柳南高速公路洛维大桥维修加固与质量控制措施探讨

摘要：文章结合柳州（鹿寨）至南宁高速公路改扩建项目洛维大桥维修加固的工程特点，根据现有桥梁病害情况，综合利用加设体外纵向预应力钢束加固、粘结钢板加固、粘贴碳纤维布加固等方法，结合裂缝处理技术，提出适用于既有单箱式连续刚构桥梁和预应力T梁结构特点的维修加固方案，可有效提高桥梁承载力和耐久性，保证桥梁维修施工质量，为相似工程提供借鉴。

关键词：高速公路;连续刚构桥梁;加固;裂缝;承载力

0 引言

随着社会经济的持续发展，车流量不断增加，原有高速公路的交通通行能力已不能满足经济持续发展的需要。出现的病害大幅降低了桥梁的安全性和耐久性。在高速公路的改扩建项目中，需要通过技术改造或增强桥梁构件来提升整座桥梁的车辆通行能力并延长使用寿命。桥梁加固常用的四种方法有：粘贴碳纤维加固法、粘贴钢板加固法、体外预应力加固法、增大截面加固法。为保证桥梁的安全性与耐久性，我们应该正确地掌握加固时有关的荷载标准要求，以便确定桥梁维修加固技术方案。如钢筋混凝土梁粘钢加固后， 其抗弯性能比加固前会有很大的提高。高速公路改扩建工程的桥梁加固通常是在不中断交通的情况下同步进行的，所以采取合适的施工方案和质量控制措施，是保证桥梁维修加固质量必须要解决的问题。现根据工程实际病害，综合利用已有加固技术，对现有桥梁进行加固，为各地区具有相似使用年限的桥梁提供一种较为有效的加固技术方案。

1 工程概况

柳州（鹿寨）至南宁高速公路改扩建项目洛维大桥建成于1998年，起点桩号为K1267+318.82，终点为K1268+016.82，总长698 m。主桥桥墩为双肢薄壁墩，主梁单箱单室连续刚构（80 m+125 m+80 m）。先简支后连续T梁引桥，桥墩为三柱式墩，桥台采用重力式桥台。本大桥维修加固工程工期半年，采用半幅封闭、半幅通车的方式进行施工。

2 桥梁主要病害

随着社会经济的持续发展，车流量不断增加，柳州洛维大桥经过近20年的运营，出现了一定程度的病害，直接降低了桥梁的安全性和耐久性。

2.1 桥面及护栏病害

桥面出现多处破损、露筋，部分区域呈现网状裂纹;防撞墙存在多处露筋且锈蚀严重，车辆擦痕较多;伸缩缝均被杂物填塞，部分伸缩缝存在老化、断裂的现象，导致伸缩缝的使用性能和密水性能下降。

2.2 悬吊人行桥锈蚀、破损

悬吊人行桥经多年使用，外露钢结构涂层老化，部分涂层剥落、钢结构锈蚀，两侧栏杆存在损坏、丢失情况，部分吊杆锈蚀严重，对整体结构的安全带来隐患，桥面个别部位存在开裂破损、崩裂等病害。

2.3 主桥刚构箱梁和引桥预应力T梁病害

2.3.1 主桥连续刚构箱梁

（1）主梁边跨内现浇段和腹板内外表面存在增长速度较快的斜裂缝及部分已修补裂缝重新开裂的情况，可见裂缝有不断扩展的趋势。

（2）主梁顶板底面普遍存在较多纵向裂缝，新的裂缝宽度增长速度较快，已补强裂缝存在再次开裂的情况，顶板底面裂缝也有不断扩大的发展趋势，裂缝最大宽度为0.2 mm。

2.3.2 预应力T梁

全桥共有156片T梁，有21条裂缝，其中有11条超限裂缝，均分布于南宁岸侧引桥，且绝大部分超限裂缝位于预应力T梁翼板处。

3 桥梁维修加固措施

3.1 主桥维修加固措施

（1）加设体外纵向预应力钢束加固

在箱梁体内部增加梁体外部纵向成品预应力钢束，降低腹板主拉应力，控制裂缝宽度进一步加大，提高桥梁承载能力，达到公路-Ⅰ级标准，增加桥梁安全储备。

（2）粘贴钢板加固

根据桥梁腹板斜向开裂的发展趋势和分布情况，进行粘贴钢板方案的设计，降低剪应力对桥梁的不利作用。

（3）粘贴碳纤维布加固

主桥箱梁上层顶板裂缝处采取粘贴碳纤维布的方式加固，增加顶板的抗弯性能，防止顶板纵向裂缝继续发展。

3.2 引桥维修加固措施

3.2.1 支座处理

（1）对2013年检测报告中显示存在剪切变形、支座老化、支座开裂的支座，采用实时同步顶升的施工方案更换支座。

（2）对原有支座已腐蚀的钢板进行除锈防腐处理。

（3）对于脱空的支座，先用塞尺量出脱空的尺寸，按厚度尺寸制作不锈钢钢板。将钢板放在垫石上，再放置新支座，并对支座采取固定措施。

3.2.2 桥面划施交通标线

对于装配式T梁，按照常规计算模式，即采用横向分布系数分配后期恒载与活载，分别按边梁和中梁进行计算，原结构边梁承载能力稍显不足，需进行处理。

实际上高速公路上的重车很少有将车轮挨近防撞墙至50 cm距离行驶，即边梁实际上的横向分布系數不大于计算横向分布系数，这也是引桥边梁至今实际病害较少的原因。经过计算分析可知，引桥边梁通过设置交通管制标线以减小边梁的横向分布系数，从而使桥梁边梁受力的分布更加合理。

3.2.3 更换伸缩缝

左幅南宁岸桥台处F160型伸缩缝异型钢翘曲变形压重和个别伸缩缝橡胶条破损，应进行更换伸缩缝和橡胶条。

3.3 其他维修加固措施

3.3.1 裂缝处理

对于混凝土裂缝，根据严重程度，分别采用压浆法和封闭法进行裂缝修补。裂缝修补的方案详见表1。

3.3.2 蜂窝、麻面、空洞的处理

将梁体蜂窝、麻面、空洞周围进行凿毛并清理松散块状物，然后用水洗净晾干，最后使用环氧砂浆填充凝固。

3.3.3 混凝土掉块、露筋（钢板）的处理

把损坏的保护层凿除和洗刷吹净，并对钢筋或钢板上的锈迹进行清除。如桥梁混凝土被损坏的面积不大，使用环氧砂浆修复;如桥梁混凝土被损坏的面积较大，采用钢纤维微膨胀混凝土修复。

4 工程施工质量控制

4.1 施工质量管理

加固工程本身为桥梁修复工程，其工程质量必须得到确保才能达到提高使用寿命的目的。该桥维修加固工程中，整个维修加固工程分别对裂缝处理、钢板粘贴、桥面系、体外预应力等分项工程施工成立QC小组，以预防为主，对工、料、机、法、环全过程进行控制，以确保各个分部分项的工程质量。

4.2 体外预应力施工技术

成品索发生划痕和损伤将会影响其使用寿命，在成品索的装卸和安放的过程中应避免雨淋、就地拖拽和弯折。成品索安放后，需检查其外观是否有损伤，才能使用标定过的张拉设备进行张拉。必须严格按照设计的张拉程序进行张拉，保证成品索张拉力达到设计标准值，并对张拉数值进行准确记录，确保成品索张拉达到设计要求。

洛维大桥体采用成品索作为设施体外纵向预应力的钢束进行加固，其施工流程如图1所示。

4.3 粘贴钢板施工技术

钢板与混凝土的粘贴质量效果，是粘贴钢板进行桥梁维修加固施工的质量控制关健。在进行灌注粘贴钢板加固时，要注意混凝土表面的处理、粘合剂的选择及配比控制，确保灌注质量，保证钢板与混凝土粘贴牢固。粘贴完成后，应检查其有效粘贴面积。若粘贴钢板粘贴空鼓面积>5%，应做剥下处置后再次进行粘贴。其施工流程如图2所示。

4.4 粘贴碳纤维施工技术

碳纤维布和混凝土表面必须紧密粘合，避免混凝土表面的锐利突起物、错位和拐角处形成直角而导致质量缺陷。桥梁梁体混凝土表面没有打磨平整，存在浮尘、松散颗粒等杂物，会严重影响粘贴效果。施工过程中要注意混凝土基面的打磨和找平质量，严格按设计要求对胶液进行调配，确保粘贴质量。其施工流程如图3所示。

4.5 支座更换施工技术

采用整体同步顶升技术，在对支座进行更换或处置施工时，应避免局部应力过大造成梁体损坏。在盖梁侧面设置顶升平台，千斤顶应均匀布置在梁底，并在顶升施工过程中确保油压千斤顶行程同步，并控制其起升高度一致。

5 工程加固效果情况

5.1 工程质量评定

在整个工程的加固施工过程中，完全符合施工技术规范的要求，各个分项工程施工质量均达到标准。按照《公路工程质量检验评定标准》（G F80/1-2017），对分项分部工程和单位工程的施工质量进行评定，评定结果见表2和表3。

5.2 工程加固效果

按照对该桥预定的加固方案和施工质量控制实施完工，根据检测单位在现场对挠度和应变的测试数据表明：梁体上挠趋势和增量与设计理论结果相符;体外索测试合力与张拉设计合力在偏差范围之内;桥梁的主梁、齿板和隔板未发现新增可见裂缝和其他异常情况，取得了预期的加固效果，大幅提高了桥梁的承载能力和使用寿命。

6 结语

目前国内针对桥梁的加固方法与技术方面的实践经验较多，本文从既有单箱式连续刚构桥梁和预应力T梁结构特点出发，通过对柳南高速公路洛维大桥的实际病害进行分析，针对不同病害特点，采取以下不同方法进行处理：在箱梁体内部增加梁体外部纵向成品预应力钢束;在桥梁腹板斜向开裂处粘贴钢板，降低剪应力对桥梁的不利作用;在主桥箱梁顶板裂缝粘贴碳纤维布加固，提升顶板的抗弯性能;在顶板底面根据裂缝宽度选择压浆法或封闭法。并根据实际施工操作流程，提出可操作性强的施工流程和工艺。最后通过相应的工程质量评定方法标准，检验确定实际施工效果。

因此，在实际施工实践中，綜合运用多种桥梁加固方法与技术确实可行，可为类似桥梁施工提供参考。

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[4]GH30-2015，公路养护安全作业规程[S].

[5]GB 5768.4-2009，道路交通标志和标线[S].

[6]G F80/1-2017，公路工程质量检验评定标准[S].

作者简介：赖超华（1986—），工程师，主要从事高速公路运营养护管理工作。