危桥下部结构加固方法解析

王成伟

(兰州新区现代农业投资集团有限公司，甘肃 兰州 730300)

自改革开放以来，我国不断加强公路桥梁建设，取得了巨大的成就，为经济的发展提供了极大的支持。但随着时代的发展，当前我国很多桥梁因为使用年份、施工材质以及施工技术等多方面因素的影响，逐渐成为危桥。这些危桥在使用过程中，极易发生垮塌事故，造成车辆和人员的重大伤亡。例如：2021年3月，江苏省丹阳市导墅镇老黄捻桥东侧边垮发生了坍塌事故，直接导致2人死亡、3人受伤，造成的影响十分恶劣。因此，我们一定要重视危桥的检测和维修加固，采取先进的施工技术对其进行加固处理。

1 危桥及其成因分析

危桥是指桥梁在经过了较长时间的使用后，其主体结构逐渐被破坏，或者是存在着一些严重的缺陷，导致其存在着严重的安全隐患问题，不能满足安全通车通行的需要。在长期应用消耗的情况下，桥梁主体结构受到一定程度的损耗与破坏，或者出现问题使其没能达到车辆正常通行的标准，因此对车辆通行安全造成安全隐患。桥梁加固是从桥梁承载能力的角度进行分析，并对桥梁进行处理，从而提高桥梁的承载能力，经过危桥加固处理后恢复桥梁原有的承载能力，达到车辆正常通行的标准。在我国交通基础建设事业中，桥梁是其重要的组成部分，对桥梁所在地的经济、科技、文化以及社会发展起着十分重要的作用[1]。危桥的存在不但对经济发展带来了危害，同时还对城市的面貌和文明造成了巨大的影响。在进行危桥加固前需要做好相关准备工作，查阅危桥的地质钻探勘察资料、施工图纸、施工记录、原设计的荷载标准及基础埋置深度等。在现场对危桥下部结构的完整程度进行勘察，测量平面几何尺寸的变形情况，掌握裂缝位置及具体尺寸，在条件允许的情况下需要对危桥进行桥梁荷载实验，掌握桥梁当前的承载能力。而导致其出现的原因，大致可分为如下几种。

首先是桥梁存在着“老龄化”现象。根据相关调查数据显示，当前我国各地约有三分之一的桥梁都是上世纪五十年代到七十年代之间建成的，经过半个多世纪的运行，这些桥梁大都到了使用年限，加之长期以来部分农村地区，特别是林区地段的桥梁存在着较为严重的超负荷运转现象，历史欠帐多，导致当前这些地区的桥梁存在着较为严重的病害问题，成为了危桥。

其次是部分桥梁在设计时存在着设计缺陷。在不同的时代,受当时技术发展的局限，在设计和施工方面存在着一定的缺陷。例如，上世纪五、六十年代时修建的桥梁大都为少筋混凝土桥。到了八十年代，大都是预应力混凝土斜拉桥、中承式及下承式的吊杆拱桥。九十年代，又出现了大量的钢筋混凝土和预应力混凝土的中、小跨径桥梁。这些不同形式的桥梁，有的存在着构造、结构体系以及施工工艺方面的缺陷，有的在设计方面并不成熟，还有的存在着 耐久性设计问题以及施工质量的情况，因此逐渐成为了危桥。

再次是超限超载车辆通行的影响。上世纪九十年代，我国加快了城市化建设步伐，公路运输行业获得了快速发展，同时汽车工业也快速发展，交通流量迅速增长。与此同时，我国取消了二级公路及以下收费路的收费站，大量超限超载的车辆纷纷“回归”到普通的干线公路以及农村公路上，导致这些路段的桥梁经常出现超限超载的车辆通行情况，病害问题日益严重，危桥数量急剧增多。

最后是后期养护工作不到位。从上世纪改革开放开始，我国十分重视公路交通体系的建设，大量的资金和技术力量都集中在高等级公路的建设方面，往往忽略了后期的养护工作，甚至还存在着“养路不养桥”的错误观念。这种不良倾向，导致很多地方的桥梁因缺乏有效的养护而逐渐老化，存在着严重的病害问题，成为了危桥。

2 危桥下部结构加固的流程

基于上述原因，危桥加固已经成为我国未来较长时间内要面临的问题。而危桥加固与普通的桥梁维修养护又不一样，属于两个概念。因为桥梁维修养护工作是在正常的状态下，对桥梁进行小规模的预防性的维修养护处理，而桥梁加固则是从桥梁的承载受力方面对其进行分析并处理的。在对危桥进行加固处理时，施工的流程为：危桥检测→评估→选择加固方案→施工并进行检测。其中危桥检测是全面了解要加固桥梁的实际情况，广泛搜集相关的资料，并借助适宜的仪器设备，采集危桥的各方面参数，为危桥级别的确定及后续施工方案的选择奠定基础。而危桥评价则是根据收集的资料及检测的结果，对该桥梁的使用性能、价值以及承载力进行评估。在合理评估的基础上，就可以选择危桥加固的方案。在这一环节，需要严格遵循“安全性”“合理性”“可行性”和“经济性”的原则，选择最优的加固方案，设计完加固方案后，就可以开展加固施工，并对施工质量进行检测[2]。

2.1 危桥检测

为了确保危桥的加固水平，需要对危桥进行有效的检测工作，并结合危桥的相关数据信息，制定合理的危桥检测方案。从而保证危桥的工作质量，避免后续应用中危桥的安全风险。具体的检测中，首先要做好人员与设备的安排，确保检测由相应的工作人员进行，并配合合理的检测设备。检测时，还要出具相应的检测结果数据，由工作人员对危桥的级别进行界定。

2.2 危桥的评价

在经过有效的检测之后，能够获取危桥的相应数据，在得到这些数据后，需要由工作人员结合这些数据，对危桥进行评价。具体的评价过程中，要对危桥的承载力、性能和利用价值等进行综合评价。另外，还要对危桥的关键部位进行分析，观察关键部位是否合格，如果存在病害，则要对病害进行分析、判断病害是否会影响桥梁的安全，是否会导致安全事故。结合检测得到的数据，对桥梁可能发生的意外事故进行研究，判断意外事故的发生概率。之后，再对事故进行分析，并做好相应的预防措施，旨在提升桥梁的安全系数，降低风险。

2.3 合理的加固方案选择

经过有效的检测和评估，已经确认了桥梁的状态，并需要进行有效的加固作业。为了确保加固的效果，则要对桥梁的加固方案进行研究，并对加固方案的可靠性、安全性和可行性等进行综合分析，确保方案的选择合理，避免方案选择不合理导致加固效果不够理想的问题。如下图1所示，为某工程的危桥加固图。

图1 某桥梁工程加固的方式

2.4 加固施工与加固后的检测

在选定加固方案后，则要进行有效的加固施工，实际的加固过程中，要做好技术交底，确保相关工作人员，明确加固的方案，并且能够在施工过程中，按照加固的方案进行。除此之外，还要实施合理的质量控制，选择质量合乎要求的材料，确保加固的质量。另外，加固作业之前，还要对施工设备进行检查，确保设备能处于正常的工作状态，降低安全隐患。最后，施工之后需要实施有效的加固后监测。主要是对施工后的部分进行检测，例如，施工中使用了混凝土施工技术，所以检测的主要目标就是混凝土，对混凝土进行检测，确认混凝土的配合比符合要求，再对混凝土强度和硬度进行检测，确保满足施工需求，最终保证加固施工的质量，避免加固无法满足施工需求的问题。

3 危桥下部结构加固常用的方法

下部结构加固法是对危桥进行加固处理时常用的方法之一。在实际运用中，主要是针对还可以正常使用，只是桥梁棱体破坏导致的主动土压力主要由原桥台承担，而在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力则由框架结构承担。针对这样的桥梁，采用下部结构加固处理的措施，工作量相对较少，又不影响桥梁的正常使用。在对危桥进行下部结构加固时，施工的方法主要包括如下几种。

3.1 扩大基础加固法

扩大基础加固法主要用于桥梁基础较浅的危桥，这种浅基础的危桥，因为自身基础埋置较浅，在长期受河水冲刷下而逐渐被掏空，桥梁的引道也因为河水改道受到一定的冲刷，致使桥台基础被冲空而导致引道毁损。此外，也可能是因为桥梁的局部地基存在着软弱地基问题，导致桥台出现了不均匀的沉降现象，甚至引发桥台开裂的问题。针对这些病害问题，在运用扩大基础加固法时，首先应在上游河床上建立丁坝，同时使用浆砌片石的方式对河床进行铺砌，并对桥台基础用木桩进行加固处理。在此基础上，加强对地基强度的验算，合理确定桥梁基础扩大的底面积，进而按照施工计划进行加固施工[3]。

3.2 增补桩基加固法

在对危桥进行加固处理时，如果该桥梁的墩台基底存在着软卧层，导致墩台出现沉陷现象，应使用增补桩基加固法进行加固处理。在具体操作中，主要是在桩式基础的周围增加钻孔桩，以有效提升基础的承载力，确保墩台基础的稳定[4]。

3.3 钢筋混凝土框架加固法

钢筋混凝土框架加固法主要是针对危桥墩台进行加固。在实际操作中，施工人员应在桥台位置处凿出牛腿位置，对于支撑梁、牛腿以及横系梁而言，都可以通过浇筑混凝土使其形成平面支撑框架，从而对墩台进行加固，提升桥梁的使用性能及年限。

3.4 钢筋混凝土套箍加固法

钢筋混凝土套箍加固法也是对危桥墩台进行加固的方法，但常用于墩台埋深较浅，或者是施工质量存在一定问题的危桥当中。因为这些危桥的桥台往往存在着贯通裂缝，墩台也存在着开裂的问题。因此，需要采用该方法予以加固。

3.5 高压旋喷注浆加固法

高压旋喷注浆加固法也是一种常用的加固方法。在具体运用中，施工人员应借助钻机，将注浆管钻入到注浆的位置，一边以高压流形式注入浆液，一边旋转并不断向上提升，从而对土体造成冲击破坏，并促使浆液与被打散的土层充分混合，待浆液凝固，就能形成强度较高且抗渗能力较强的固结体，从而有效加固地基[5]。

3.6 粘贴钢板加固法与碳纤维加固法

粘贴钢板加固法与碳纤维加固法也是对桥梁墩台进行加固改造的有效方法。其中，碳纤维加固法主要是在桥梁墩台表面利用高性能粘结剂粘贴高纤维布来增强构件的承载力，从而实现加固补强的目标。而粘贴钢板加固法，则是对钢筋混凝土桥梁的受力表面粘贴钢板，让其与结构物共同受力，从而提高梁的承载能力[6]。在对桥梁墩台进行改造时可以应用粘贴钢板加固法、碳纤维加固法，以此增加墩台的硬度，使墩台的抗弯力、抗剪力增强。粘贴钢板加固方法是将钢板用粘贴剂粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉边缘或薄弱之处，从而与结构物构成同一整体，以此提高桥梁的承载能力。如果应用锚栓将钢板固定在桥梁上，则被称为锚栓钢板法。此时，可以选择厚度较大的钢板，将钢板固定在受拉混凝土表面，能够增加混凝土结构的硬度，避免产生裂缝。在施工时，可以根据设计要求对钢板进行裁剪，有效提高粘贴钢板构件的抗弯、抗压及抗剪性能，如果受力不均匀，混凝土中也会出现应力集中的现象。此外，此种方法施工相对简单，施工周期较短，不会影响到外部结构，加固费用相对较低，缺点在于粘贴剂的质量以及耐久性对加固效果产生直接影响。粘贴碳纤维加固技术是应用高性能的粘结剂，将碳纤维布粘贴在量体结构物的表面，在增加结构卸载时二者共同作用能够提高构件的承载力，以此达到加固的作用。纤维复合材料的力学特点是应力应变量不受限制，由于碳纤维本身具有高强度、耐腐蚀、质量轻等物理性能优势，并且施工周期短、速度快、粘贴质量控制性强，因此在危桥加固操作时是一项非常理想的方法。材料碳纤维加固法中粘贴材料的性能决定了碳纤维与混凝土能否共同发挥作用，因此要保证粘结材料具备足够的强度与硬度，保证碳纤维与混凝土之间剪力的传递，同时达到理想的韧性，不会受混凝土开裂影响而造成粘结受影响。

4 结 语

总而言之，对危桥进行加固维修是一项比较复杂且系统的工作，对于不同类型桥梁的下部结构病害，施工企业应对其加强检测，合理进行危桥评估，科学选择下部结构加固的方案，然后进行施工并进行检测，以保证加固的效果，恢复并提升桥梁的安全性能。