城市桥梁维修加固施工技术研究

李广良

（广州公路工程集团有限公司，广东 广州 510000）

0 引言

城市桥梁是城市交通运输体系重要组成部分，在综合运输功能提升、城市发展促进、城市文化内涵深化、行政效率提高等多个方面发挥着至关重要的作用。因此，加强城市桥梁建设，保障城市桥梁稳定与安全运行具有非常重要的现实意义。城市桥梁长期运营过程中，易受多种因素影响出现裂缝、露筋等病害，影响桥梁功能发挥，增加桥梁运行风险。维修加固施工是解决城市桥梁病害，延长桥梁使用寿命，减少桥梁运营风险的重要路径。这就需要相关部门以及工作人员全面掌握与合理使用城市桥梁维修加固施工技术。以下是依托某城市桥梁维修加固工程案例，对城市桥梁维修加固施工技术应用的探究，意在抛砖引玉。

1 工程概况

某城市桥梁全长超过5800m，桥梁总面积超过51000m2，桥面净宽10～15m，主要由人行道、隧道、匝道、桥桩、主线桥等构成。该城市桥梁运行时间较长，承载能力已经大幅度下降，且运营期间受多种因素影响出现裂缝、锈胀露筋等病害。为提高城市桥梁运营安全性、可靠性，延长城市桥梁使用寿命，对该城市桥梁实施维修加固处理。经过为期1 年的维修加固，该桥梁使用功能有效恢复，整体荷载水平大幅度提高。

2 主要病害

城市桥梁运行过程中容易受城市桥梁设计施工因素、城市桥梁运营时间因素、城市桥梁日常检修因素、气候因素、荷载因素等影响出现各种病害，降低城市桥梁质量。对城市桥梁病害进行归结，发现裂缝、锈胀露筋、渗水泛碱是最常见的病害，严重影响城市桥梁使用功能、结构稳定性、运营安全性[1]。相关工作人员在对该城市桥梁进行系统检查时，确定桥梁病害情况，如表1 所示。

表1 城市桥梁主要病害

3 维修加固施工技术及其应用要点分析

城市桥梁维修加固是一项系统且复杂的工程。在实践操作过程中不仅需要做好各种前期准备工作，也需要立足城市桥梁维修加固要求，结合工程项目实际情况，综合考虑各种因素，科学与合理选用施工技术。依托该工程项目与相关经验总结，提出如下维修加固施工要点。

3.1 强化城市桥梁状态检测

状态检测是城市桥梁维修加固施工基础环节。通过状态检测，相关工作人员能够系统掌握城市桥梁真实情况，为维修加固工程目标制定、方案规划、施工技术选用、施工质量管理等工作开展提供准确、全面依据，保证维修加固工程顺利开展与成功完成。通常情况下，在状态检测前，需要做好各项准备工作：

一是收集城市桥梁工程资料，详细了解城市桥梁设计信息、施工信息、运营信息等，掌握城市桥梁核心数据。

二是了解城市桥梁状态检测相关要求，严格按照其规定、要求、标准准备状态检测工具，确定状态检测指标，合理选择状态检测控制截面等。

三是利用科学技术，建立城市桥梁有限元模型，通过有限元仿真分析了解城市桥梁力学情况，以便为荷载试验方案设计提供参考依据，保证试验指标参数确定合理。

目前，在城市桥梁状态检测过程中，荷载试验包括静载试验与动载试验两项内容，前者能够准确获得桥梁挠度、桥梁弯矩等信息，后者能够准确获得桥梁振动参数[2]。该工程项目静载试验应变校验系数、挠度校验系数均＞0.5%，符合相关规定，说明静载试验结果较为准确。根据静载试验结果，即加载时测试点弯矩＞4600kN·m，加载时测试点挠度＞4.99mm，桥梁结构残余应变范围1.5%～2.8%Hz。该工程项目动载试验结果显示，加载车车速≤30km/h 时，桥梁结构基频为（7.00±0.03）Hz；加载车车速＞30km/h 时，桥梁结构基频为（6.50±0.35）Hz；刹车试验冲击系数维持在0.11～0.19 范围内，未超过0.30。由荷载试验结果可知，该桥梁承载水平符合相关规定，但由于该桥梁技术要求较高，运行时间较长，承载能力恶化系数超过0.10，且缺陷检查（直观观察、桥梁结构无损探测检查等）发现多处病害，所以需要对该桥梁进行维修加固。

3.2 确定维修加固施工思路

按照“消除城市桥梁病害”“恢复城市桥梁施工功能”“提高城市桥梁承载能力”“延长城市桥梁使用寿命”等原则，编制科学、合理的城市桥梁维修加固方案。在该工程项目中，根据桥梁实际情况，联系以往施工经验，提出如下维修加固目标与施工思路：

第一，维修加固后城市桥梁恢复最初设计荷载等级；最大限度地提升城市桥梁稳定性、可靠性、牢固性、耐久性、舒适性；保证各项维修加固施工质量优良率不低于95%。

第二，维修加固施工过程中，最大程度地减少施工对城市桥梁使用的影响，保证城市桥梁各项功能有效发挥，尤其是交通功能。

第三，维修加固设计与施工过程中，综合考虑建筑与城市环境的关系，适当提高维修加固后桥梁观感，保证桥梁与周围建筑、自然环境协调统一。

第四，根据裂缝宽度以及所在位置合理选用处理办法。通常桥台裂缝宽度＜0.15mm 时，环氧树脂胶泥封堵法能够满足裂缝处理需求；桥台裂缝宽度≥0.15mm 时，压力注浆法具有较强优势。

第五，根据锈胀露筋情况，可联合使用粘贴钢板、混凝土重新浇筑、粘贴碳纤维等方法处理。

第六，关于渗水泛碱以及其他桥梁病害，需要具体问题具体分析。相关人员能够根据分析结果，灵活应用环氧砂浆涂抹法、桥面重新铺装法、植筋法、横梁截面增加法等处理病害。

3.3 精选维修加固施工技术，加强质量控制力度

该工程项目施工期间主要应用技术有环氧树脂胶泥封堵、压力注浆法、粘贴钢板、粘贴碳纤维、植筋、阻锈试剂涂抹等。

3.3.1 环氧树脂胶泥封堵与压力注浆

该工程项目中对于混凝土破损区域以及细小裂缝设计采用环氧树脂胶泥封堵工艺进行维修，对于大裂缝设计采用压力注浆法进行维修。破损与裂缝维修过程中需要注意以下几点：

一是相关工作人员通过系统检测，将破损位置与小裂缝所在位置准确标出，并利用裂缝表面处理工具（如毛刷）清理破损与小裂缝表面及其周边区域的尘土、杂物、浮皮等；二是由专业人员根据维修需求合理配置环氧树脂胶，并严格按照相关规定，于混凝土破损位置涂抹环氧树脂胶，风干后常规养护；三是由工作人员沿着裂缝方向0.2～0.3cm 擦洗，待裂缝表面干燥后利用配置好的材料进行封堵；四是如果裂缝宽度超过0.15mm，则在擦洗干燥后，合理安装注浆嘴、灌浆泵，通常情况下裂缝宽度在1mm 以内时，灌浆泵间距控制在350～500mm 之间，当裂缝宽度超过1mm时，灌浆泵间距控制在500～1000mm 之间；五是在裂缝两侧涂抹2 次环氧树脂基液，封闭裂缝，压力试漏结果显示合格后，进行灌浆操作，严格控制灌浆压力、进胶速度、灌注时间等参数（工艺流程见图1）[3]。

图1 裂缝压力注浆施工工艺流程见图

3.3.2 钢板与碳纤维粘贴

粘贴钢板与粘贴碳纤维是当前城市桥梁加固常用手段，二者原理基本相同，即根据城市桥梁加固需求，在混凝土表面合理粘贴钢板或碳纤维，以提高公路桥梁承载能力，增加公路桥梁稳固性与耐久性。粘贴钢板工艺技术的优点在于对城市桥梁外观影响较小，施工操作较为简单，施工速度较快；缺点在于钢板自重较大，贴合要求较高，如处理不当容易出现钢板脱落问题，降低加固效果。粘贴碳纤维工艺技术的优点在于碳纤维质量轻，耐腐蚀性强，抗拉强度高；缺点在于耐火性差。采用有限元模型对粘贴钢板与粘贴碳纤维工艺技术应用效果进行分析，发现两种工艺技术均能够满足该工程项目加固需求，粘贴钢板工艺技术应用下该工程项目加固的改善幅度在30%～70%之间，粘贴碳纤维工艺技术应用下该工程项目加固的改善幅度在64%～80%之间。在应用这两种工艺技术进行施工时，需要注意以下几点：其一，对残存、破损、锈胀露筋的混凝土表面进行有效清理；其二，利用环氧树脂材料处理施工范围内部裂缝；其三，磨平混凝土表面，提高施工位置平整高度；其四，根据施工位置具体情况，确定钢板或碳纤维尺寸；其五，钢板或碳纤维质量检查达标后，合理涂抹粘贴剂，并进行粘贴操作；其六，精细化处理搭接位置、拐角位置，保证工艺技术应用精准、到位、达标。

3.3.3 植筋

植筋技术是城市桥梁常用加固技术，主要是指通过适当增加钢筋的方式，提高桥梁结构承载能力，满足城市桥梁维修加固需求。施工人员在应用该技术时，需要注意以下几点：一是按照施工设计图纸准标出钻孔位置精；二是利用专业钻孔工具对施工位置混凝土体进行钻孔操作，严格控制钻孔位置与深度；三是检查钻孔质量，待质量达标后彻底清理孔道内部灰尘、碎屑等，并利用工业酒精擦洗孔道，待孔道干燥后，临时封闭孔口；四是由专业人员配置植筋胶，并按照相关要求向孔道内部规范注射植筋胶，通常最佳注射量为孔深的2/3；五是借助植筋枪向孔道内部插入钢筋，精准控制钢筋插入位置、速度、深度、垂直度[4]。

3.3.4 阻锈试剂涂抹

外露钢筋多伴有锈蚀问题，所以在维修加固施工过程中需要做好除锈工作。目前，较为常见的除锈方法是涂抹阻锈试剂。该技术应用过程中应注意以下几点：一是确定钢筋锈蚀位置，清理表面杂物；二是合理选择阻锈试剂，通常情况下，以多功能渗透性阻锈剂为主；三是采用分层涂抹方式施工，涂抹次数通常为（4±1）次，每次涂抹剂量控制在0.4kg/m2左右；四是根据相关规定要求阻锈试剂渗透深度不低于混凝土保护厚度的0.3cm；五是阻锈试剂涂抹期间，为减少其对施工人员身体健康的影响，需要在施工前做好个人安全防护工作，如配套防护手套、防护口罩等。

施工技术应用期间，除把控施工技术应用要点，强化施工现场细节管理外，也应做好组织管理、制度建立、材料管控、进程监督等工作，以便进一步提升施工质量，保证施工技术应用作用有效发挥。

4 结语

城市桥梁维修加固是一项较为复杂的工作，尤其是一些病害较为多样且复杂的城市桥梁。为保证城市桥梁稳定、安全、长久运营，相关部门以及工作人员需要高度重视城市桥梁维修加固，能够在工程实践中应用状态检测技术全面掌握桥梁现状问题，应用维修加固施工技术处理桥梁病害，切实恢复桥梁施工功能，提高桥梁通行舒适度、稳定性、可靠性。值得注意的是，在维修加固施工技术应用过程中，应注重施工技术应用质量控制，最大程度地发挥施工技术优势，有效规避维修加固施工质量问题。