公路桥梁养护与维修加固施工关键技术分析

孙俊杰

（浙江省交通集团高速公路杭州南管理中心，浙江杭州 311217）

0 引言

公路桥梁是我国重要的交通基础设施，由于新时代社会发展的需要，公路桥梁的数量也在逐年攀升，在一定程度上对公路桥梁的养护与维修技术提出挑战。桥梁作为交通体系中发挥关键作用的元素，其质量会直接影响整个体系的安全运行。如果桥梁因为内外在因素受到损伤，会导致运力下降，甚至造成运输体系就此中断。本文采用多样化的施工处理技术，研究了如何构建更加稳定、全面的桥梁加固方法。

1 公路桥梁主要病害成因分析

桥梁预制搭板普遍存在锈迹、纵向裂缝、网裂等病害问题，部分预制搭板出现锈涨露筋，搭板开裂导致桥面铺装产生反射裂缝，进而发展为搭板漏水甚至桥面板穿孔。微小裂缝、破损露筋是桥梁常规非结构性病害，混凝土施工质量、后期养护、钢筋保护层偏薄、混凝土碳化等问题均可能导致混凝土开裂、破损，致使钢筋露筋、锈蚀影响结构耐久性[1]。

桥面板作为后期现浇构件，整体性差且承载能力不足，在后期高负荷工作中，损伤累积并不断发育，直至破损。作为重要的受力构件，桥面板在病害发展后产生较大隐患，一般需要进行拆除重建。拆除桥面板需要采用满堂支架、安全挡板及尼龙编织布搭设混凝土拆除临时防护支架，以确保拆除过程中工字梁的安全和稳定，拆除桥面板时，原梁体顶面钢筋及悬臂板钢筋均应保留[2]。

桥台存在竖向裂缝，部分桥梁翼板与盖梁存在渗水、破损、锈胀、露筋问题，且结构局部破损、锈胀露筋为主要病害。桥梁结构存在混凝土破损、露筋、锈胀将引起保护层碳化剥落，使钢筋直接与大气接触，进一步加剧病害扩大。为减慢外界的腐蚀介质对混凝土、钢筋的侵蚀作用，保障结构的耐久性，需要及时处治混凝土结构裂缝。

支座脱空情况在装配式多支座桥梁中经常发生。支座采用球冠板式橡胶支座，伸缩缝处支座采用相应滑动支座。主要受横向荷载分布不均匀及构件老化速率不一致等因素影响，横向各支座应力应变响应不一致，导致部分支座提前破坏，反力向剩余支座转移，导致支座陆续脱空变形[3]。

2 公路桥梁养护与维修加固施工关键技术

根据桥梁检测结果及对病害原因的分析，对已发育的病害分别处治。结合桥梁结构特点、场地条件，采取科学、经济、高效的维修加固措施，分析缺陷发育机制，遵循动态设计的思路，提出整体维修和局部加固的技术思路[4]。

2.1 放样定位及锚点定位

分析公路桥梁养护与维修加固施工关键技术前，需要先进行放样定位及锚点定位。在公路桥梁的裂缝处设置一个滑块垫板，为放样定位创造加固条件。根据设计图纸，以垫板和锚固作为公路桥梁的加固底座，确定锚点的加固位置，在核心处设置放样装置，安装多杆螺栓。为确保锚固点放样的承压能力，结合承压面积设定对应的承压节点。在锚固点侧方处关联斜筋，以纵轴线作为基准进行双向放样处理。此时，桥梁的承压面积为初始的承压标准并未发生变化，结合承压需求对加固单元的锚固点高度进行调整。当斜筋和桥梁处于垂直状态时，需要对锚固点上方梁顶、梁端进行双向加固处理，利用凿岩机在锚点处进行打孔处理，重复清理后完成放样定位及锚点定位的处理[5]。

2.2 双向预应力技术完成加固张拉

在完成放样定位及锚点定位后，采用双向预应力技术完成加固张拉。加固张拉在桥梁工程的建设中十分关键，对公路桥梁的主承重效果有直接影响。可以先进行预应力设定，具体如表1所示。

表1 不同范围内预应力控制表

根据表1可以完成对不同范围内预应力的控制与设定，营造相应的维护加固环境。在初始的张拉范围内，需要双向水平筋和斜筋对支柱进行固定并关联，扩大实际双向张拉范围，以此增加加固效果，在提升安全系数的同时完成预期的维护加固目标。

2.3 压浆转向二次加固

采用压浆转向的方式实现二次加固。公路桥梁的维护和加固具有一定的不稳定性，由于重叠处理导致需要进行二次加固，以此避免关联问题的出现[7]。压浆作业是在张拉完成后十分重要的一个环节，主要是对加固后的承压平面进行平衡处理，将侧向的钢筋及垂直钢筋平整化，结合张拉效果及预应力变化，设定初始的压浆面积。具体压浆施工流程如图1所示。

图1 压浆施工流程图

根据图1可以完成对压浆转向的施工操作，再结合上述定位区域，调整加固锚点的单元距离，二次扩大加固范围。随着预应力和张拉力的变化，经过维护、加固后的公路桥梁承载能力得到了极大提升。

2.4 SRAP层级维护加固

SRAP技术（Supplemental Remedial Action Plan）是一种采用SR加固材料（镀锌软钢丝束）和AP多功能复合干砂浆（氧化铝多糖聚合物水泥砂浆）对混凝土结构进行体外配筋的综合加固技术。其作为一种有黏结体外预应力的加固技术，在体外预应力加固的基础上发展而来。基本原理是采用“荷载平衡法”，即通过预应力平衡多种原因引起的构件荷载，抵消一些不应出现的应力应变，最终达到对桥梁加固的目的。在完成对压浆转向二次加固的操作之后，以预应力导入为先决条件，利用高黏性的AP树脂砂浆对公路桥梁进行防腐防水处理，对桥梁加固的位置施加预应力，此时界面的张拉承载力达到极限值，在上述基础上再施加关联墙以强化维护效果[8]。

3 实例分析

3.1 K公路桥梁工程现状

本次主要对K公路桥梁的不同路段进行测试，分别将其划定为测试路段1～5。设定的测试路段均在相同的环境下进行。由于K工程的建设位置较高，大型的机械设备在应用时较为困难，在维护时还发现了较多的问题和缺陷，包括路面裂缝、桥梁下沉、路面不平整等，如图2所示。

图2 K公路桥梁缺陷图示

由图2可知，K公路桥梁由于多年的使用及外部因素的影响，使公路桥梁已经不具备原本的承载能力，具有一定的安全隐患。

3.2 关键施工技术分析

经过上述对K公路桥梁工程施工现状的分析后，结合桥梁的实际情况以及维护加固需求，进行更加具体的技术处理。考虑受外部因素的影响，需要先测定桥梁的实时承载力，通过对节点刚度、开裂程度、受力性能等方面的对比分析，给出不同情况下适宜采用的节点形式，分析桥梁初始受力状态、混凝土浇筑质量及收缩对节点刚度的影响，最终计算出承载极限值，具体如公式1所示：

式（1）中：K为承载极限值；d为变动系数；a为称重加固范围；s为权重极值。通过上述计算，最终可以得出实际的承载极限值。根据数值设定极限承载范围，结合预设的标准，采用预应力加固技术构建整体的加固结构，具体的加固流程如图3所示。

图3 预应力加固施工流程图

根据图3，结合预应力技术可以建立预应力加固结构，更改调整核心加固节点的单元承重比值，在初始的承重标准内，为确保最终加固结果的稳定性和可靠性，需要增加桥梁维护的面积，测定最终的加固张拉系数，如公式2所示：

式（2）中：M为加固张拉系数；R为上锚固点数量；f为预应力应变差值。通过上述计算，最终得出实际的加固张拉系数。经过上述测定以及相关技术的辅助处理，最终得出实例分析结果如表2所示。

表2 K公路桥梁工程维护加固技术应用效果

根据表2可以完成对公路桥梁工程维护加固技术应用效果的分析与研究。经过对5个小组的测定，发现K公路桥梁的实际承重能力逐渐增大，表明其维护与加固的效果更好，具有实际的应用价值。

3.2.1 附属设施的维修加固

对立柱不完善的桥梁栏杆进行修补或更换防撞墙，如果伸缩缝在大跨度桥梁中损坏，用GQF-F（茂乐接头）代替，存在的问题是：由于桥梁的防排水设施过多，导致水流受阻，雨水沿桥顶板裂缝渗入下层，造成内部钢架腐蚀。应调整排水系统的高度和长度，以疏通堵塞的排水孔，及时更换重压和老化的轴承。

3.2.2 墩台的维修加固

墩台断裂或其他更为严重的结构破坏，普通的加固技术并不适用。加固维修过程中要求将原有构件拆除更换，实施局部或整体的结构改造。搭设临时支架时，对桥体下部构件进行对点式支撑。一旦桥梁梁体中出现了钢筋外露的现象，首先要清除锈蚀钢筋，然后将钢筋进行修复；如果要实现桥面的抬升，当主梁承载力符合要求时，需在原有基础上适当增加铺装层的厚度。

3.2.3 单板受力的维修加固

单板受力主要表现为铰缝混凝土剪切破坏或混凝土松散脱落，致使桥面铺装层产生不规则的纵向裂缝，甚至形成破损碎裂带，在两侧空心板之间形成高差，引起板底的开裂变形。维修方法为先凿除混凝土铺装及铰缝混凝土，必要时更换梁板，在边梁位置植入螺纹筋加强横向联系，在梁顶铺设双层钢筋网预防反射裂缝，用补偿收缩钢纤维细石混凝土填筑铰缝后，铺筑防水层及桥面铺装。

4 结语

本文结合K公路桥梁工程，对公路桥梁养护与维修加固施工关键技术进行分析。通过分析公路桥梁的一些典型病害，包括混凝土表层缺陷、裂缝、单板受力、桥面系病害等，提出了相应的维修加固施工技术，希望能够为同类公路桥梁加固工程提供参考。