浅谈公路旧桥加固的方法

杨晓森,梁贵鹏

(五常市公路管理站)

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。公路旧桥还具有荷载等级低、使用年限长的特点。大多数桥梁技术资料遗失,存在三个不知。(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,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。在旧桥加固改造工程中,尽管每座旧桥梁的情况各不相同,具有各自不同的特点,但也存在一定的共性。应遵循桥梁加固、改造工作的共性,结合具体桥梁的特殊性,在实践中发挥积极性和创造性,不断进取和探索,采用最先进技术和材料,在旧桥利用、加固、改造工作中,创造和总结出多种切实可行的方法,为开辟一条新路打下了坚实基础,使旧桥继续发挥固有的使用功能,以保证道路交通畅通无阻。按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法以供参考。

1 化学灌浆修补法

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。化学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状态。恢复应有的强度。另外阻断空气和水份进入梁体,避免腐蚀钢筋和混凝土。

化学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。化学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、甲基丙烯酸酯类等,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。

化学灌浆的通常做法是：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 0.25～0.30m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,化学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,效果较好。

2 上部结构改建

在调查研究旧桥的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拓宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输要求。

2.1 拓宽原桥

对验算不能满足超限运输要求的旧桥,经技术经济比较后,按实际通过的超限运输荷载设计拓宽桥梁,以确保超限运输安全。

2.2 拓宽的形式

(1)单边拓宽改建法。当原有公路路线是以单边拓宽进行改建时,对旧桥也可采用单边拓宽的形式予以改建。单边拓宽的形式,一般是平行于原桥另建一座新的桥跨结构。

(2)双边对称拓宽改建法。为了与旧有路线双边对称拓宽的方案相适应,许多旧桥也应采用双边对称拓宽的改建方法。双边拓宽的形式主要有增设独立边梁作为人行道,以及增设大边梁来拓宽旧桥桥面和提高旧桥承载能力。

3 旧桥下部结构加固

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、错位等。裂缝种类有水平、竖向和网状裂缝;混凝土剥落、空洞、老化;钢筋外露、锈蚀;结构变形、移位。

下部结构加固方法有以下几种。

(1)桥墩加固技术。

①钢筋混凝土套箍加固法。②水泥灌浆加固法。③化学灌浆加固法。④加桩(柱)加固法。

(2)桥台加固技术。

①台后加孔减载加固法。②台后增设拉杆、撑墙或挡土墙加固法。③钢筋混凝土围带或钢箍加固法。

4 旧桥基础加固

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,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。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 15#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,截水墙的深度为 1m,宽度为 0.6m。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。

5 桥面铺装层的加固

桥面铺装层开裂或剥离等病害,对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀,减弱桥梁的横向整体性;同时由于桥面铺装层的破损,引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利影响,同时又加重了桥面铺装层的病害。根据桥梁的具体情况,采用不同的加固方法。

(1)对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。

在旧桥面板上,或是在凿除了原桥面铺装层后,重新加铺一层钢筋混凝土层,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。

(2)而对于病害较轻,使用年限短,且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害,在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。