道路橋梁常見問題解析及維修加固技術

孫卓河

摘要：隨著我國社會經濟快速發展的同時，交通量也持續不斷加大，為道路橋梁的工程施工帶來了困難和挑戰。道路橋梁在外界環境的不斷影響下，其質量及使用功能方面會有一定程度的下降，所以在進行道路橋梁的工程施工時，不僅要關注前期的方案設計，還要重點估測道路橋梁的損傷狀況。本文主要分析了道路橋梁常見的結構病害，并提出了道路橋梁的加固措施，為道路橋梁的結構安全提供了一定的參考。

關鍵詞：橋梁維修；加固技術；結構病害

中圖分類號： K928.78文獻標識碼：A

一、道路橋梁常見的結構病害

1.橋面鋪裝層產生裂縫

造成橋面鋪裝層裂縫的原因主要包括：道路橋梁在施工過程中，當溫度變化幅度較大的時候會出現裂縫，如今我國的橋面鋪裝層大部分是半剛性結構，不僅能將鋪裝層的強度加大，還能提高壓實度。但橋面鋪裝層會很大程度上受溫度波動的影響，尤其是溫差較大的北方地區，出現這種裂縫情況的機率較大。此外還受到車輛行駛的影響，行駛在道路上的車輛經常會出現急剎車以及超載情況，會對橋面造成擠壓和磨損，從而導致裂縫的出現。最后是混凝土的配比出現失誤，施工人員對初凝期的鋸縫沒有掌握準確的時間。

2.路橋地基沉降不均勻

當路橋地基沉降不均勻的時候，路橋面就會受力不均勻，造成路橋面出現裂縫。而出現這種情況的原因，首先是工程前期沒有進行合理的設計和勘探，在施工前設計師應該前往施工現場進行勘察，再做出合理的設計圖紙；其次是實際施工中操作不規范，可能有偷工減料的情況出現；還會受到環境的作用，如果周圍的其他工程打樁深挖不規范，會使工程地基不穩固。

3.梁端頭局部破損

這種情況的破損是很難修復的，當梁端頭塑封出現變形和損壞的情況時，其原因首先為工程前期的設計中存在失誤，并沒有進行科學的設計，對伸縮量值計算不準確；其次是施工中的操作失誤和日后的養護工作不到位，橋梁的結構被破壞，使用年限也會相應減少。

4.混凝土的碳化

當空氣中的CO2與混凝土中的Ca(OH)2發生化學反應時，會形成新的物質CaCO3，將會造成混凝土炭化，使其PH值不斷下降，而混凝土里面的鋼筋通常不進行防腐工作，很容易使鋼筋被腐蝕，嚴重可造成安全事故。

二、橋梁維修與加固的基本要求

雖然橋梁加固的方法比較多，如何進行選擇，要充分考慮于具體的工程, 應依照以下的原則:

（1）采用加固方案之前, 須先考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術上可行、有較好耐久性等方面的要求。

（2）補強加固是通過加大或修復橋梁構件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結構形式為原則,在兼顧經濟性的前提下,只有在較復雜的情況下, 才可考慮更改結構形式。

（3）選擇橋梁加固方式時, 必須考慮舊橋現狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量,最好參考已經成功完成補強加固的橋梁的施工。

（4）采用擴大或增加橋梁構件斷面的方法進行加固前,應考慮增加部分與原有部件的結合效果。

三、橋梁修復與加固的一般程序

一般橋梁修復與加固工程應遵循如下工作程序：

鑒定結構可靠性——確定修復與加固方案——加固設計——施工組織設計——修復與加固施工——組織驗收。

鑒定結構可靠性，主要是診斷病害結構的病情。修復與加固方案受到主客觀等多因素的影響。

加固設計主要參照現行規范及有關標準來深化加固方案。修復與加固施工是按加固設計對被加固結構進行加固的施工過程，很多大型結構的加固需要在施工前編制施工組織設計。

橋梁修復與加固工程作為一項復雜的系統工程，需要全面考慮施工全過程，還要選取綜合措施充分挖掘橋梁的內部潛力。但是，在橋梁加固過程中，病害診斷出錯，或加固方案和設計不周，或施工組織不完整就會造成無法想象的嚴重后果。

四、橋梁的維修與加固技術

1.橋梁的上部承重結構維修加固的方法

(1)粘鋼加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結構受拉面或其他薄弱部位,使鋼板與加固混凝土結構形成整體,以提高構件的抗彎、抗剪能力,提高原結構的剛度,限制裂縫的開展,改善鋼筋與混凝土的應力狀態。當粘貼鋼板擬提高梁的抗彎強度時,鋼板粘貼在梁的底面。此時將鋼板和混凝土作為整體考慮,對鋼板與混凝土的局部剪切強度進行控制設計；當擬提高梁的抗剪強度時,鋼板可粘貼在構件側面,并與原構件內抗剪鋼筋方向一致。粘貼鋼板補強加固的合理設計應控制在鋼板發生屈服之前,以保證混凝土不出現剪切破壞。

(2)橋面補強層加固法。橋面補強層加固法是通過在梁頂(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土層,使其與原有主梁形成整體,從而達到增大主梁有效高度和抗壓截面,增加橋面整體剛度,提高橋梁承載能力的一種常用且有效的方法。為了減小補強層增加的恒載,常將原有橋面鋪裝層鑿除,而且能使新老結合良好,共同受力。

(3)增大梁截面積加固法。鋼筋混凝土簡支梁橋上部結構往往由于原結構或由于施工質量不佳等原因導致在長期運營過程中出現裂縫等現象從而使結構的承載能力降低,通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是增大梁底面或側面的尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。

(4)錨噴混凝土加固法。該法是借助高速噴射機械,將新混凝土混合材料連續地噴射到已錨鋼筋網的受噴面上,凝結硬化而形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面,增加補強鋼筋,加強結構的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。這種錨噴加固法主要用于拱式橋梁,施工工藝簡單而且加固效果好。

2.橋梁的下部結構維修加固的方法

(1)擴大基礎加固法。由于橋梁的基礎承擔著橋梁的全部自重及橋面上的可變作用,因而橋梁基礎的加固成為橋梁加固工程中的重點。對于原基礎為擴大基礎的橋梁,如果因基礎的病害導致基礎承載力不足、基礎產生沉降或不均勻沉降、基礎產生滑移和傾斜、基礎局部掏空或損壞的情況下,可采用擴大橋梁基礎底面積的加固方法進行加固,該方法因受力明確、施工簡單、造價低廉而在實際加固工程中廣泛采用。

(2)增補樁基加固法。在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預制樁,并擴大原承臺,以此提高基礎承載力、增加基礎穩定性,這種方法的優點在于不需要抽水筑壩等水下施工作業。

(3)橋墩套箍加固法。對于樁柱式橋梁,當橋墩由于基礎沖刷嚴重、埋置深度不夠,施工質量控制不嚴等因素導致墩臺露筋及破損時,一般可對受損的墩臺采用鋼筋混凝土套箍進行補強加固。套箍可以沿墩臺身或樁身外側布設,做成圈梁形式。

3.橋梁附屬構筑物維修的方法

(1)橋面鋪裝的維修。橋面鋪裝指的是為保護橋面板和分布車輪的集中荷載,用瀝青混凝土、水泥混凝土、高分子聚合物等材料鋪筑在橋面板上的保護層。其作用是保護橋面板防止車輪或履帶直接磨耗面,保護主梁免受雨水侵蝕,并借以分散車輪的集中荷載。橋面鋪裝的病害主要為原鋪裝層過薄、鋪裝中未設鋼筋網或含筋量過小、鋪裝與橋板間存在夾層、混凝土澆筑不密實引起的。

橋面鋪裝主要有瀝青混凝土和水泥混凝土鋪裝兩種形式。對于瀝青混凝土鋪裝病害形式,可以采用灌縫和挖補等日常手段進行維修,而對于水泥混凝土鋪裝的病害形式除采用上述修補方式處理外,最有效的就是對其進行徹底翻修。

(2)橋面伸縮縫的維修。橋面伸縮縫主要由傳力支承體系和位移控制體系組成,它的主要功能是將車輛垂直和水平荷載通過支承結構傳遞到梁體,并適應橋梁縱橫位移的變化和梁端翹曲發生的轉角變化。由于它設置在梁端構造比較薄弱的部位,直接承擔車輛反復荷載作用,又大多暴露在大自然中,受到各種自然環境的影響。加之其裝置的性能及連接件等不盡完善,因而可以說伸縮縫是易損壞,難修補的部位,經常會發生各種不同程度的缺陷。橋面伸縮縫的損壞,不僅影響著橋梁的正常使用,而且增大了養護維修的工程量,造成了一定的經濟損失和不良社會影響,因此,必須對橋面伸縮縫進行經常性的維修整治,以保證橋梁的正常使用。

伸縮縫的維修必須注意的重要問題:

①當原伸縮縫裝置的錨固鋼筋等損壞、松動或無錨固鋼筋需增設時,應先鑿出錨孔后再安設鋼筋等錨固件。

②在鑿除原有混凝土鋪裝時,不要損傷伸縮縫兩側橋面板混凝土及鋼筋。

③對于橋面鋪裝層上容易產生車轍的凸凹不平處,要特別注意鋪筑后鋪筑材料時不應產生高低差。

五、結束語

道路橋梁的加固施工是一項較為復雜的工作，需要對其不斷改進和完善。在延長使用年限的同時還要爭取提升道路橋梁的承載力，對道路橋梁加固技術不斷研究和運用，可以更好的建設我國的交通事業，并且能夠將施工過程中耗費的資源有所節約，為國家和社會帶來一定的經濟效益。