旧桥加固维修设计的若干探讨
2015-08-04
一、前言
旧桥加固维修设计并不是一项可以按部就班的工程，涉及到不同的旧桥的实际情况，所以，在旧桥加固维修设计工作过程中，需要秉承从实际出发的原则，实事求是的开展加固维修工作。
二、旧桥存在问题
公路旧桥具有荷载等级低、使用年限长的特点。从技术资料分析，大多数桥梁是三不知：
1不知基底地质；
2不知基础深度；
3不知隐蔽部分的尺寸。从桥梁技术状况分析，由于河床屡遭洪水冲刷，河床底部加深，桥梁墩台基础外露、冲空，产生不均匀沉降,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂，有的甚至出现开合现象；有的桥梁由于桥台较高，受行车及台后土压力的作用，桥台出现开裂、凸肚等病害；桥面混凝土铺装层由于使用时间长加之重车作用，导致开裂、剥落等病害。按桥梁技术状况来评定大多属三类桥梁.随着国民经济的发展和重点工程的建设，目前公路桥梁所承受的负荷有三个特点：
1交通量不断增大；
2重型车辆增加及超载现象严重；
3超限运输的出现和增加。按现在桥梁和运输状况，桥梁的承载能力和通过的车辆荷载是公路与运输的矛盾之一。
旧桥加固，提高旧桥的承载能力，确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。现就按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法。
三、旧桥加固的常用方法
1、塞缝灌浆
塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥（砂）浆、环氧树脂（砂）浆，通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内，起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍，产生裂缝的原因很多，也很复杂。结构物一旦出现裂缝，其受力截面发生应力重分布，也就意味着受力有效截面变小，结构应力增大，承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满，使力的作用、传递尽可能恢复到原来状态。塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝，灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂砂浆等，具体采用哪一种，应视实际情况而定。通常水泥（砂）浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝，由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂，采用水泥（砂）浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋砼结构物，因为钢筋砼构件产生的裂缝较小，易灌满，粘结性好；环氧树脂砂浆多用于桥面铺装裂缝。塞缝灌浆的通常做法是：先用1∶1水泥砂浆勾缝，勾缝时须预留直径约6～8mm的灌浆孔，孔距视裂缝宽度而定，缝宽处孔距为0.6～1.0m，缝小处孔距为0.4～0.6m，待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋砼梁的裂缝较小，用环氧树脂勾缝，凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆，孔距一般为0.25～0.30m，灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路老桥加固中，塞缝灌浆是综合处治的方法之一，用得比较普遍，通过试载及使用观察，处理效果较好。
2、上部结构加固
上部结构加固改建在调查研究老桥具体情况的基础上，经过技术、经济比较，采用充分利用原桥进行拼宽，利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法，使其满足超限运输的要求。
对验算不能满足超限运输要求的老桥，经技术经济比较后，按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁，以确保超限运输安全。确定处理方案时应考虑与原桥协调，拼宽部分的桥台高度、跨径、矢跨比等均与老桥相同，荷载按超重车考虑。
3、桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、凸肚，翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小，水流不大的石拱桥，采用在桥跨内加钢筋砼框架进行加固。由于桥台太高，且位于长距离的高路堤纵坡上，在行车和土压力的共同作用下，使两岸桥台和拱脚开裂。
对于尚在维持正常交通运输的桥梁，其台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担，框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。在后来的应用中，取消了钢筋砼立柱，仅在桥台上凿出牛腿的位置，将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架，这不仅减少了工作量，而且施工方便。采用这种方法加固的桥涵，经多次实地观察，处理效果良好。
桥梁基础特别是天然地基上的浅基础，由于埋置深度较浅，易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道，导致桥台基础冲空，引道被毁。桥梁地基局部软弱，致使桥台发生不均匀沉降，引起桥台开裂等。针对以上病害，我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌，上游河床设置丁坝，打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。
四、旧桥维修的措施
1、裂缝修补
主桥箱梁主要存在三类裂缝：箱梁顶板主要表现为顺桥向裂缝，且数目较多，宽度最大为0.15mm；腹板斜裂缝，数目较少，裂缝宽度最大为0.2mm；西幅悬臂根部两条横向贯穿并延伸到腹板中部的裂缝。
对宽度大于等于0.15mm的裂缝进行灌缝处理，对宽度小于0.15mm的裂缝的进行封闭处理。值得注意的是，对于渗水、漏水地方的裂缝处理，针对修补过但没有满足要求的修补混凝土或砂浆，应给予全部凿除，以便使缝里水分蒸发，在桥面铺装完毕和缝里水分完全蒸发干燥后，再进行裂缝处理。
2、混凝土缺陷修补
对主桥混凝土中的缺陷如空洞、蜂窝、麻面用结构混凝土进行修补。在操作过程中，首先凿除病害部分周边不够密实混凝土，然后撒水湿润，用结构混凝土进行修补，并注意对修补的混凝土进行养生。
对于局部混凝土保护层不足而露筋的地方，首先对钢筋进行除锈处理，然后用结构混凝土进行外包修补。
3、泄水管修补
旧桥由于部分泄水管施工不当或后期缺损，造成局部泄水管长度不足或泄水管外壁和梁体混凝土之间有缝隙，使雨水不能顺畅泄出或延泄水管外壁流淌，因而沿着箱梁翼板流到腹板，加速了梁体混凝土腐蚀，同时也影响了桥梁美观。
对于长度不够的泄水管，更换新的铸铁或PVC材料泄水管，管子下端应伸出行车道板或翼板底面以下，长度至少为15～20cm。安放泄水管时，对于做防水层部分的泄水管，注意防水层与泄水管的接合处要做得特别仔细，防水层的边缘要紧夹在管子的顶缘与泄水漏斗之间，以便防水层上的渗水通过漏斗上的过水孔流入管内。
五、植筋加固措施
植筋技术的优点比较明显：
1抵抗剪拉力较高，不易产生移位或拔出，且密闭性能良好，无需作防水处理。2其通过化学黏合固定，不会对基材产生膨胀破坏，且对结构有补强作用。
3施工工艺简单，安装快速省时，可有效地加快施工进度。植筋技术的原理是在以混凝土等为基材的结构上进行一定深度和直径的钻孔并运用高强度的化学粘结剂(结构胶)使所植入的钢筋与混凝土等基材产生设计所预期的锚固力的改造加固技术。
植筋的注意事项：
1植筋施工前结构胶的粘结强度应通过现场试植筋方式进行试验，满足设计及规范要求后，方可正式展开植筋施工。
2植筋施工应尽量避开阴雨和低温天气，气温最低限值应符合黏结剂使用要求。钻孔前应先对原结构中钢筋位置进行测定，以免钻孔时对原结构钢筋造成损伤。3植筋锚固的关键是清孔，孔内清理不干净或孔内潮湿均会对胶或混凝土的粘结产生不利影响，使其无法达到设计的粘结强度，影响锚固质量。灌注应使用专用工具注射枪等深入成孔底部，通过旋转，且要边旋转边插入，以使胶体与钢筋充分黏结。胶体配制时计量必须准确，否则胶体凝结时间不好控制，会造成胶体凝结固化后收缩，粘结强度降低。
六、旧桥加固应注意事项
结构粘贴面的处理必须按照有关《规范》进行，以保证粘结效果。
粘结剂的配置必须满足有关《规范》规定的技术要求。
由于该桥施工时难以封闭交通，因此建议在交通量最小的时段进行施工，以减少扰动影响，同时建议施工期间限制车速，宜控制在40km/h以下。
为保证工程质量，施工应由具有粘贴加固资质的、有丰富经验的专业施工队伍进行施工，工程质量及验收标准按《混凝土结构加固技术规范》的要求进行。
施工过程中发现实际情况与设计不相符地方请及时与设计单位取得联系。
桥梁加固处理后，在运营期间还应加强监测，如发现有新的裂缝及结构损伤应及时请设计单位分析原因，提出改进措施。
7.施工所需的人孔及通风孔设置的数量待与施工单位协商后再定。河中主跨箱梁外表面的碳纤维粘贴施工的操作平台可采用梁底吊模，吊模的固定件位置待与施工单位协商后再定。
结束语
旧桥维修加固是今后需要注意的问题，为了确保旧桥能够安全的使用，在维修和加固过程中要使用科学有效的技术，不能够掉以轻心，防止施工质量的下降。
