該部位的公路橋梁進行加固處理。為此，按照公路橋梁有關規(guī)范標準，編制加固設計方案，結合實際，制訂出一套科學合理的施工方案和建設計劃，對橋梁拱肋、橫梁植筋進行加固操作，確保橋梁橫斷面加固效果達到預期目標，增強橋墩橫向連接強度和承載能力。

5.2.1 拱肋加固

以西湖壩橋調查結果為例，原來的拱肋斷面尺寸為20cm×25cm，外部擴大斷面尺寸為52cm×45cm，主鋼筋為160cm；在實際加固過程中，兩邊各有6 根，下端8根，每組間隔25cm；在拱肋的兩邊均埋置鋼筋，埋設深度8cm；在拱腳位置，插補的鋼筋直徑為406mm，鋼筋長度90cm，在灌注完畢后，把新舊鋼筋焊接在一起，以確保鋼筋實際埋設效果。

5.2.2 橫梁加固

以梁橋調查結果為例，目前的橫梁尺寸是10cm×10cm，外部增加的斷面尺寸是40cm×25cm；在工程建設中，在危橋的兩邊各設置了4 個單層鋼筋，在橋下設置6 個鋼筋，每個鋼筋之間的間隔為20cm，同時在梁的兩邊分別植入了一個L 形鋼筋。

5.3 加固方案的選取

以農村公路危橋鍋鏟坡橋改造工程為例，橋梁狀況比較嚴峻，設計人員充分考慮橋面行駛條件、加固措施等，以保證危橋加固方案的科學性和合理性，并根據公路橋梁規(guī)范標準，對危橋等級進行評定，參考實際情況，采用擴大斷面法進行加固。由于公路大橋自身有許多缺陷，受交通流量、泄洪、公路橋體結構等因素的影響，在一定程度上會造成施工質量下降，因此，在具體施工中，應根據具體情況，進行最優(yōu)比較，并在實施方案時，對施工方案進行優(yōu)化，加深設計流程，進行多種方案的可行性比較，從而有效地解決施工中的難點，確保工程方案的進一步優(yōu)化，增強加固效果。在制訂危橋加固方案的過程中，施工企業(yè)要及時發(fā)現并改正設計中的缺陷，以免影響工程整體建設質量。

在制訂補強設計方案時，有關設計人員需要考慮多種因素，對危橋本身的影響進行評價，防止因主觀因素造成設計偏差。該工程采用C25 級混凝土、300MPa鋼筋，緩解加固技術存在的不足和缺陷，同時根據周圍實際情況，設計出完整的危橋加固方案，從而確保危橋加固效果不受影響[5]。

5.4 加固施工要點

（1）在施工之前，應清理道路橋面上的雜亂物體，將接觸面清理干凈，以促進新、老拱圈的連接，若原有的拱圈有裂紋，則用細石粉混凝土填補，以確保補強。

（2）在鉆孔植筋之前，應先確定植筋孔的位置，避免裂縫，以保證拱圈的安全。

（3）選擇專用工具，對鉆孔進行加工。

（4）將鉆孔孔徑控制在5mm 以上，對于孔徑較小的情況，可采用環(huán)氧樹脂作為填料，保證鋼筋強度不受影響。

（5）在植筋之前，先將井眼清潔，防止雜物堵塞鉆孔，保持孔口濕潤性和周圍環(huán)境健康性。

（6）植箭環(huán)氧樹脂的灌入量通常為孔深2/3，并根據規(guī)范要求進行處理，以確保注漿的質量。

（7）確保在錯位置入之前鋼筋的成形制造。為了確保植筋的質量，必須對植筋材料進行嚴格的檢查，從源頭上對植筋質量進行控制，以確保施工質量。

5.5 裂縫修復

5.5.1 封堵

對縫寬度小于0.1mm 的裂縫，可以采用基于聚合物水泥的修補材料進行密封，其密封方法如下。

（1）采用鋼絲刷對裂紋方向進行表面清掃，清掃寬度應大于5cm，清除所有的雜物，包括灰塵、青苔等。如果表面質量不好則需適當擴大清理范圍。

（2）用鋼釬和鐵錘將裂縫兩邊的砂礫和混凝土碎片清除干凈，直至露出堅固的內部。

（3）清除粘在混凝土上的污漬和塵埃。

（4）根據所設計的配比進行黏合劑的配制。

（5）用丙酮溶液擦拭裂縫表面的混凝土，待達到干燥狀態(tài)后，再涂上泥漿，中間隔3～5min。

5.5.2 裂縫灌注

當縫寬度大于0.10mm 時，應使用壓力灌漿修補劑進行修復。

（1）在進行灌縫之前，用角磨機和鋼絲刷清除裂紋表面的松散、灰塵、浮渣，并測量裂縫的寬度。然后用空壓機清除縫隙中的灰塵和碎片，再用丙酮擦拭縫隙周邊，從而達到清潔目的。

（2）確定注漿口的確切位置，如果縫隙寬度為0.1～1.0mm，按15～35cm 間距排列注漿噴嘴，縫隙寬度較小時，噴頭間距要縮小，再對一個噴頭進行注漿操作時，其他噴頭可以適當放空。在安裝好注漿口后，應采用5mm 厚的結構膠水對其內外表面進行密封和粘接。

（3）制備特殊的封縫黏合劑，在成型后均勻地涂于裂縫的表面，使裂縫提前閉合。當裂紋貫通后，兩邊要同時進行密封。根據裂縫的尺寸和灌注需要，進行縫合處理。對于較小的裂紋，可以采用環(huán)氧膠泥進行密封。如果出現漏水現象，可以采用水泥和水玻璃兩種液體進行密封。封口質量的好壞直接關系到灌漿質量，因此有關部門要加強重視。

（4）為了確保密封后所形成的孔洞的壓力和密封性能不受影響，必須仔細檢查實際密封效果。在水泥砂漿和封口膠泥凝固后，把肥皂水涂抹在裂口上，然后再把一股壓縮氣體注入縫隙中，如果沒有氣泡，那就說明密封效果很好，可以進行后續(xù)操作，否則就需要進行修復處理。

（5）在灌漿之前，應按設計的配比進行漿料調配，注意配制數量的把控從而減少浪費現象。

（6）在灌漿開始之前，先開啟灌漿口的灌漿閥，再用壓縮氣體吹掃管道和縫隙，仔細檢查灌漿過程中所需的機械設備，確認無誤后才能進行正式灌漿操作。根據不同的裂縫規(guī)格，采取不同灌漿方式。在灌漿過程中要保持一定的順序性。注漿時要時刻關注壓強變化是否合理。在注漿過程中，要持續(xù)觀察鄰近的注漿口，若有漿液溢出，表明已充分注漿。注漿完畢后，應立即拆除灌漿管道，同時進行有效清洗，防止殘余泥漿凝固造成管道堵塞。

（7）注漿完畢后，需要根據漿液凝結情況，對灌漿材料和噴嘴進行有效清除，保持裂縫表面光滑效果。

（8）注漿后需要進行質量檢驗，根據實際情況不同所采取的方法手段也不盡相同，一旦發(fā)現問題需要立即更正。

6 結語

總之，加固技術在農村公路危橋改造工程中的具體應用，可以提高橋梁工程結構的整體性、穩(wěn)定性和安全性，延長橋梁使用壽命。結合實際，因地制宜，科學制定危橋改造加固技術方案，控制好施工工藝，才能充分發(fā)揮危橋改造加固后的經濟效益和社會效益。