城市危桥加固改造措施研究

2021-04-10

工程技术研究 2021年8期

广东省建筑科学研究院集团股份有限公司，广东广州 510500

随着我国经济的快速发展、汽车保有量的增加，以及交通物流的发展，城市交通压力越来越大，城市桥梁所承担的通行量呈几何倍数增加。目前有相当数量的城市桥梁不能满足正常使用需求，被定义为危桥。城市危桥的加固改造工作变得越来越重要。

特大桥、大桥、重要中桥设计使用年限为100年，中桥、重要小桥设计使用年限为50年，小桥设计使用年限为30年[1]。由此可见，建造于20世纪70年代至90年代的中桥、小桥已经接近设计使用年限。由于受建造年代的设计标准、建设管理水平、施工过程质量控制、原材料检验等方面因素的影响，存在裂缝、露筋、结构变形等病害的桥梁不能及时得到养护维修，加上超重超载车辆通行、风吹日晒雨淋、河流冲刷和水汽侵蚀、长年累月的荷载反复作用等，必然使桥梁承载能力受到严重考验，桥梁运行存在较大的安全隐患。对于一些病害较严重的桥梁或经检测、评估鉴定为危桥的桥梁，急需进行加固改造。危桥加固改造应有完整且具体的改造措施，首先需要根据桥梁受损严重程度对桥梁进行鉴定，对有重要加固改造价值的危桥进行可行性研究，并对设计、施工、监理、监测等阶段重要事项进行规范性要求，最后进行项目验收。

1 可行性研究

（1）对于技术复杂、对当地交通和环境影响较大或投资规模较大（1000万元以上）的危桥加固改造项目，应开展可行性研究。危桥加固改造可行性研究应委托具有市政公用工程咨询资质证书或市政工程设计资质证书的第三方机构承担。项目负责人应具备高级工程师及以上职称，其余技术人员均应具备桥梁专业背景和助理级及以上职称。

（2）危桥加固改造可行性研究报告应对项目建设的必要性、项目建设条件、桥梁病害现状、加固改造方案、环境影响评价、社会评价、投资估算、建设安排等内容进行论证。加固改造方案比选中，应综合考虑经济性、技术性以及社会影响因素，综合比较技术方案中结构计算分析难易程度及准确性、构造措施合理性、施工难度、工艺成熟度、质量和工期等因素。同时需要考虑施工作业对交通安全、结构安全的影响程度以及加固改造后结构耐久性等方面的影响。

（3）对于经济效益落后、维修不经济合理的危桥，应采用拆除方式；对于基础、墩台及上部结构均有缺陷和变位的危桥，也宜采用拆除方式。一般来说，符合下列条件之一时，优先选用维修方案：①桥梁经维修后，其结构性能、承载能力以及加固技术的耐久性都能达到使用要求[2]。②桥梁下部结构有足够的承载能力，能满足上部结构加固后桥梁自重和通行荷载增加对基础的要求。如果基础承载能力不足，则应先采取措施加固下部结构。③加固尽量节省材料、费用和时间，在分析经济效益时，应包含拆除重建或因加固维修而中断交通所造成的经济损失。一般情况下，加固维修比拆除重建节省费用在60%以上才认为是经济的、有价值的。

（4）对于技术复杂、难度大的项目，可针对第三方机构出具的危桥加固改造可行性研究报告组织召开专家评审会，对加固改造方案、投资估算和建设安排等内容进行评审验收。原则上，专家组成员不宜少于5人，且职称均应在高级及以上。

（5）在危桥加固改造可行性研究报告通过地区主管部门验收后，地区主管部门应及时制订危桥加固改造计划、编制资金申请报告，并将相应资料归档。

2 危桥加固改造的一般规定

（1）危桥为处于危险状态，不能达到通行安全和结构安全要求的桥梁。为确保城市桥梁发挥固有的使用功能作用，对于危桥，地区主管部门应及时采取有效的加固改造措施。加固改造措施包括拆除工程和维修工程。

（2）对于需拆除的危桥，存在一定的拆除风险，且施工安全要求高，因此应本着“安全第一、施工有序、平衡对称、化整为零、逆向施工”的原则，确保拆除工作安全、快捷。对于需进行维修的危桥，应根据桥梁加固工程的共性，结合具体桥梁的特殊性，采用、探索和总结切实可行的加固方法[3]。对于技术难度大、结构复杂的桥梁加固改造工程，应开展安全风险评估，制订应急预案。

（3）桥梁采取加固改造措施期间，应提前做好各项社会公告和设置限行交通管制，减少社会影响。加固改造完工后，应及时上报地区主管部门批复设计文件并组织交（竣）工验收，除了加固改造的特大桥、大桥，其余危桥加固改造工程可视具体情况将交工验收和竣工验收合并进行。桥梁竣工验收后，地区主管部门应在1个月内将危桥加固改造工程的相关技术资料进行归档，归档资料应能真实反映危桥加固改造情况和加固后评价情况。

3 设计阶段的危桥加固改造

（1）危桥加固改造设计应根据隐患排查与专项评估结果、可行性研究报告（如有），由具有相应设计资质的单位制订确实可行且经济有效的设计方案。Ⅰ级危桥及Ⅱ级危桥中的特大桥和大桥的加固改造设计应由具有市政工程甲级设计资质的单位承担，项目负责人应具备高级工程师及以上职称；其他危桥可由具有市政工程丙级设计资质及以上资质的单位承担，项目负责人应具备工程师及以上职称。

（2）在设计阶段，危桥加固改造措施应满足下列要求：①对于已进行可行性研究的，或中、小桥的加固改造工程，且工程投资额在500万元以下的项目，可采用一阶段施工图设计。②对于未开展可行性研究的大桥、特大桥以及Ⅰ级危桥的维修工程，可采用方案设计和施工图设计两阶段设计。方案设计时应至少提供两个维修方案，供专家论证，择优选择实施方案。

（3）危桥维修工程还应满足下列要求：①一般采用减轻恒载、加固临时杆件、提供补充杆件、改善原结构受力体系等方式来提高桥梁承载能力[4]；对原设计不符合现道路通行荷载要求的桥梁，亦可采用扩建技术来提高承受荷载的能力。②危桥加固的设计荷载不得低于原设计荷载等级，原设计荷载等级低于城-B级的，原则上以城-B级或以上荷载等级为标准设计。③加固的桥梁结构及其防护设施应符合现行行业标准《城市桥梁设计规范（2019年版）》（CJJ 11—2011）和《城市桥梁结构加固技术规程》（CJJ/T 239—2016）的规定。

4 施工阶段的危桥加固改造

（1）危桥加固改造施工难度大、施工空间限制较多、施工危险性大，施工作业应尽量降低对当地交通、环境和社会的影响，并按有关规定制订应急预案、提前做好各项社会公告和设置限行交通管制措施。其中，交通管制措施应征求辖区公安机关交通管理部门意见。

（2）危桥加固改造施工主要包括危桥拆除工程、特大桥和大桥的维修工程、中桥和Ⅰ等养护小桥维修工程、其他桥梁维修工程，施工单位应具备桥梁工程专业承包资质，项目经理应具有工程管理工作经历或具备高、中级职称。

（3）危桥加固改造措施实施前，施工单位必须制订施工组织设计或专项施工方案，具体应满足以下要求：①危桥拆除工程应制订切实可行的专项施工方案，明确施工作业所需机械设备及被拆除物的倒运地点等。②危桥维修工程应按施工图设计文件和技术规范要求编制施工组织设计，其中应包括编制说明、危桥概况、施工准备、施工总体策划、施工组织机构、加固施工方案、交通组织方案、资金计划、总进度计划及进度图、质量管理和质量保证体系、安全生产、环境保护、职业健康等。③危桥加固改造工程施工前，应进行施工技术交底。

（4）进行危桥加固改造工程施工作业时，应加强施工安全管理，严格按现行行业标准《市政工程施工安全检查标准》（CJJ/T 275—2018）的规定执行，防止安全事故发生。

（5）进行危桥加固改造工程施工作业时，应加强工程质量管理，严格按设计文件和现行相关技术规范要求施工，对于重要工序和有特殊工艺要求的工序，应认真分析研究确定施工方法、工艺流程及控制措施，施工中做到认真细致，严格控制施工质量[5]。

（6）危桥拆除工程施工作业还应满足以下要求：①拆除前，应对附挂在桥梁外侧的管道进行迁改，并探明地下各种管线和构筑物，避免在拆除施工中破坏地下不明管线或其他构筑物。②危桥拆除时应要求施工单位建立健全施工现场管理规章制度和成立安全领导小组，安全责任落实到人。③危桥拆除时应要求施工单位对整个施工范围进行全封闭施工，危桥两端施工现场应采用防护网彻底封闭，外围所有通行路口宜采用封闭式围挡或砌筑式围挡封闭，禁止车辆及行人通行。

（7）危桥维修工程是对既有结构进行补强的工作，施工作业应满足以下要求：①施工前，施工单位应对桥梁的病害进行复查，并将复查结果通知有关单位。在桥梁加固施工过程中，应加强观测与检查，及时反馈信息，指导施工。②危桥加固使用的材料应具有国家相关管理部门认定的产品性能检测报告和产品合格证，其物理力学性能指标应满足设计要求。加固用的材料检验应依据国家及行业现行有关标准执行。③施工前，应对施工现场、机具设备及安全防护设施进行全面检查。其中，用于桥梁试验与检测的各类仪器设备应进行标定，桥梁加固设备应按要求校验，确认符合安全要求后方可施工[6]。④高空作业所需支架、平台在安装前应认真进行详细的验算，保证其稳定性和安全性，安装时应配置安全网，确保施工人员及行人安全。⑤全体施工人员应挂牌施工，并戴安全帽，闲杂人员不得进入施工现场，高空作业人员必须系安全带、挂安全绳、穿胶底鞋[7]。⑥加固用树脂类化学材料的保管应是密封储存，远离电气设备及火源，避免阳光直接照射，并采取可靠的防护措施。使用场所应采取必要措施保护，保持良好通风，且现场施工人员应采取相应的劳动保护措施[8]。⑦要加强对施工现场电气设备及电力线路的检查，保证电力线路完好，电气设备绝缘良好。各种电动机械应接地，并配有专用开关，加漏电保护器。⑧施工现场应有防火设施和灭火器材，要防止电焊火花溅落到易燃物料上。⑨施工现场要加强交通管制，设立明显的警示标志。对于施工中通行的桥梁，应安排专人进行指挥和管制交通，确保行人和行车安全。⑩加固维修桥梁的质量检验与验收应符合设计文件和现行行业标准《城市桥梁结构加固技术规程》（CJJ/T 239—2016）的规定。

5 监理咨询

（1）对于规模较大的危桥维修工程应开展监理咨询，危桥加固改造工程监理咨询必须由具有相应监理资质的单位承担。

（2）根据现行国家标准《建设工程监理规范》（GB/T 50319—2013），地区主管部门应规范施工监理程序，要求监理单位加强对施工现场、施工工艺的质量和安全管理，严把材料入场关、施工工序关，确保工程质量。主要包括以下内容：①按规程规定，对施工现场质量管理进行检查。②组织编制施工质量验收项目划分表，设定工程质量控制点。③组织施工单位制订详细规范的施工组织设计，在施工路段两端设置明显的施工标志、安全标志，做好作业现场的管理工作，保证施工车辆、人员和过往车辆的安全。④要求施工单位严格按规定建立安全保障体系，制订安全应急预案，确保施工安全。⑤对进场的工程材料、设备、构配件的质量进行检查验收及原材料复检的见证取样[9]。⑥编制监理日志，记录施工质量问题及处理台账。⑦审查施工单位的分部工程验收和竣工申请，组织分部工程验收，组织编写工程质量评估报告，参与工程竣工验收。

6 项目监测

（1）进行危桥加固改造工程施工时应对关键部位的施工进行动态监测，以便指导下一步施工，且及时有效地评估结构的安全性，预测结构的性能变化，并对突发事件进行预警[10]。

（2）危桥拆除工程施工过程中，为保证结构的稳定性，使变形和内力始终处于安全范围内，必须加强安全监控。特别是大跨径拱桥和特殊结构桥梁，宜在监测设备安装到位后再进行拆除施工。

（3）危桥拆除工程的监测内容如下：①对结构裂缝进行观测，测定开裂荷载、位置，描述裂缝的发展和分布以及裂缝的宽度。当裂缝过宽时，应该及时示警，以免发生危险。②对主拱肋和主梁控制断面应力应变进行监控观测。选择结构控制断面（如最不利受力截面、施工质量差或出现裂缝处、易于观测的位置）布设测点，及时确定主拱肋或主梁应力应变是否超限，从而得知主拱肋或主梁的安全状况。③对关键断面的几何（变形）进行监控。在主梁跨中，3/4截面和桥墩台上布设测点，直观掌握全桥整体受力状况，为桥梁安全拆除提供预警。④当桥梁采取横向限位支架等临时支撑措施时，确保桥梁拆除过程中不发生失稳现象，应对支架的变形、位移以及支架基础的沉陷等进行观测，如发现超过允许值的变形、变位，应及时采取措施处理，以免造成隐患。

（4）危桥维修工程施工监控应按现行国家标准《建筑与桥梁结构监测技术规范》（GB 50982—2014）的有关规定执行，主要包括以下内容：①扩大基础施工加固期间，应对梁桥的墩台、拱桥的拱脚、斜拉桥或悬索桥的桥墩和索塔的沉降、倾斜进行监测，可对基础筏板的应力、钻孔桩和钢管桩的桩顶反力、基底土分担荷载的比例进行监测。②监测的关键构件及其关键部位宜包括特征位置构件、吊杆或吊索、斜拉索、主缆。③对复杂支架、扣塔及吊塔施工过程中的主要临时设施应进行应变监测。④顶推施工期间监测应将临时结构纳入主体结构监测体系，顶推过程中应对主体结构及顶推临时结构的力学参数、几何参数及顶推速度进行监测。⑤顶升施工期间应对顶升速度、同步性和被顶升结构的稳定性进行监测，并根据顶升过程结构的受力特性确定变形和应变测点。