高速公路橋梁加固施工技術與質量控制

  20世紀80年代以后，隨著中國國民經濟迅猛發展，中國的高速公路鋼橋和公鐵兩用鋼橋也進入了快速發展時期，并且在結構形式、材料及加工制作、施工架設方面有所開拓和創新。隨著材質（主要是高強度鋼材和各種耐候鋼）的提高以及焊接工藝和高強度螺栓連接的不斷完善，受力件能優越、制作架設容易的箱形截面梁得到大力發展。鋼橋突顯出大跨、輕質、高強、美觀、施工快速等特點。
　1、高速公路橋梁加固的原因
　　1.1橋面不平、不潔
　　由于缺乏經常性的維修養護，在車輛輪胎的不斷作用下，許多橋梁的橋面板易產生破壞，特別對于已使用數十年以上的橋梁，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處的填縫材料，由于缺乏養護而產生脫落，且遭受車輛的磨耗，從而出現較大溝槽，這是引起跳車的主要原因。
　　當車輛經過跳車處時，即會引起臨近梁段的嚴重振動，從而增加構件的疲勞。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在護輪帶下積存垃圾、泥土污物，形成三角形硬塊，造成泄水孔被堵塞，下雨時橋面產生積水，車輛過橋時
　　泥水飛濺，影響通行能力。
　　1.2橋面欄桿破損、不完整
　　橋面欄桿損壞后，沒有及時維修恢復，在許多失養的高速公路線上都能看到。造成橋面欄桿局部損壞的原因，絕大多數是機動車交通事故造成的，部分是因為車輛上載有長大笨重的貨物在橋上行駛時不慎碰壞的，少數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。
　　1.3橋頭產生跳車
　　由于橋頭引道高填土產生不均勻沉降，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，產生輕微或嚴重跳車。橋頭跳車不但影響車速，降低行車質量，而且也會影響橋梁使用壽命，嚴重的跳車甚至導致汽車彈簧鋼板折斷。
　　1.4橋梁構件小的損壞未及時維修
　　橋梁在交付使用后出現的空洞、裂縫、沉陷、變位等毛病在日常維修養護中缺乏經常查與及時修補，致使鋼筋銹蝕，小裂縫發展成大裂縫，活動支座失去活動能力，混凝土脫落等。對橋梁下部的墩臺、錐坡、護岸，上部構件的背面極少巡視查看，因此問題不能及時發現，汛期抗洪能力極差，易遭到水毀，所以有的橋梁“小病不治釀成大病”。
　　1.5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。位于城鎮郊區和工廠附近的橋梁，由于排放大量生活污水和工業廢水，使橋孔淤塞更為嚴重。
　　1.6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，標準較低，橋面窄小。在高速公路的維修改建中，往往路面拓寬，而橋梁沒有相應拓寬改建，形成“瓶頸”，既影響通過能力，又增加行車的危險性。
　2、高速公路橋梁上部結構的加固方法
　　2.1橋面補強層加固法
　　在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿陳舊橋面，使加鋪層與原有主梁形成整體，增大主梁有效高度，提高抗壓截面強度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁承載力的目的。
　　2.2增大截面和配筋加固法
　　當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是增大梁底面或側面的尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。
　　2.3錨噴混凝土加固法
　　借助高速噴射機械，將新混凝土混合材料連續地噴射到已錨鋼筋網的受噴面上，凝結硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面，增加補強鋼筋，加強結構的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。
　　2.4粘貼鋼板加固法
　　粘貼鋼板加固混凝土技術是一項新型的結構加固技術，該技術基本不改變原結構的尺寸，具有施工簡單、技術可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優點。粘貼鋼板加固法是采用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結構受拉面或其他薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結構形成整體，以提高構件的抗彎、抗剪能力，提高原結構的剛度，限制裂縫的開展，改善鋼筋與混凝土的應力狀態。當粘貼鋼板擬提高梁的抗彎強度時，鋼板粘貼在梁的底面。此時將鋼板和混凝土作為整體考慮，對鋼板與混凝土的局部剪切強度進行控制設計；當擬提高梁的抗剪強度時，鋼板可粘貼在構件側面，并與原構件內抗剪鋼筋方向一致。粘貼鋼板補強加固的合理設計應控制在鋼板發生屈服之前，以保證混凝土不出現剪切破壞。
　3、高速橋梁下部結構的加固方法
　　3.1擴大基礎加固法
　　擴大橋梁基礎底面積的加固方法，稱為擴大基礎加固法。此法適用于基礎承載力不足或基礎埋深太淺，又是磚石或混凝土剛性實體式的情況。擴大基礎底面積應由地基強度驗算確定。當地基強度滿足要求而缺陷僅僅表現為不均勻沉降變形過大時，采用擴大基礎底面積的方法加固，主要由地基變形計算來加以選定。
　　3.2增補樁基加固法
　　當橋梁墩臺基底下有軟臥層，墩臺發生沉陷，或墩臺采用樁基礎，而樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發生傾斜，這些病害都直接影響橋梁結構的正常使用和服務年限。對此，采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種加固法是在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預制樁擴大原承臺，以此提高基礎的承載力，增強基礎的穩定性。
　　3.3鋼筋混凝土套箍或護套加固法轉
當橋梁墩臺由于基礎埋置深度不夠，或因施工質量控制不嚴等原因，導致墩臺開裂破損時，有時會出現貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。加固時，一般在墩身上、中、下分設三道圍帶，其間距應中大致相當于橋墩側面的寬度。每個圍帶的寬度根據裂縫的情況和大小而定，一般約為墩臺高度的1/10，厚度采用10～20cm。當墩臺損壞嚴重，如有嚴重裂縫及大面積表面破損是、風化和剝落時，則可采用圍繞整個墩臺設置鋼筋混凝土護套的方法進行加固。
　　3.4橋臺新建輔助擋土墻加固法
　　由于橋臺臺背水平土壓力過大，引起橋臺傾斜，應設法采取平衡橋臺后壁土壓力的處理方法，在臺背之后加建一擋墻，以抵御過大的壓力。
　　3.5墩臺拓寬法
　　利用舊橋基礎，加寬墩臺蓋梁挑出的懸臂部分，以便安裝加寬的上部結構，此種情況只加寬墩臺上部的蓋梁，墩臺身和基礎則不需加固。采用此法加寬墩臺時，舊橋墩臺基礎必須完好、穩定，且需經過承載力驗算后才能采用。否則，應在老橋的墩臺旁重新澆筑拓寬部分的墩臺及基礎。
　　由于橋梁維修加固工作是一項新出現的技術，許多施工工藝是全新的，因此，其工藝的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必須經過反復的科學試驗和實踐論證且需經受時間的考驗。只有在車輛的反復作用下，才能充分驗證是否獲得了預期成效。通過大量實踐，進一步探求其規律，為改進新工藝奠定基礎。