公路桥梁养护及维修加固施工技术研究

刘凤伟

（唐山市交通运输综合行政执法支队，河北唐山 063000）

1 引言

公路是国内交通运输的重要基础设施，公路桥梁日常交通压力较大，长期承受高负荷，较易发生桥梁病害。桥梁病害不仅会缩短桥梁服役周期，降低其交通行驶舒适度，而且较易产生安全隐患，影响运输安全。为此，必须全面分析公路桥梁病害，加强动态监测，及时发现桥梁使用缺陷，科学维修养护。在养护维修中，最常见的措施是加固，加固技术应用的科学性直接影响了施工质量，因此，必须采取有效监管措施，监控施工质量。

2 加固施工技术对公路桥梁养护维修的重要意义

公路是重要的交通运输设施。因为我国国土面积较大，公路网络分布环境复杂，部分公路路段需要跨越河流，所以，在公路网络中许多路段为桥梁路段。公路路桥长期服役，承受着较大的货运压力，在服役周期中桥梁承载日趋加重，导致桥梁病害逐渐发生。桥梁病害是常见安全隐患，为消除隐患和提高桥梁承载性能，必须科学评估病害严重性，采取针对性的处理措施。常见问题之一是结构长期受力导致桥梁梁板发生裂缝，在处理结构裂缝时，主要处理措施是维修梁板，加固梁板结构，通过此种措施提高桥梁承载力。

工程养护维修质量直接影响着交通运输安全。为促进工程具有良好的使用性能，科学延长公路桥梁服役周期，必须加强养护维修，针对性地解决裂缝、路面塌陷等病害。与此同时，应加强日常养护，积极预防病害。在此过程中重点提高公路桥梁结构稳定性，对易锈蚀部件进行防锈蚀处理，改善公路桥梁各环节建设质量，优化工程整体质量。

3 常用公路桥梁加固施工关键技术

3.1 工字钢梁加固施工

目前，公路桥梁主要建设材料是钢筋混凝土，加固该类桥梁时，可使用工字钢提高桥梁结构的稳定性。在加固过程中，需要设置导梁，缩短桥梁结构钢梁悬臂长度，减小桥梁临时墩负荷。通常情况下，导梁长度的两种计算方法为[1]：

对梁部进行加固施工时，必须合理控制导梁长度，以保证钢梁顶推内力维持在科学范围内。设计导梁结构时，通过变刚度设计降低结构自重。使用螺栓连接钢梁和导梁，接头在钢梁侧壁部位，为保证两处结构良好对接，应焊接钢梁内横梁、钢梁侧壁接头，将其焊接为一个整体。分工况计算导梁节点挠度与杆件受力，然后计算临时墩竖向荷载数据及墩顶推设备施顶力，同时监控钢桩水平荷载。维护施工前期，需要设计加固方案，确定倾斜钢梁底与桥墩台承台顶间距，明确高程数据，设置支撑，结合支撑反力情况设计支撑结构。设置支撑横梁时，使用硬橡胶隔开钢梁、支撑横梁，以此保护钢梁防锈层。使用聚四氟乙烯滑板隔开横梁与其支撑结构，调整支撑横梁的位置，保证钢梁处于标准平面。使用升降千斤顶控制支撑横梁高度，以此校正钢梁垂直位置（见图1）。

图 1 工字钢梁加固施工

3.2 CFRP 施工

使用碳纤维布加固可以提高桥梁结构预应力。该加固施工所用材料属于碳纤维增强塑料，简称CFRP。碳纤维布加固为先进的加固方法，该材料的应用优点是耐腐蚀性较强，可操作性强，并且材料使用周期较长。施工前需要先行处理构件表面。CFRP 与常规碳纤维布使用方法相近，此种材料张拉后平直度较高，要求被加固的钢梁表面也比较平直，否则极易导致钢梁与CFRP 粘贴不良。在使用CFRP 前，应先仔细打磨钢梁表面，提高表面平整度，然后实施预应力CFRP 加固施工。打磨完成后，使用丙酮彻底清洗钢梁底部，在梁底表面均匀涂抹CFRP 黏结剂。将CFRP 粘贴在梁底表面并充分张拉，然后分析纤维受力方向，按照此方向按压驱除内部气泡，避免气泡残留，静置0.5 h。静置结束后，在预应力CFRP 表面均匀涂刷专用黏结剂。上述操作完成后，科学养护预应力CFRP 加固部位，养护时间要求不低于72 h[2]。

3.3 更换吊杆施工

桥梁长期服役后吊杆横梁跨中下缘部位较易出现竖向裂缝，吊杆外部PE 套发生老化，导致下锚头发生锈蚀，影响桥梁结构安全性。部分桥梁长期使用后梁板拱圈侧出现纵向裂缝，存在渗水风险。还有部分桥面出现横向裂缝，此种裂缝在桥梁拱脚部位发生频率较高。对于此类病害，在加固施工前应先确定吊杆腐蚀程度。部分桥梁在建设时期受到当时技术限制防锈蚀水平较低，锚头缺少热挤压防护罩，吊杆较易发生锈蚀。通过更换吊杆加固桥梁是比较常见的方法。

4 案例分析

4.1 项目背景

某项目为国道公路桥梁，处于两市交界位置，属于二级公路线路，公路为非收费公路，桥梁交角约为直角，桥梁全长约500 m，宽约9 m。公路桥梁跨越沙河，桥梁结构分现浇钢筋混凝土连续板与双柱式墩台结构，基础为钻孔灌注桩，水泥混凝土桥面。项目设计荷载为汽车-15 级，挂车-80 级，当前服役20 年。桥梁后续改建设计标准为公路-Ⅰ级荷载，洪水频率1/100。桥梁引道全长约480 m，路基宽度为13 m，路面宽度为12 m，路面结构采用细粒、中粒式沥青混凝土、水泥稳定碎石基层、水泥稳定砂砾底基层等。

桥梁建设时期较早，存在裂缝、PE 套老化、锚头锈蚀等问题，桥梁安全性受到影响，裂缝存在渗水问题。裂缝分布于桥面和梁，分为纵向和横向裂缝，并且拱脚部位较多裂缝。桥梁施工时技术水平较低，发生锈蚀，锚头无热挤压防护罩，吊杆锈蚀。此次保养维修目的为根据工程情况评估病害及时更换吊杆，提高结构稳定性。

4.2 加固维修方法

更换吊杆时，应保证施工方案不会破坏桥梁整体性。选用规格匹配、防锈蚀效果较好的吊杆，墩头加工吊杆两端锚头钢丝，并在其外部包裹热挤塑，现场安装吊杆。施工时，在桥梁拱背部位安装三角块作为工作平台，平台上设置临时吊杆，4根/组，吊杆穿透桥面并且兜吊横梁，使用临时吊杆转移原吊杆受力，然后切割处理原吊杆，安装新吊杆。

在桥梁中，受桥梁结构形态影响，上述方案实施难度较大，因此，选择通过桥面纵梁分担法更换吊梁。在桥面两侧分别设置贝雷梁，将贝雷梁作为肩担梁，然后设置精轧螺纹钢筋临时吊杆，4 根/组，穿透桥面，然后兜吊下横梁，转移原吊杆受力至其中两根临时吊杆上，割除原吊杆，替换为新吊杆。

桥底水深较浅、净空较低时，可在桥底建设施工平台。不符合此条件时，可使用移动吊篮移动小车，使用水泥块配重，配重安全系数应不低于1.5。平台架设方法为，移动小车挑梁伸出桥外，挑梁端挂吊篮，施工时在桥面横梁部位固定吊篮。施工过程中需要向前移动吊篮，撤出吊篮上人员后，通过牵引移动小车，调整吊篮位置，再次固定后方可承载人员继续施工[3]。

分析桥梁体系受力，确定吊杆承载力。靠近行车道部位桥面位置安装贝雷梁两组，4 根/组，加强贝雷梁上桁杆与下桁杆，降低挠度，在两根相邻横梁上方使用枕木垫设贝雷梁两端，横梁旁侧桥面开凿孔洞，作为临时吊杆穿孔，临时吊杆下部架设横梁平台，平台上放置油压千斤顶。更换吊杆的施工顺序是先更换中间部位最长束吊杆，以最长束吊杆为起点，依次向两侧施工。横梁两侧分别设有油压千斤顶，两个千斤顶同时起升，卸载原吊杆荷载，施工过程中监控桥面标高与横梁变化，避免因为顶升施工造成新裂缝，观察横梁与临时吊杆受力状态，临时系统受力正常，割除原吊杆。在割除原吊杆时，应记录桥面标高动态变化，记录贝雷梁挠度，以及千斤顶顶升力。根据上述数据指导后续吊杆拆除过程。

拆除原吊杆后，清理锚孔中堵塞的混凝土等杂质，清除孔内预埋钢管、锚垫板锈迹，规范涂漆。使用起重机吊装新吊杆，吊装方法为以拱圈上部锚孔为通道穿吊绳辅助吊杆一端，吊装车辆卷扬操作沿锚孔吊升吊杆，垂直起吊后，沿桥面锚孔向下穿吊杆下锚头，使用螺母固定锚头，顺序为先上后下。吊杆穿入锚孔时，应牢固绑扎吊点，保证吊杆不会发生脱落或者磕碰损伤，促进建材使用安全和施工人员安全。穿杆入孔时，应使用麻布围垫锚孔入口部位，以保证穿杆入孔时PE 护套不会发生损伤。应采用垂直入孔的方法，控制入孔速度，平稳入孔，避免磨损锚头螺纹。

5 结语

综上所述，应用先进技术可消除或缓解公路桥梁病害。在实际施工中，应全面、具体地分析公路桥梁当前存在的问题，从问题出发制订养护维修方案，通过更换吊杆、使用CFRP 进行加固处理以及工字钢使用等，合理抬高结构稳定性，改善公路桥梁荷载强度。养护维修公路桥梁可以延长桥梁寿命，针对性消除桥梁病害，延长桥梁服务周期。加固施工可以有效增强桥梁结构稳定性，提高桥梁承载力。使用工字钢、CFRP 加固和替换吊杆加固是常用加固手段，在进行加固施工时，应加强技术控制和安全管理，保证安全施工，科学改善桥梁结构稳定性与使用状态。