某大桥加固方案及施工技术分析

彭志球

（湖南省益阳公路桥梁建设有限责任公司）

0 引言

随着我国经济的高速发展，交通发展迅猛。但很多桥梁由于设计理念落后、执行标准较低、施工技术等因素影响，使用过程中出现了不同程度的病害现象，对桥梁的承载能力和行车稳定性造成了不良影响。为保证桥梁能满足当下和未来一段时间的交通需求，需对目前病害集中或者承载能力不足的老旧桥梁进行维修、加固，全面提升老旧桥梁承载能力和整体质量。

1 工程概况

1.1 原设计标准

某大桥主桥为(32+2×50+32)m变截面预应力连续箱梁桥。原设计技术标准：公路二级；设计速度：80km/h；桥面宽度：18.5m；桥上纵坡：≤2.5%；设计洪水频率百年一遇；通航等级：Ⅵ-（2）级。

1.2 改造后的设计标准

公路等级：城市主干道；设计荷载：汽车荷载按城市A级车道荷载计算；桥面宽度：18.5m；改建后分幅如下：2.25m(人行道)+2m（非机动车道）+13.75m(机动车道)+0.5m（中央分隔带护栏）。

2 技术状况检测评定主要结论与建议

2.1 技术状况检测评定结论

⑴西引桥（1#跨）上部结构20m装配式后张预应力简支空心板技术状况评分为75分；东引桥（6～12#跨）上部结构7×20m装配式后张预应力简支空心板各跨技术状况评分均为75分。

东、西引桥各跨上部结构技术状况为3类，已出现轻度功能性病害。

东、西引桥各跨上部结构主要问题为：混凝土中钢筋的实测保护层厚度小于设计值。

⑵主桥2～5#跨上部结构连续箱梁技术状况评分依次为40分、47分、45分和75分。

主桥2#跨、3#跨、4#跨各跨上部结构存在严重缺损，达到了中等功能性级别病害；5#跨上部结构的损害程度，处于轻度功能性病害状态，基本能满足使用功能。

主桥2～5#跨上部结构技术状况的主要问题为：2#跨及4#跨底板底有蜂窝麻面与空洞等外观缺陷；各跨均存在不同程度裂纹，最大宽度0.1～0.5mm不等，大部分裂纹最大宽度超过0.2mm。

⑶0#台顶、3#墩顶、6#墩顶及8#墩顶支座构件技术状况评分均为65分。

该4处支座构件技术状况为3类，对支座构件承载能力产生轻微影响，尚能使用。

⑷2#墩盖梁技术状况评分为75分。

结构技术状况为3类，对构件承载能力产生轻微影响。

⑸全桥除上述问题外。其它主要构件技术状况为1类,功能完好。

2.2 项目建设建议

⑴引桥部分上部装配式后张预应力简支空心板横向剪力不足，参考现行公路桥梁加固设计规范，可采用加强桥面横向剪力的方法加固。

⑵主桥变截面预应力混凝土连续箱梁刚度不足、抗弯承载能力不足且梁顶、底板出现开裂，结合公路桥梁加固技术要求和设计规范，可采用施加体外预应力、增大截面及粘贴纤维复合材料等方法作为该大桥加固方法。

⑶对梁底微小裂缝采用压力灌注方案。

⑷主桥经加固后，建议进行静载试验以验证加固效果。

3 加固设计方案

3.1 主桥上部构造加固方案

⑴裂缝加固方案：对裂缝宽度小于0.1mm的裂缝病害，通过环氧胶泥表面封闭的方案进行加固；对于裂缝宽度大于0.1mm的裂缝病害，通过壁可法结构胶灌缝的方案进行加固。

⑵砼剥落、露筋处治：将已经剥落、开裂混凝土凿除，根据凿除情况开凿沟槽，使用环氧砂浆修补。

⑶50m预应力混凝土连续梁局部补强：50m预应力混凝土连续梁底板横向裂缝、腹板裂缝中≥0.15mm的，在灌注裂缝后，采用粘贴钢板条进行补强，钢板垂直裂缝方向布置，见图1。钢板厚6mm，宽6㎝，长1m，用螺栓固定，螺栓的间距为30cm；当腹板裂缝较密集或形成裂缝群时，应视实际情况加长钢板条，钢板条长度超出外侧裂缝50cm，多条裂缝共用长钢板条，以免钢板条重叠在一起；当多条裂缝沿腹板高度平行布置时，也应加长钢板条，使其沿裂缝垂直方向贯穿所有裂缝。

图1 粘贴钢板条补强方案图

⑷50m预应力混凝土连续梁预应力体外索加固：考虑大桥荷载等级由公路Ⅱ升级到城A及顶底板与腹板裂缝等因素，采用增加体外预应力束的方法来增强箱梁的抗弯与抗剪承载力。体外预应力采用钢束12ФS15.2，张拉力取标准强度的65%（σK=1209MPa），为2017kN。

3.2 引桥上部构造加固方案

⑴空心板局部补强：考虑大桥荷载等级由公路Ⅱ升级到城A及裂缝等因素，在每块空心板底板两侧各黏贴一条80×6mm的通长钢板条以提高20m空心板承载能力。20m空心板底板、腹板裂缝中≥0.15mm的，在灌注裂缝后，采用粘贴钢板条进行补强，钢板垂直裂缝方向布置；钢板厚6mm、宽6cm、长1m，用螺栓固定，螺栓的间距为30cm。

⑵针对引桥上部装配式简支空心板横向剪力不足的问题，采用增加体外预应力束的方法，在每幅桥跨中设置6根横向预应力钢束来增强空心板横向受力性能，见图2,锚固系统见图3。

图2 空心板横向体外预应力加固方案

图3 空心板横向体外预应力钢束锚固系统

⑶空心板桥铰缝的处理方案：本次加固设计将大桥引桥部分已失效的铰缝采用高压水清除全部填料，对清除完毕的铰缝使用JN-G拼梁结构灌缝胶灌封，然后使用HPM-G聚合物改性水泥注浆料，灌注铰缝上部，复原其传递横向剪力的能力。

3.3 下部构造加固方案

⑴桥墩加固方案：大桥荷载等级由公路Ⅱ升级到A，使用年限过长，墩身有裂缝，在墩柱距离地面5～10m范围内粘贴碳纤维布以提高其承载力。碳纤维布采用CFS-300-50，间距15cm。

⑵桩基加固方案：荷载加大后桩基承载能力和刚度需要提高。对沉降较为严重的桥墩基础采用灌浆C30提高其承载能力。

⑶盖梁加固方案：在盖梁两侧各加宽25cmC40混凝土。

4 加固维修施工技术

4.1 砼龟裂、剥落、露筋处理

清除表层松散砼，外露钢筋除锈；凿除砼表面已经剥落、开裂的部分，需修补的范围凿出沟槽；用环氧砂浆或环氧砼修补。

4.2 壁可法裂缝灌注技术要点

表面处理：采用砂轮机、钢丝刷等打磨工具，对混凝土表面进行充分的打磨、清理；

注入座的粘结：结合所处理缝隙的缝宽和缝深，按30～40cm间距合理布置注入座；

裂缝密封：使用BL-SEAL沿缝一次性涂抹，密封宽度5㎝；

密封材料的固化：涂刷完成后自然硬化；

注入材料的固化：灌注完成后10～24h自然固化，可通过按压注入管掌握固化程度。

4.3 压力注胶粘贴钢板补强技术要点

准备好脚手架、打磨设备、钻孔设备、灌浆设备、配胶用具等；

根据膨胀螺丝规格，使用钻孔设备在钢板上钻孔；

根据灌浆嘴口径，合理确定注胶孔孔径；

将钻孔完成的钢板稳固在螺栓上，拧紧螺母固定；

在螺栓孔周围设置合理厚度的垫片，控制注胶厚度；

边向注胶孔中注入B5-C胶液，边用橡皮锤敲击钢板，判定注入程度和注入情况；

注胶作业完成后，在胶体固化之前，应检查是否漏胶，防止出现脱胶现象；

在常温（25℃）环境下，一般固化时间不宜少于3天；

压力注胶粘钢施工后，钢板表面进行防腐处理，可外刷环氧砂浆防腐。

4.4 体外预应力束加固技术要点

在开凿开裂、剥落混凝土表面时，应使用小锤，轻轻凿击，凿除面凿击完成后，应清刷干净；

在进行种植锚筋孔钻工序时,应避免对箱梁造成损伤；

如果发生普通钢筋与预应力钢束位置相碰的情况，应根据实际情况，合理挪动普通钢筋位置；

为有效降低施工荷载，施工过程中使用的混凝土全部通过箱梁体外拌和及泵送供给；

为保护锚具，避免锈蚀，锚具表面需进行镀锌处理，锚具区需注入非凝结性的抗腐蚀保护性化合物；

按照技术规范，对钢绞线进行抽检，确保强度符合设计要求；

混凝土浇筑完成后，应按要求进行养护，待强度达到设计强度的90%，可进行下一工序；

张拉预应力束施作阶段，每次进行张拉，都需进行完整记录。

5 结论

大桥加固后，经检测验证,各项指标均达到标准要求，加固效果良好，可为类似工程提供参考。