公路桥梁施工管理及养护加固技术探讨

2022-10-17梁家浩

交通世界 2022年27期

梁家浩

（江门市交通工程建设有限公司，广东江门 529000）

0 引言

公路桥梁由于其施工材料的特殊性，决定了其在使用过程中，会随着车辆的反复荷载而导致材料性能衰减，进而诱发公路桥梁出现多种病害现象，因此，需要在施工过程中加强对材料、技术、档案以及养护等方面管理，同时根据公路桥梁的实际使用情况而制定合理的保养与加固措施，以便能够延长其使用寿命，为公路交通系统的社会效益与经济效益提供保障。

1 工程概况

本文以某公路桥梁项目为例，该工程起讫桩号为K40+000—K51+000，总长度达11km，道路中央设置3m 宽隔离带，同时采用双向四车道设计，宽度均为2×3.75m，外加4.5m 宽路肩，整个路基宽度达27m。工程另包含一座总长度为3.19km 的桥体，桥面宽度14m，其中行车道净宽11m。

2 公路桥梁施工管理

2.1 材料管理

混凝土是公路桥梁主要建筑材料，同时也是决定工程质量的关键因素之一。严格把控材料配比，不仅能够起到优化公路性能的效果，更是可以进一步控制施工成本，使得项目材料支出趋近于合理化。为此在正式展开施工之前，本文首先根据项目设计要求对混凝土材料进行了优化设计。

在该项目设计标准中，要求养护周期达28d 后，混凝土结构的抗弯拉强度需要达到3.0MPa 以上。为此本文采用VC 法进行计算，通过计算混凝土材料出料时长，以此反映出混凝土抗弯拉强度与其流动性之间的关系，进而以此为标准进行材料配比优化[1]。具体公式为：

式中：t为保证率系数；s为设计配比样本的抗弯拉强度标准差；C为设计配比中的混凝土构件抗弯拉强度变异系数，取值0.15；fac为不同试件样本在养护周期达28d后的抗弯拉强度均值；fcy为混凝土构件在养护周期达28d 后的抗弯拉强度测定值；fr为当前试件样本在养护周期达28d后的抗弯拉强度。

通过计算之后，得到结果显示在原有材料配比的基础上，进一步延长混凝土出料时间达20～30s 之间，可保证混凝土材料经过28d养护周期过后，成型试件的压实度在95%以上，检验其抗弯拉强度为3.9MPa，符合施工设计标准。

根据得到的优化设计结果，为确保将混凝土材料的出料时间控制在合理状态，现决定在其原有设计配比中加入粉煤灰材料，同时减少混凝土材料的用量，以达到提高材料使用性能，同时控制施工成本的目的。

首先按每单位混凝土拌和料中水泥用量为200kg/m3进行计算。已知拌和料中掺入粉煤灰的最高比例为65%，则水泥用量可以在140～200kg/m3范围之间进行浮动调整。本文分别按照粉煤灰掺入比为20%、40%与60%标准制作试验混凝土试块，经过测试对比后得到最优配比为粉煤灰用量20%，试验得到的样本参数如表1所示。

表1 优化配比实验数据

经过调整后决定减少每单位混凝土用量20kg/m3，同时掺入20%的粉煤灰材料与3%的减水剂，其余粗细骨料的配合比例为河砂、碎石、石屑分别按每单位67∶63∶37 标准进行配置。以此设计为标准，对混凝土集料进行充分拌和后，测量混凝土出料时长为26s，同时养护28d 后混凝土构件的强度为4.38MPa，确认优化后的配比方案符合设计要求[2]。

2.2 运输管理

该项目在施工过程中，为避免对公路沿线环境造成影响，对施工材料采用统一配置的生产方式，然后运送至现场各施工段中。在运输过程中，为了保证混凝土材料性能，材料运输工具上需加装保温措施，确保混凝土材料温度维持在20～30℃。同时运输时长不可超过30min，如运输距离过远，则需要配置专门混凝土搅拌车，确保60min 以内将混凝土送至现场。材料送达后，需要对其性能进行检测，如出现崩塌现象，则可根据设计配比适当加水与其他材料进行拌和，以保证混凝土施工质量[3]。

2.3 浇筑管理

为保证公路桥梁施工质量，该项目要求严格执行分层浇筑工序，每层浇筑厚度最高不可超过50cm厚度。每一层浇筑结束后需要将振捣棒垂直插入浇筑面以下30～40cm 范围，充分振捣直到受振位置不再出现气泡后，才可以转移到下一振捣点。相邻振点之间距离不可超过50～60cm。完成振捣后的作业面要求表面平整光滑、不存在漏浆现象，同时不允许存在明显色差。符合以上标准后直到当前浇筑面完成初凝，随后才可实施下一步浇筑工序。

2.4 预制管理

该项目桥体结构统一采用预制处理，然后将成品构件运送至现场进行吊装施工。作业期间为保证构件质量，需要首先在预制场地搭建3m×3m 的暖棚支架，支架高度为2m，以确保完成浇筑的混凝土构件得到恒温养护，避免受水化热影响而产生内外温差，进而出现构件开裂现象。

此外，进行钢筋预埋件安装时，使用PVC 管材按每间隔50cm 距离铺设冷水管，同时在构件内部设置温度传感装置，以便能够全程监控混凝土内外温度，一旦发现其内外温差过大且超过10℃，便立即通入冷水进行降温，避免混凝土凝固期间，受到水化热影响而出现质量问题。混凝土凝结达到一定强度标准之后，工作人员即可开始着手准备拆模工序，并继续养护14d后运输至现场进行桥体吊装施工[4]。

2.5 其他管理

（1）安全管理。现场作业期间，需要加强安全培训管理。因此要求所有施工人员上岗之前统一接受安全教育，包括安全防护工具的正确操作、现场应急预案演练以及落实安全管理体制等。确保做好安全管理工作，避免产生负面影响。

（2）环境管理。为了践行国家“绿色施工”理念，强调施工过程中不许在作业现场20km 范围内取土、卸土。尽量秉持原土回填作业观念，如遭遇软基路段需要进行换填施工，则需要提前报备审批，获得许可之后，将废弃土料集中运送到统一场地进行处理，以避免对现场水土环境造成扰动。

（3）档案管理。施工档案包括原始施工设计、材料配比以及现场地质调查信息等，其不光是验收交付过程中的参照标准，同时更是相关部门执行后期养护计划的重要依据，因此需要进行严格保存。该项目前期采用GPS—RTK 测量技术，将得到的现场空间坐标与工程三维图像进行对接，从而能够直观显示出构造物的规格参数，且在点击某一构件后，便可得到其详细的材料使用信息、标高、位置等初始施工数据，如此可保证施工档案的真实完整，为养护工作的开展提供了准确依据[5]。

3 公路桥梁养护对策

3.1 养护材料与技术

3.1.1 养护材料

该公路桥梁表面覆盖层为沥青材料，其在施工过程中受环境等因素影响发生老化。定期对其进行养护处理不仅能够延长其使用寿命，同时还避免对面层以下的混凝土材料造成侵蚀。橡胶沥青法是沥青养护方案中比较经济的施工方法，其配比方案为：生物油10%、基质沥青80%、橡胶粉（废轮胎回收磨成0.18mm 颗粒）4%、红砖（0.075～0.15mm 颗粒）1%、三氧化二铁粉（0.075～0.15mm 颗粒）5%。配置过程中，首先将干湿材料分离，单独将红砖粉、橡胶粉等材料以1 150r/min 转速搅拌200s，随后加热至125℃；其次处理基质沥青、生物油等液态材料，将其搅拌均匀后加热至145℃；最后将干湿材料混合，以2 750r/min搅拌4.5min，随后即可喷涂至道路表面，能够有效对裂缝、松散等工程病害进行修复，并提高路面荷载能力[6]。

3.1.2 养护技术

热再生法同样是一项环保且经济的施工技术，使用两台加热机前后放置，分别以180℃与250℃对旧路面进行加热，将软化后的材料集中起来加入再生剂与新沥青重新拌和，处理过后原处铺设即可，效果显著且成本较低，适合常规性养护作业。

3.2 养护方案制定

以探地雷达与超声波检测技术为基础，对公路沿线进行快速扫描检测，采集到的及时路况信息发送回系统终端，对识别到的裂缝（横向、纵向、网状）、松散、龟裂、沉陷、坑槽、泛油、车辙、波浪鼓包等病害面积与长度进行统计，随后使用加权计算法，通过对当前路面平整度、损坏率等不同状态赋予对应的权重数值，从而计算路面综合状况指数PQI，以此评估当前道路使用情况，并根据具体结果制定相应的养护周期、养护类型。

4 公路桥梁维修加固技术

4.1 路基加固修护

该公路桥梁位于河道两岸，考虑到工程地点的特殊性，为应对其今后使用过程中，受到环境侵蚀影响而引发的各类病害问题，需结合实际提供解决方案，以便于后续养护维修。

首先，在桥梁两侧沿岸设置沉降观测仪装置，可持续对桥梁沉降状态进行测量，一旦出现沉降异常情况即可发出警报提醒人工进行处理。其次，原始施工材料中记录了地基土在完工状态下的含水率、压实度、标高等相关参数，在项目投入使用后，可定期使用探地雷达对其进行检测，根据雷达信号的传递规律，检测地基是否存在脱空等相关病害，并通过钻孔取样来与原始施工档案进行对比，以便于根据实际情况进行修复处理。主要修复措施可采用灌注处理的加固方式，如修复对象为桥梁桩基，可通过设置围堰的方式在桩体四周50cm 半径范围内创造作业条件，随后以圆周为轨迹，每间隔1m 进行混凝土灌注，采用工具为ϕ57×3的无缝钢花管，以确保混凝土与桩底沉渣凝固为整体，以提高单桩承载力。若路面施工，则可直接对其进行灌注修复[7]。

4.2 构件裂缝加固维修

桥梁在长时间使用状态下，受车辆反复荷载以及不规则沉降影响，会出现构件裂缝等严重病害现象，如不及时处理会导致构件力学性能受到影响，并引发钢筋锈蚀出现进一步损坏。为此，本文给出如下处置措施。

4.2.1 钢板粘连技术

桥台等承重结构由于空间有限，修复过程中存在诸多限制。为此发现桥台裂缝损坏后可采用钢板加固技术，沿桥体钢筋设置方向保持一致加装钢板，装置位置主要集中在桥台的底板下端或侧面位置，随后使用高速混凝土喷射技术覆盖钢板，以提高桥体的抗弯折能力，从而避免其受到荷载作用出现损害。

4.2.2 粘贴碳纤维加固法

施工过程中首先对构件表面进行处理，确保其表面干燥且没有灰尘。随后确定构件的受力区域，将加固材料按由上至下的顺序进行粘贴。粘贴过程中保证材料接缝宽度为100mm 以上，同时确保接缝位置避开构件受力区域。此外，现场作业温度应在5～35℃范围内，以免影响施工效果。

4.2.3 混凝土加套技术

该加固方案适用于桥梁墩柱结构，主要目的是增加构造物的斜截面支撑力，从而减少损坏概率。施工过程中，以墩柱侧面宽度为标准，保持标准间隔设置3道以上的围带。围带宽度需保持墩柱高度的20%左右，厚度则在20～25cm 之间。随后采用喷射法将混凝土材料覆盖至构造物表面，形成一道至少50mm 厚的护套，以增强构造物受力面积，并提高自身的承载能力。

4.3 局部损坏加固维修

桥体或路面区域发生局部损害现象，判断非自身内力因素造成的影响，可直接采用压力喷射修复，先将钢丝网覆盖至受损区域表面，尽量还原其原有构造。随后将硅胶修复材料与混凝土充分拌和，随后通过压力喷射的方式填补受损区域，完成修复后可对其表面进行修复打磨，尽量恢复原有形态。同时，若损坏区域出现露筋现象，需要钢筋表面进行除锈处理，并重新上防锈涂层，以避免钢筋力学性能发生变化。