公路橋梁結構病害檢測及加固措施

惠小磊，謝丹，張國強

（1.陜西交控市政路橋集團有限公司，陜西 西安 710065；2.陜西西公院工程試驗檢測有限公司，陜西 西安 710065；3西安公路研究院有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

隨著我國公路交通量的增加，因設計荷載標準低、承載力不足、橋梁構件破損嚴重、自然老化等問題，早期修建的很多橋梁已經不能滿足當前交通量的負荷要求。一些橋梁技術狀況相對較差、存在較為嚴重的安全隱患。為消除隱患，提升公路橋梁的使用性能，有必要對橋梁進行結構性能檢測，掌握橋梁的工作狀態。橋梁加固能夠在不改變原有橋梁結構的基礎上，有效縮短施工周期，并在最大程度上降低施工對交通的影響[1-2]，具體要根據不同病害情況，通過技術、經濟等綜合分析比較，選擇合適的加固方案，使橋梁性能滿足要求。

1 工程背景

某橋為三跨簡支預制板橋，橋長32m，跨徑布置為（10+12+10）m，斜交角為90°，橋寬24.6m，行車道由17塊預應力鋼筋混凝土空心板梁組成，以小鉸縫連接，行車道板梁高0.65m，梁寬均為0.99m。設計荷載等級為：汽-20，掛-100。目前，該橋過往車輛較多，交通量較大，服務水平較低。

2 橋梁結構檢測

本文主要對橋梁的橋臺翼墻、路基擋墻、橋臺結構、橋面鋪裝、橋梁伸縮縫、橋面線形進行調查檢測。

2.1 橋臺翼墻和路基擋墻

該橋橋臺翼墻和路基擋墻均采用漿砌塊石修筑，整體狀況良好。臺后擋墻受不均勻沉降和臺后土推力作用，有不規則開裂現象，位置在南側3～4#柱、4～5#柱之間，北側3#～4#柱之間，裂縫最寬處達3cm，長度達2m，如圖1所示。

圖1 臺后擋墻開裂

2.2 橋臺結構

橋臺結構采用樁接蓋梁。樁基礎下部長期受水流侵蝕，水蝕較為嚴重，有多處樁基環向開裂，開裂位置位于靠河道一側，裂縫位置從河道一側往臺后發育，逐漸變寬，最寬處達0.5mm。蓋梁側面出現了多處無特殊規則的裂縫，且0#橋臺5#樁頂上方位置裂縫較多，蓋梁裂縫最大寬度為0.78mm，長度為1.0m，其原因可能是臺后土推力作用。此外，由于伸縮縫破損，雨水下滲侵蝕墩臺蓋梁，且有泥漿覆蓋，具體狀況見圖2。

圖2 蓋梁裂縫

2.3 橋面鋪裝

瀝青鋪裝破損比較嚴重，還有較多裂縫。裂縫是橋梁工程中常見的病害類型，大多由于施工技術不當、混凝土質量不合格或溫度變化等原因造成。為保證橋梁工程的安全性及舒適度，橋梁工程大多采用瀝青混凝土作為橋面鋪裝的主要材料。但在施工過程中，若自然溫差較大，那么瀝青混凝土結構的內外溫差會隨之增大，而混凝土本身具有熱脹冷縮的特點，其內部結構很容易受溫差影響產生一定的應力，當混凝土抗拉強度不能承受內部應力時，會導致橋面出現裂縫。此外，繁重的交通壓力也是造成裂縫的原因之一。當橋梁工程投入使用后，隨著過往車輛越來越多，其承重壓力會越來越大，在超負荷狀態下，車輛與道路橋梁表面不斷摩擦、擠壓，最終導致橋面受損、開裂，進而降低道路橋梁結構性能，影響行車安全，如圖3所示。

圖3 橋面破損嚴重

2.4 橋梁伸縮縫

橋梁沒有設置型鋼伸縮縫，縫內有垃圾填塞現象，且伸縮縫兩側混凝土破損，橋臺前后存在一定的高差，有跳車現象，汽車對橋梁的沖擊作用不容忽視，見圖4。

圖4 伸縮縫破損

2.5 橋面線形

（1）基準點及測點布設

基準點布設方式為：在大樁號橋頭設置了2個基準點（BM1,BM2），在小樁號橋頭設置了1個基準點（BM3）。本次檢查觀測點沿用上次檢測布設的25處觀測點，布置在左、右兩側橋面范圍內。測量結果作為后續沉降及撓度測量對比分析的基準數據。

（2）測量結果數據分析

通過對原橋竣工圖橋面設計標高連線與實測橋面連線分析，橋面線形較為平順。從本次橋面測量結果可以看出，橋面左、右側標高基本相同，受通車與觀測時溫度影響，部分測點測值存在略微不同，與2017年、2018年對橋面線形測量結果對比，整體趨勢一致，無明顯突變，如圖5～圖6所示。

圖5 橋面線形右側對比圖

圖6 橋面線形左側對比圖

3 橋梁技術狀況等級評定

依據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）對橋梁技術狀況評定等級的有關規定，對橋梁技術狀況進行評定。評定分值見表1。

表1 橋梁技術狀況評定表

經評分計算，該橋上部結構分值為46.6，技術狀況為4類；下部結構分值為75.9，技術狀況為3類；橋面系分值為84.1，技術狀況為3類；總體分值為65.8，因此該橋橋梁總體技術狀況評定等級為3類。

4 橋梁加固方案及措施

4.1 加固方案設計思路

（1）蓋梁裂縫根據結構分析，主要誘因是臺后水平土推力且側面鋼筋配置不足導致，也不排除車輛超載、同一橋墩樁基橫向不均勻沉降等其他外因引起[3]。本次加固采用加大蓋梁尺寸及側面配筋率的設計方案。

（2）在臺后水平土推力影響下，橋臺產生水平位移，再加上軟土地基的塑性流動和沉降，導致背墻與梁板頂緊。樁柱受力體系轉化為柱頂水平向剛性支撐，另一端嵌在基礎中，在臺后水平力作用下，導致墩柱前緣環向開裂。樁柱開裂明顯，最大裂縫寬度為0.50mm。由于河道水流的沖刷，對臺后擋墻基礎有較大影響，進一步增加了水平土推力，裂縫寬度會持續加大，數量增多，需要進行加固處理[4]。根據跟蹤觀測結果，采取增大樁截面的加固方案，對樁柱進行植筋加固，在橋臺基礎部分增設墊層。

（3）瀝青層破損嚴重可能因為瀝青層（2cm）較薄，橋梁通行車輛荷載偏大，對鋪裝造成一定破壞，此外還受橋臺跳車等汽車沖擊的影響[5]。采取刨除原有瀝青鋪裝層、重鋪瀝青面層的方案。

（4）對該橋進行限載管制，將限載標準降到20t，并提前告知超等級車輛繞行，尤其禁止超等級車隊連續通過該橋。

（5）橋臺前后存在一定的高差，有跳車現象，汽車對橋梁的沖擊作用不容忽視，故本次加固增設了伸縮裝置[6]。

4.2 加固方案及措施

本次加固采用增大蓋梁截面和側面配筋率、增加蓋梁側面抗彎的加固方案[7]，加固方案示意見圖7。加大蓋梁橫向尺寸，從原來100cm加寬至125cm，通過植筋和澆注Sika灌漿料的方式進行加固。施工要求為：鑿除原蓋梁疏松不密實的混凝土，鑿毛并清潔，將級配為10mm的無泥骨料加入SikaGrout214中以防溫度升高太快，加入骨料的量按以下比例：骨料∶SikaGrout214=1∶1（重量比）。

圖7 橋臺蓋梁加固方案

由于橋梁樁柱出現較大的變形和裂縫，對橋臺樁基植筋，樁基表面由原來?80cm的圓形變為110cm×120cm的矩形。對橋臺基礎進行墊層處理，墊層厚度為10cm碎石、50cmC25混凝土，具體加固方案見圖8。

圖8 樁基礎加固方案

對全橋非結構性裂縫進行封閉和缺陷修補，提高了橋梁耐久性?；炷亮芽p采用環氧樹脂灌縫。環氧樹脂具有黏度小、可灌性好、韌性好、固化時間可按施工工藝要求調節以及耐久性好等優點。橋面及橋頭各5m范圍更換橋面瀝青鋪裝，以減小因破損引起的汽車沖擊影響，從而改善橋梁整體受力狀態，提高橋梁承載能力和剛度。行車道增設橋梁伸縮縫裝置，具體采用型鋼伸縮縫，其尺寸、型號滿足伸縮量的要求，確保行車平順。對于缺陷與蜂窩、麻面等，將表面疏松混凝土鑿除，采用環氧砂漿修補。對裸露、銹蝕的鋼筋清除銹跡，鑿除松動的保護層，用環氧砂漿修補。

5 結語

本文主要結合具體工程實踐，以某三跨簡支預制板橋為例，結合實際，通過觀察其外觀病害表象，對其技術狀況進行了評定分析，剖析病害產生原因，提出相應的加固措施，加固結果表明：

（1）采用增加蓋梁側面抗彎的加固方案，即增大蓋梁截面和側面配筋率，提高了橋梁的結構穩定性；

（2）采用橋臺樁基植筋方法，減小了橋梁結構性裂縫，提高了橋梁的結構耐久性。