淺議公路橋梁施工與加固
2015-04-01
60年代中期，懸臂施工的方法從鋼橋施工引入到預(yù)應(yīng)力混凝土橋施工以后，擺脫了建造預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋只能采用預(yù)制裝配和在支架上現(xiàn)澆施工的單一局面，促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展，相繼有預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋、連續(xù)梁橋、斜拉橋等結(jié)構(gòu)如雨后春筍般地在全國各地出現(xiàn)，從而使預(yù)應(yīng)力混凝土橋成為我國橋梁工程的主要類型。橋梁的其他施工方法，如轉(zhuǎn)體法、頂推法、逐孔施工法、橫移及浮運(yùn)法等都在70年代中得到應(yīng)用。90年代以來，我國的交通事業(yè)和橋梁建設(shè)出現(xiàn)了一個全新的時期，突出體現(xiàn)在高速公路建設(shè)和國道系統(tǒng)的暢通以及橋梁技術(shù)、橋型、跨越能力和施工管理水平的升華。
一、橋梁基礎(chǔ)施工和上部結(jié)構(gòu)施工
1、橋梁基礎(chǔ)施工
橋梁基礎(chǔ)工程發(fā)展到今天，己經(jīng)不受水文、地質(zhì)條件的控制，所重視的是工程結(jié)構(gòu)本身和經(jīng)濟(jì)效益。目前國內(nèi)己經(jīng)擁有了合符我國國清的一整套施工工藝及相應(yīng)的設(shè)備，而特大橋梁基礎(chǔ)已經(jīng)向“組合基礎(chǔ)”發(fā)展。擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基和沉井在各自的發(fā)展中又彼此“聯(lián)合”。這種聯(lián)合就是根據(jù)不同的水文、地質(zhì)來發(fā)揮各類型式的特點(diǎn)而組成的一個整體，故出現(xiàn)了很多基礎(chǔ)形式。
橋梁基礎(chǔ)工程由于在地面以下或在水中，涉及水和巖土的問題，從而增加了它的復(fù)雜程度，使橋梁基礎(chǔ)的施工無法采用統(tǒng)一的模式。但是根據(jù)橋梁基礎(chǔ)工程的形式大致可以歸納為擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁和管樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)和組合基礎(chǔ)幾大類。
2、橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工
橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工方法，70年代以后隨著預(yù)應(yīng)力混凝土的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)得到了迅速發(fā)展，并發(fā)生了重大的變革。在鋼筋混凝土橋梁的時代，可以說主要是現(xiàn)場澆注的施工方法。由于橋梁類型增加與跨徑增大，構(gòu)件生產(chǎn)的預(yù)制化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步、機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，由此而引起施工方法的進(jìn)步和發(fā)展，形成了多種多樣的施工方法。主要有：就地澆注法；預(yù)制安裝法；懸臂施工法；轉(zhuǎn)體施工法；頂推法施工；移動模架逐孔施工法；橫移法施工；提升與浮運(yùn)施工。
二、公路橋梁加固的原因及重要性
1)橋面不平、不潔。由于缺乏經(jīng)常性的維修養(yǎng)護(hù)，在車輛輪胎的不斷作用下，許多橋梁的橋面板易產(chǎn)生破壞，特別對于已使用數(shù)十年以上的橋梁，或用瀝青材料鋪裝的橋面最易遭到損壞。橋面不平整對行車的影響，輕則使行車有輕微顛簸，重則產(chǎn)生跳車，以至不得不低速行駛。在簡支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點(diǎn)處的填縫材料，由于缺乏養(yǎng)護(hù)而產(chǎn)生脫落，且遭受車輛的磨耗，從而出現(xiàn)較大溝槽，這是引起跳車的主要原因。
當(dāng)車輛經(jīng)過跳車處時，即會引起臨近梁段的嚴(yán)重振動，從而增加構(gòu)件的疲勞。若對此不加以改善，勢必將縮短橋梁的使用壽命。橋面上因長期無人清掃、整理，橋面不清潔，泄水孔堵塞，這一問題在許多中、小型橋梁中普遍存在。橋面上不清潔往往體現(xiàn)在護(hù)輪帶下積存垃圾、泥土污物，形成三角形硬塊，造成泄水孔被堵塞，下雨時橋面產(chǎn)生積水，車輛過橋時泥水飛濺，影響通行能力。
2)橋面欄桿破損、不完整。橋面欄桿損壞后，沒有及時維修恢復(fù)，在許多失養(yǎng)的公路線上都能看到。造成橋面欄桿局部損壞的原因，絕大多數(shù)是機(jī)動車交通事故造成的，部分是因?yàn)檐囕v上載有長大笨重的貨物在橋上行駛時不慎碰壞的，少數(shù)是人為碰損或盜竊所致。橋梁欄桿損壞，如不及時修整，不但影響美觀，更重要的是使橋上交通缺乏安全感。
3)橋頭產(chǎn)生跳車。由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降，致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適，從而使車輛駛過橋頭時，產(chǎn)生輕微或嚴(yán)重跳車。橋頭跳車不但影響車速，降低行車質(zhì)量，而且也會影響橋梁使用壽命，嚴(yán)重的跳車甚至導(dǎo)致汽車彈簧鋼板折斷。
5)橋孔通水不暢，通航凈空不足。不少中小橋的橋孔水流不暢，橋孔附近河床淤塞。位于城鎮(zhèn)郊區(qū)和工廠附近的橋梁，由于排放大量生活污水和工業(yè)廢水，使橋孔淤塞更為嚴(yán)重。
6)路寬橋窄，形成“瓶頸”，影響通過能力。許多橋梁由于建造年限較長，標(biāo)準(zhǔn)較低，橋面窄小。在公路的維修改建中，往往路面拓寬，而橋梁沒有相應(yīng)拓寬改建，形成“瓶頸”，既影響通過能力，又增加行車的危險性。
在公路橋梁使用期間內(nèi)，任何橋梁都會成為舊橋。早期修建的橋梁，由于當(dāng)時人們對鋪裝功能、病害認(rèn)識有限，往往存在配筋偏小，鋼筋直徑過細(xì)，鋪裝與承載構(gòu)件的界面連續(xù)不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產(chǎn)品，不僅受自然環(huán)境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等)，而且還受到使用環(huán)境的影響，難以避免產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。這使橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)、加固、改造已成為必然。
從經(jīng)濟(jì)上分析，橋梁加固可以節(jié)省大量投資，收到良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)和拓寬措施，不僅可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費(fèi)用；而且對現(xiàn)有交通運(yùn)輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成，早期設(shè)計(jì)施工的高速公的橋梁在長期大交通量、重荷載的運(yùn)營情況下大部分出現(xiàn)了病害;同時也恢復(fù)和提高了舊橋的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，滿足現(xiàn)代化交通運(yùn)輸?shù)男枨?。同時橋梁的改造和加固，不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務(wù)水平，而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患。
三、公路橋梁加固的方法
1、橋面鋪裝加固法
局部修復(fù)鑿補(bǔ)法。將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛，深度以使骨料露出為準(zhǔn);用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕，涂刷上同標(biāo)號的水泥砂漿(或其他粘結(jié)材料)，最后在橋梁承載能力容許范圍內(nèi)，鋪筑一層1～5cm厚的水泥混凝土鋪裝層。 重新澆筑混凝土面板。橋面板的破裂和其他損壞特別嚴(yán)重，混凝土質(zhì)量或施工狀況特別不良，且無適用的修補(bǔ)方法時，就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施，施工時，將原有的行車道鋪裝全部拆除，再將行車道表面清掃干凈，必要時鋪入適量短鋼筋，配置上1～2層鋼筋網(wǎng)，澆筑整體化混凝土。 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法。即在舊有橋面上，重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層，此方法既修補(bǔ)已出現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗彎能力，改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布，從而提高橋梁的承載能力。
2、加大截面加固法
外包混凝土加固法，是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方式:一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長，加固后的建筑物凈空有一定減小。
3、粘貼碳纖維增強(qiáng)塑料加固法
采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面，碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。此法幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結(jié)構(gòu)幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其方向性也可以靈活掌握。
4、灌縫膠灌注法
當(dāng)梁體變形及裂縫嚴(yán)重，承載能力下降。當(dāng)梁體存在嚴(yán)重變形和裂縫，應(yīng)加強(qiáng)橋梁觀測及試驗(yàn)檢測，分析原因，制定加固處理方對承載能力、剛度不足的梁體，首選用灌縫膠灌注處理裂縫，采用種植或粘貼鋼筋加固法、新澆注混凝土增大梁體截面加固法、粘貼鋼板法、粘貼碳纖維加固法、體外預(yù)應(yīng)力加固法等方案進(jìn)行進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，提高梁體的抗彎承載力。
