道路桥梁加固施工技术探讨
2015-06-01
由于桥梁维修加固工作是一项新出现的技术，许多施工工艺是全新的，因此，其工艺的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必须经过反复的科学试验和实践论证且需经受时间的考验。只有在车辆的反复作用下，才能充分验证是否获得了预期成效。通过大量实践，进一步探求其规律，为改进新工艺奠定基础。
1 高速公路桥梁的使用现状及加固的原因
1.1由于缺乏规范的经常性的检查和维护，在自然环境和使用环境的作用下，桥梁的桥面板容易遭到损坏，尤其是沥青材料铺装的桥面或者使用年限较长的桥梁更容易遭到损坏。桥面不平整严重影响车辆行驶，车辆行驶不舒适，严重的会出现跳车现象。由于缺乏养护和车辆行驶造成的磨耗，简支梁的梁端接头处和挂梁的悬臂挂梁支点处的填缝材料发生脱落，进而出现大沟槽，引起跳车现象的发生。跳车处因临近梁段的严重振动导致构件的疲劳增加。若对此不加以改善，势必将缩短桥梁的使用寿命。许多中、小型桥梁普遍存在因长期无人清扫、整理的问题，桥面不清洁，泄水孔堵塞，下雨时桥面产生积水，车辆过桥时泥水飞溅，影响通行能力。
1.2 在许多失养的高速公路线上都能看到，因机动车交通事故造成的桥面栏杆损坏，没有及时维修恢复，使桥上交通缺乏安全感，还影响道路美观。
1.3 许多桥梁桥面与引道路面衔接处不够平整、顺适，这主要是由于桥头引道高填土产生不均匀沉降早成的，车辆驶过桥头时，产生轻微或严重跳车现象。桥头跳车不但影响车速，降低行车舒适性，而且也会影响桥梁使用寿命，严重的跳车甚至导致交通事故。
1.4 桥梁在交付使用后出现的空洞、裂缝、沉陷、变位等毛病在日常维修养护中缺乏经常检查与及时修补，致使钢筋锈蚀，小裂缝发展成大裂缝，活动支座失去活动能力，混凝土脱落等。对桥梁下部的墩台、锥坡、护岸，上部构件的背面极少巡视查看，因此问题不能及时发现，汛期抗洪能力极差，易遭到水毁，所以有的桥梁“小病不治酿成大病”。
1.5 不少中小桥的桥孔水流不畅，桥孔附近河床淤塞。位于城镇郊区和工厂附近的桥梁，由于排放大量生活污水和工业废水，使桥孔淤塞更为严重。
1.6许多桥梁由于建造年限较长，标准较低，桥面窄小。在高速公路的维修改建中，往往路面拓宽，而桥梁没有相应拓宽改建，形成“瓶颈”，既影响通过能力，又增加行车的危险性。
2 桥梁结构损伤的分类
2.1桥梁裂缝
桥梁结构损伤一般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝在所有的桥梁结构病害损伤中最常见。裂缝的表征多种多样，但其出现大都可 从混凝土材料性能的力学机理上寻求解释。我们知道，混凝土的抗拉强度很低，大致为其抗压强度的十分之一，另外其极限拉应变也很低(约为0.0001～O.00015之间：而压应变为0.0033)，所以受拉是混凝土的最不利工作状态。当荷载造成混凝土中主拉应力大于其抗拉强度或使混凝土拉应变大于其极限拉应变时，混凝土就会产生受拉裂缝。
2.2 冻融破坏
混凝土结构在水饱和或潮湿状态下，由于外界温度正负变化过大而造成结构混凝土中毛细管和孔隙中水份遇冷结冻时体积膨胀受阻，在混凝土中产生拉应力，而遇热时水溶解周边混凝土应力又松弛下来，就这样应力不断反复，使混凝土的疲劳应力降低或超过混凝土的疲劳应力，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀，这一由外界环境的温差变化向产生的破坏现象就称为冻融破坏。混凝土的含水量和环境温度变化是发生冻融破坏的必要条件。冻融对桥梁结构的破坏还是比较大的，应引起我们的足够重视。
2.3 钢筋锈蚀
众所周知，放在外面直接暴露于水和氧气环境中不受保护的钢筋会发生锈蚀。锈蚀过程是一个电化学腐蚀过程，是由铁与电介质溶液接触形成大量的微腐蚀电池所引起的。当电介质溶液的PH值小于4时，腐蚀表现为酸蚀；而PH值为4～10时，腐蚀即为锈蚀；当PH值大于10时，钢筋表面开始生成一层溶解度很小的氧化保护膜(钝化膜)这时腐蚀的速度就很低了；当PH值接近12时，这层保护膜变得非常致密稳定，使阳极反应难以进行，锈蚀停止。硅酸类水泥在凝结硬化时，大量生成Ca(OH)2，水泥中含有的硝、钾、氧化物等能使混凝土中的溶液呈现高碱性，其PH值可达到12.5～13.5，因此处于混凝土中的钢筋会发生钝化，如果外包混凝土层不发生破坏，钢筋是不会发生锈蚀的。在自然条件下，导致钢筋锈蚀主要有三种途径：混凝土中钢筋钝化膜的人为破坏、混凝土保护层的碳化、氯离子的渗透。
2.4 地基不均匀沉降引起的破坏
地基不均匀沉降表现为桥墩下沉不均匀使桥梁上部结构的受力模式与设计之初的预想模式不一致，产生了新的应力，上部结构受到较严重的影响，如开裂、挠度过大，局部剥离破坏等等。主要原因是基础的不均匀沉降、倾斜及滑移等因素，这些因素又与施工方法、地质条件及设计者的考虑是否充分密切相关。
2.5 跨中挠度过大
跨中挠度过大，往往伴随着跨中粱底横向开裂，墩顶处桥面开裂或腹板斜裂缝，主要原凶是抗弯刚度不够，如梁高偏矮，腹板偏薄，纵向预应力不足或损失过大。另外使用标准的提高，也是跨中挠度过大的重要原因。
3 高速公路桥梁的加固技术
公路桥梁都是建立在室外的，经常受到风吹雨淋的，自然环境对其产生了很大的影响，其随着时间的延长必可避免地会被损坏，因此公路桥梁加固是非常必要的。
3.1高速公路桥梁上部结构的加固技术
（1）粘贴钢板加固混凝土技术。（2）当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固技术。（3）借助高速喷射机械，将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面，增加补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。
3.2 高速桥梁下部结构的加固方法
3.2.1 扩大基础加固法
扩大桥梁基础底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或基础埋深太浅，又是砖石或混凝土刚性实体式的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的方法加固，主要由地基变形计算来加以选定。
3.2.2 增补桩基加固法
当桥梁墩台基底下有软卧层，墩台发生沉陷，或墩台采用桩基础，而桩的深度不足，或由于水流冲刷等原因使桩发生倾斜，这些病害都直接影响桥梁结构的正常使用和服务年限。对此，采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种加固法是在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩扩大原承台，以此提高基础的承载力，增强基础的稳定性。
3.2.3 钢筋混凝土套箍或护套加固法
当桥梁墩台由于基础埋置深度不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂破损时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。
4 结束语
桥梁的加固维修技术是最近兴起的一门新技术，是二十一世纪公路桥梁施工领域发展速度最快、用途最广的一门科学技术，加速我国旧桥加固或改造技术的研究，不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务，而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。然而加固施工工艺相对较复杂，桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题，加固理论、加固方法也是多种多样，只有遵循一套科学的程序和方法，才能够达到技术可行、经济合理、结构安全的目的。
