結構工程師考試輔導總結：公路舊橋加固與管理（2）
發布時間：2012-11-19 共1頁
3.1、塞縫灌漿是一種綜合普用的方法。
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環氧樹脂（砂）漿，通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產生裂縫的原因很多，也很復雜。結構物一旦出現裂縫，其受力截面發生應力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結構應力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料把結構的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來狀態。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應視實際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價低、效果好。環氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結構物，因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小，易灌滿，粘結性好；環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是：先用1∶1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預留直徑約6～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m.待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小，用環氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過試載及使用觀察，效果較好。
3.2、上部結構加固上部結構加固改建在調查舊橋的基礎上，經過技術、經濟比較，采用充分利用原橋進行拼寬，利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法，使其滿足超限運輸要求。
3.2.1、拼寬原橋對驗算不能滿足超限運輸要求的舊橋，經技術經濟比較后，按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁，以確保超限運輸安全。
如三那線K186+325處的龍畝溝橋為一孔石拱橋。右邊部分于1940年修建，凈跨9.2m，寬6.4m；左邊部分于1966年拼寬修建，凈跨8.0m，寬2.5m.經驗算左邊部分能夠滿足超重車通行，加固方案為在左邊緊靠1966年修建的石拱橋拼寬3.4m，使其共同受力，供超限車輛通過。設計應考慮與原橋協調，則拼寬部分的橋臺高度、跨徑、矢跨比等均與1966年拼寬的石拱橋相同，荷載按超重車考慮。
3.2.2、利用原橋臺改拱式結構為板式結構對于小跨徑石拱橋，由于拱圈厚度不能滿足超限運輸要求或因地基較差發生不均勻沉降，致使拱圈開裂，降低承載能力，可采用此辦法。
如三那線K206+398處瓦窯橋，為一孔5m，矢跨比為1/4的石拱橋，拱圈厚0.4m，拱上填土高度為0.2m，由于基礎發生不均勻沉降，致使拱頂關門石下落1cm，兩端頭子石開裂。在確定加固方案時，考慮到拱上填土較薄，不能滿足拱上加板的要求，因此采取拆除橋面鋪裝、石拱圈，并將原橋臺起拱線以上部分的填土、側墻拆除，然后加高橋臺至設計標高，按超限荷載設計鋼筋混凝土預制板的加固方法。如果拱上填土高度能滿足加鋼筋混凝土板的要求，可不拆除石拱圈，鋼筋混凝土預制板的板底距拱頂的凈距要求不小于5cm.我們采用此方法加固了14道石拱涵。
采用以上兩種方法加固的橋涵，通過試載及重車通行，經觀察加固效果較好。
3.3、舊橋下部結構加固橋臺特別是高度較大的橋臺，受行車荷載和土壓力作用，常見病害有橋臺開裂、凸肚，翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小，水流不大的石拱橋，我們采用在橋跨內加鋼筋混凝土框架進行加固。由于橋臺太高，且位于長距離的高路堤縱坡上（橋面縱坡達5.5%），在行車和土壓力的共同作用下，使兩岸橋臺和靠那發岸拱腳開裂。
3.3.1、采用鋼筋混凝土框架加固橋臺。
設計的基本假設：鑒于尚在維持正常的運輸的橋，臺背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔，框架結構僅承受在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力。在后來的中，取消了鋼筋混凝土立柱，僅在橋臺上鑿出牛腿的位置，將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現澆成平面支撐框架，這不僅減少了工作量，而且施工方便。采用這種加固的橋涵，經多次實地觀察，使用效果良好。
3.3.2、基礎加固橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎。
由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道，導致橋臺基礎沖空，引道被毀。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設置丁壩，打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。
3.3.2.1、防治橋臺基礎沖刷對于跨徑較小的橋梁，由于河水改道，洪水直接沖刷橋臺基礎，導致基礎沖空甚至掉腳，可采取在橋跨范圍內滿鋪15號片石混凝土的方法進行加固，鋪砌厚度為30cm，鋪砌兩端設置截水墻，截水墻的深度為1m，寬度為0.6m.對于橋梁上游河床變遷、水流改道，洪水直接沖刷橋臺基礎和橋臺引道，導致橋臺基礎沖空、引道被毀的橋梁，采取在橋梁上游適當位置設置丁壩等調治構造物，將河水導入主河道。
3.3.2.2、擴大基礎加固法：采用擴大基礎進行加固，具體做法：位于三那線K153十790處的欄板橋為一孔5m石拱橋，建于1940年，橋寬6.0m，1978年用鋼筋混凝土梁板在左、右兩側各拼寬3.0m，拼寬的3.0m中，一半作為行車道，另一半作為人行道。該橋三岔口岸左半部分橋臺開裂，裂縫為上寬下窄，經此病害系地基軟弱所至，經調查，此處原是深水塘，為減小基底應力，采用擴大基礎進行加固，具體做法：（1）挖除橋臺前的淤泥，深度與原基礎高度相同；（2）在基底打入4m長的木樁，木樁按梅花型布置；（3）在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石；（4）澆筑20號混凝土基礎，新舊基礎間采用錨固鋼筋聯系，使其共同受力。
3.3.2.2.1、挖除橋臺前的淤泥，深度與原基礎高度相同；
3.3.2.2.2、在基底打入4m長的木樁，木樁按梅花型布置；
3.3.2.2.3、在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石；
3.3.2.2.4、澆筑20號混凝土基礎，新舊基礎間采用錨固鋼筋聯系，使其共同受力。
3.4、橋面鋪裝層的加固橋面鋪裝層開裂或剝離等病害， 縱觀有限元結果分析可知，在鋪裝層結構厚度一定的情況下，鋪裝層的模量比對鋪裝層的受力狀態很大。
3.4.1、重視橋面鋪裝上層的設計和選材。
如果沿用傳統的路用瀝青混凝土的材料設計方法，鋪裝上層總是處于不利的受力狀態，承受著較大的反復拉應力，往往在橋面板的加勁部件（直腹板、橫隔板）的頂部產生開裂，導致鋪裝上層出現早期破壞，這也與實際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合，重視橋面鋪裝上層的設計和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開裂，對預防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以，對于橋面鋪裝體系來說，需要采用性能更加優良的復合改性瀝青，根據鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態選擇合理的瀝青混合料組成，并進一步解決鋪裝層與橋面板的粘結穩定性等。
3.4.2、材料、結構和施工這三個要素中，材料是最為活躍的因素。
因為決定瀝青混合料力學性能的原材料以及混合料的組成結構具有很大的選擇性，鋪裝層的模量比取決于材料的組成設計。因此，在滿足鋪裝層路用性能的前提下，為了達到減小鋪裝層的拉應力和剪切應力的目的，要充分發揮材料組成設計的作用，設計出能適應橋面鋪裝層受力特性和防水要求的嵌擠密實型瀝青混合料。研究表明，在混凝土橋的鋪裝中使用增強纖維瀝青混凝土具有較好的效果且，能增強鋪裝層瀝青混凝土的柔韌性，改善鋪裝層的受力狀態，防止橋面鋪裝層出現開裂、脫落等現象，最終提高橋面鋪裝層的使用品質和延長其使用壽命。當然，也出現了諸多改性瀝青、SMA、環氧瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂混合料、澆注式瀝青混凝土等橋面鋪裝新材料和新技禮它們都具有較好的性能，但需增加設備，增加了一定的施工難度，造價比較高，一時還難以大面積惟廣。若條件具備，經過經濟、技術論證也可以使用于混凝土橋面鋪裝上。
3.4.3、橋面鋪裝層的加固施工（瀝青或水泥砼）
首先，清除或刨洗橋梁舊鋪裝層。在清除過程中注意處理的、厚度等。在使用機械清除時，尤其注意不得損壞舊橋的預制梁板、伸縮縫等構造。
其次，認真清洗舊橋面。對已經刨洗完畢的舊橋鋪裝層及時外運，用人工清掃廢舊料，用高壓水沖洗梁板頂面，使之清潔并干燥。
再次，重鋪新橋面：
水泥混凝土橋面鋪裝在澆筑混凝土的強度達到設計等級后，才可開放交通，其車輛荷載不得大于設計荷載。如果經監理工程師同意采用快硬水泥混凝土鋪裝，開放交通的時間需根據試驗確定。
瀝青混凝土橋面鋪裝應待攤鋪的混合料完全冷卻，其表面溫度低于50℃后，方可開放交通。需要提早開放交通時，可灑水冷卻降溫。
伸縮裝置安裝完畢，預留槽澆筑的混凝土強度達到設計強度后，方可開放。
4、公路舊橋的管理
4.1、加強公路舊橋的管理。
加強公路舊橋的管理并進行維修和加固，使其處于正常的工作狀態，充分發揮舊橋的作用，是公路管理部門的一項主要任務。對于舊橋的超限運輸管理工作具有工期短、要求高、工程量較小、前期工作量大等特點，公路超限運輸一般是為國家或省的重點建設工程服務，我們的初步經驗是：
4.1.1、對于經常過大件的路段，應對改路段上的大小橋梁進行重點檢查和管理，收集原始檔案材料，掌握其動態，針對其技術和承受能力編制相應的加固處理方案，需要報批的及時按程序報批；
4.1.2、在施工中針對其技術嚴格按照業主已批準的加固方案進行施工，注意抓重點、制約工程；
4.1.3、重視加固工程的原始資料的收集和整理工作，為今后的加固工程積累經驗；
4.1.4、充分調動基層單位的積極性，正確處理責、權、利的關系。
公路舊橋的維修加固同樣屬于橋梁工程，不能重建輕養，舊橋的加固比新建還難，因為舊橋的維修加固，沒有現成的規范，更沒有可供使用的標準圖，橋梁的病害又錯綜復雜，病害原因難以確定。因此，應充分重視公路舊橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態，確保公路運輸的安全。
4.2、舊橋加固的建議制約舊橋加固工作的主要因素是資金問題，在養路資金緊缺的情況下，投入到舊橋加固上的資金更加有限，現在的作法是省公路局將大中型橋梁作為計劃單列，而從我單位的實際情況看，小橋的數量約占橋梁總數的90%，且小橋的病害也比較嚴重，對小橋的維修、加固需要投入大量的資金，為此建議采用以下辦法逐步解決。
4.2.1、省公路局應加大對大中型橋梁加固資金的投入，并將屬于危橋的小橋納入這個范圍，集中資金重點解決危橋的加固；
4.2.2、對于橋梁的小修保養，應納入公路小修保養議標中，特別是實行養路工程費制后，可將各段管養的橋梁編入小修保養工程量清單內，對站（所）不能承擔的項目，可安排段工程隊施工，總段加強檢查和考核。
結束語：幾十年來，幾代土木工程專家學人，在鐵路、城建、公路系統從事著橋梁、水文、建筑和其它土木工程的養護維修、科研、試驗、檢定、大修加固、施工、設計以及建設管理工作，已積累了豐富的實踐經驗。希望橋梁工程的同行們，對為數眾多的病橋、危橋有所分析和研究，并實施加固設計和施工，對辛勤為人們工作的橋梁，如醫生之對于各種病人，實行“救死扶傷”，讓傳統文化中的有德之物——橋梁，健康地繼續為人們工作和造福。
