刍议公路桥梁的维修加固
2015-12-29
目前我国公路桥梁所承受的负荷有3个特点：交通量不断增大；重型车辆增加及超载现象严重；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。旧桥加固和维修，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。笔者多次完成超限运输旧桥加固及大中型危桥的维修加固施工监理工作，在公路旧桥加固和管理方面取得一些经验，下面对公路桥梁的维修加固进行一些浅显的探讨。
1 公路桥梁加固的常用方法
1.1 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。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部、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混凝土结构物，因为钢筋混凝土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裂缝。塞缝灌浆的通常做法是：先用1B1水泥砂浆勾缝，勾缝时须预留直径约6mm～8mm的灌浆孔，孔距视裂缝宽度而定，缝宽处孔距为0.6m～1.0m，缝小处孔距为0.4m～0.6m，待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小，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0.25m～0.30m，灌浆方法与灌水泥浆大致相同。
1.2 桥梁基础加固
对于位于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，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。
1.3 桥面铺装层的加固
清除或刨洗桥梁旧铺装层后，在梁板上设置剪力键，将原梁板和新桥面铺装连为一体，共同受力。新桥面铺装应设置双层钢筋网，采用钢纤维水泥混凝土效果良好，既抗开裂又防透水。一般情况是重做桥面铺装同时将伸缩装置一并更换，待伸缩缝预留槽浇筑的混凝土强度达到设计强度后，方可开放交通。
1.4 防治桥台基础冲刷
对于跨径较小的桥梁，由于河水改道，洪水直接冲刷桥台基础，导致基础冲空甚至掉脚，可采取在桥跨范围内满铺MU15片石混凝土的方法进行加固，铺砌厚度为30cm，铺砌两端设置截水墙。对于桥梁上游河床变迁、水流改道、洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道，导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁，采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物，将河水导入主河道。
2 公路桥梁不同部位损害后的维修方法
2.1 上部结构损害的维修方法
对于整体现浇实心板桥，需要先观察病害情况。如果单板受力导致的开裂发展缓慢，只需使用环氧砂浆进行处理，如果发展迅速需要封闭交通进行实心桥板的更换。对于预制实心板桥，需要在施工中重视桥板横向连接。发现裂缝等病害时，程度较低可以清理板底面，然后涂刷环氧树脂胶，裂缝严重需要拆除重建，混凝土剥落需要凿去保护层，除去钢筋锈迹后再修复保护层。根据损坏面积选择环氧砂浆修补或是高强度水泥砂浆修补，如果存在蜂窝、剥落、麻面等现象需要清除松动部分，使用高强度水泥砂浆等修补，并进行养生，以保证修补的混凝土与原结构结合平整、牢固。
对于空心板桥，如果空心板断裂，可以根据实际条件现浇空心板或更换预制板，尽量选用现浇空心板，并用PVC管取代气囊，以缩短工期，避免空心板内模变形。如果空心板存在挠度大、企口缝损坏等问题，需要及时处理企口缝，采用钻孔补植钢筋等措施强化横向连接。如果需要重做桥面铺装层，尽量选择双层钢筋网片，混凝土厚度保持在12～18cm。
对于T梁桥，可以选择粘贴碳纤维片材、体外预应力法等维修加固方法。碳纤维片材不易受到腐蚀，便于操作，质量轻，强度高，适用于抗震、抗剪等形式的加固。根据构件的受力特点将碳纤维布粘贴于构件上，可以约束变形，提高构件的强度，对于T梁桥梁肋的轻微竖向裂缝处治具有很好的效果，但是在使用该方法时需要注意碳纤维片材的脆性性能，以免片材出现突发性破坏。体外预应力法通过预应力钢拉杆进行加固，可以在加固、改变结构内力的同时卸荷，通常可以提升将近40%的承载力，并且不限制通行，可以作为公路桥梁的临时加固和永久性改造措施。在采用该方法之前，需要先进行力学验算，为避免锈蚀还需要在加固后期定期保养。翼板等薄弱部位容易出现混凝土剥落、连接件错位等病害，需要在日常保养中加以注意，及时修复翼板混凝土剥落、连接件开焊等问题，以保证整个梁体的性能。
对于石拱桥的拱圈裂缝等病害，需要采用拱腹衬砌法、拱背加固法、贴纸观察法进行维修加固。拱腹衬砌法不限制交通，通过增设拱圈、加设钢波纹管来完成加固，提高桥梁的承载力；拱背加固法是对开裂、劈裂、压碎的拱圈采取挖除上部填土、植入钢筋的方法，布设钢筋网，然后整体现浇混凝土拱圈；贴纸观察法适用于无发展变化的既有拱圈裂缝，通过在不易受潮处粘贴纸条来方便观察。
2.2 下部结构损害的维修方法
对于墩台、铺底受到冲刷的情况需要及时修复被冲刷的孔洞、勾缝；对于基础下沉需要采取扩大处理的方法，使用钢筋连接新老基础，再对下沉裂缝进行水泥砂浆的封闭填补处理；对于台背土压力大引起的桥台位移，需要换填台背填土，选用轻质填土材料，还可对小跨径板桥增设钢筋混凝土支撑梁。
2.3 桥面等部位损坏的维修方法
对于伸缩缝的损害，可以对大跨径桥梁更换毛勒缝，对小跨径桥梁更换TST伸缩缝；对于栏杆的损害，可以将栏杆更换为防撞墙；对于防排水设施的损害，可以根据排水设施过高、过短等问题进行调整，及时疏通堵塞的泄水孔；对于存在受力不均等病害的支座，需要加强保洁工作，及时更换老化严重的支座。
3 公路桥梁维修加固实例
某公路桥梁建于1978年，由于年深日久，桥体构件出现了不同的损坏。损坏主要集中在桥身边板混凝土剥落、中板出现裂纹和板底露筋。在对该桥进行加固时，方案制定的原则为尽量减少对原有结构的损伤，以保障桥体符合公路运输的承载力和耐久性的要求。主要的施工细节如下。
3.1 混凝土桥面的处理
除去已损坏的桥面混凝土，对钢筋进行除锈处理。按照损害的深浅按不同的方法进行修补：对混凝土疏松层较浅的的区域采用的修补材料为丙乳砂浆，对深度5厘米以上的混凝土疏松层的修补材料为丙乳细骨料混凝土，并在板底处辅以碳纤维。
在丙乳砂浆和灰砂的配比方面，选用灰砂比为2的砂浆，丙乳和水泥用量的比例为30%。
3.2 中板和台帽裂缝的处理
对外露钢筋除锈，在裂缝处灌注灌封胶。在裂缝面的处理上，用钢丝清理表面松散层并用丙酮清洗。注胶嘴的位置设置在裂缝较宽的部位，各注胶嘴位置间距依实际情况而定，一般在20-30cm。
4 结语
加强公路桥梁的管理并进行维修加固，使其处于正常的工作状态，不能重建轻养，桥梁的维修加固比新建还难，因为桥梁的维修加固，没有现成的规范，更没有可供使用的标准图，桥梁的病害又错综复杂，病害原因很难确定。随着交通运输的发展，越来越多的桥梁需要维修加固。桥梁的维修加固任重道远。
