危桥加固维修过程中关键施工技术的应用

杨常玖，王 藻

（德宏公路局，云南 德宏 678400）

长期以来，桥梁工程在国民经济和社会发展中都扮演着重要角色，在现阶段经济飞速发展的背景下，国家也高度重视桥梁建设，其建设总量和规模都在不断壮大。但是桥梁运行一段时间以后受到自然气候条件等因素影响会出现不同程度的病害，比如裂缝等，结构承载力下降，影响桥梁性能，降低安全性。尤其是一些使用年限较长的桥梁，维护不到位，病害问题未得到有效解决，桥梁总体性能下降，甚至已经变为危桥，对桥梁工程的可持续发展也带来一些影响。因此，加强对危桥加固维修施工技术的研究非常有必要，应引进先进的桥梁检测与加固技术，准确检测出桥梁结构隐患，根据桥梁的实际情况确定加固维修方案，保证危桥的质量、安全以及使用寿命，对未来桥梁加固维修技术的进一步提高也具有重要意义。

1 危桥及危桥加固维修概述

1.1 危桥的含义

危桥即承载能力明显下降，不足原来桥梁承载力的3/4，且关键部分已经出现严重损坏，这种损坏还有继续扩大的趋势，对整体结构稳定性有严重影响的桥梁结构。当桥梁结构已经出现上述情况就必须停止使用，并根据桥梁结构的实际情况确定加固维修方案，消除安全隐患，保证桥梁的安全性与质量，为行车安全提供保障。

1.2 危桥加固维修的必要性

现阶段，我国桥梁工程已经得到较好的发展，在社会经济发展中占据着重要的地位，但是桥梁在建设完成和使用过程中长期暴露在外界环境下，必然会受到自然环境因素的影响而出现各种问题。同时，车流量不断增加，交通压力加大，对桥梁结构承载力要求也在提高，很多桥梁在使用过程中基本处于超负荷的状态，对其结构性能已经造成了极大的影响，安全隐患加大，如果得不到及时解决，势必会威胁到行车安全以及广大人民群众的生命财产安全。在这种情况下，加强危桥加固维修就极其重要，只有科学的加固维修技术才能提高危桥的安全性和稳定性，解决桥梁关键部位的病害问题，保障桥梁的安全使用。

1.3 危桥加固维修的原则

危桥的桥梁结构刚度、强度以及稳定性都已经受到严重影响，出现不同程度的损坏，承载力明显下降，为了保证危桥加固维修工作质量，需要在加固维修之前做好桥梁危险程度的检测，在保证了解和掌握桥梁病害程度的基础上进行客观的评价，并制定切实可行的加固维修方案[1]。在危桥加固维修过程中应该坚持安全、高效及便捷等原则，做好桥梁结构上部、下部以及主体部分的分别加固维修，使整体结构更加稳定和安全。同时应该多引进先进的检测技术与加固维修方法，提高危桥加固维修效果。

2 危桥加固维修的流程

2.1 危桥检测

在危桥加固维修之前需要进行危桥检测。上世纪末建成的桥梁，随着交通压力日益加大，而且大型货车超载情况较多，其承载能力逐渐受到影响，并且威胁到桥梁的安全运营，必须对桥的桥梁结构情况进行检测，才能掌握桥梁的情况和安全性能。在桥梁使用期间，外界环境因素的影响比较大，并且外界环境因素多种多样，对于桥梁结构造成的损害也表现出各种形式。目前，较为常见的检测方法，如桥面平整度状况、裂缝开裂情况等，主要是通过人工的方式进行目测。其他的检测技术，如超声波探测技术、探地雷技术、声波发散技术、动力检测技术和冲击-回声检测技术等，根据工程实际情况需要确定合适的检测技术，确保检测结果的准确性[2]。在检测之前要求做好充分的准备，比如检测技术以及所需的工具、设备等，并做好检测数据的记录，根据收集的数据信息由专业部门确定危桥级别，最后再确定危桥加固方案。

2.2 危桥评价

危桥评价主要针对桥梁的使用性能进行综合分析，确定桥梁结构的主要问题，以此作为依据制定危桥加固维修方案。

（1）桥梁结构设计能否达到预期的设计要求，哪些方面存在问题。

（2）桥梁结构关键部位是否存在严重的损害情况、损害程度以及损害情况是否会持续扩大。

（3）桥梁结构安全隐患程度以及通车是否会引发事故发生。

危桥加固维修并不是一项简单的工作内容，涉及的流程和内容比较多，必须综合考虑桥梁的结构性能、经济性等，再确定是否需要加固维修还是重建。因此，对于危桥的评价工作是不可缺少的环节。

2.3 确定危桥加固维修方案

根据检测结果和评价可以初步判断危桥加固维修方案，同时在加固维修方案中要考虑结构性能、施工便利性、经济性以及施工效率等问题。危桥加固维修过程中需要做好封闭处理，必须等待加固维修工程彻底稳固，从根本上解决了危桥结构性能等问题，才能让车辆通行，确保行车安全，也避免桥梁结构问题进一步扩大。

3 常见的危桥加固维修技术

危桥加固维修的方法比较多，不同的加固维修技术对桥梁结构的不同部位的功能起到巩固的作用，因此在具体施工过程中要根据桥梁的损害情况、损害部位等确定加固维修方法。

3.1 桥梁结构的桥面加强层加固技术

桥面加强层加固法需要将危桥的混凝土桥面除去，再重新铺装混凝土层，这样的处理方法可以使新的混凝土层与桥梁结构很好地结合成为一个整体，可以增加桥梁结构的横截面积，确保结构断面有较强的抗压强度以及整体结构的承载力和稳定性。

3.2 桥梁结构外包混凝土加固技术

桥梁结构外包混凝土加固技术可以增加桥梁结构的截面面积，提高结构构件部分的刚度与强度，使桥梁整体结构保持良好的稳定性。在该技术中需要注意的问题是，在施工之前需要确定外包混凝土以下的结构构件承载力是达到要求的，还要保证加固方案中的相关尺寸的精准性，这些都直接影响最后的加固效果。

3.3 桥梁结构表面粘贴钢板加固技术

近年来，道路交通量日益增加，交通压力不断加大，其中也有大型车辆超载超重的问题，使桥梁结构的承载能力逐渐下降，并引发结构表面裂缝、内部钢筋锈蚀等问题。针对这种情况可以采取桥梁结构表面粘贴钢板加固技术，加粘贴钢板用于桥梁混凝土结构裂缝部位或者容易产生拉应力的部位可以让整个桥梁结构成为一个新的整体，从而提高桥梁结构的承载能力和稳定性。

3.4 桥梁结构表面喷锚混凝土加固技术

在危桥加固维修过程中对桥梁结构表面喷锚混凝土加固是比较常见的方法，具体操作方法为除掉桥梁损害部位残余的混凝土，然后测量损害部位的尺寸且保持桥梁结构内部没有破损的混凝土。在完成这一步骤后，将去除混凝土的部位植入补强钢筋，使其形成钢筋网，再进行喷锚。在钢筋网作用下可以使混凝土更加均匀地分布在损害的部位，还能避免混凝土脱落，与原来的桥梁结构形成新的整体，共同受力，保证桥梁结构的稳定性。喷锚混凝土需要用高压喷射机进行，增强新的混凝土与原来混凝土结构的粘结力，保证预期粘结强度。近年来，在喷锚混凝土加固技术的基础上出现了钢纤维混凝土加固技术，即在混凝土中加入钢纤维，增强混凝土抗拉、抗剪和抗扭性能，提高了加固维修施工质量[3]。

3.5 改变桥梁结构整体受力体系加固技术

当桥梁结构在原有受力体系下无法安全运营时，可以采用该加固技术，增强桥梁结构的承载能力和稳定性。改变桥梁结构整体受力体系加固技术中通过减少控制结构截面应力改善桥梁结构承载能力，在拱式结构中可以用此技术，使拱上的荷载均匀分布到拱结构上，受力更加均匀合理，使整个桥梁结构更加稳固[4]。

3.6 桥梁结构体外预应力加固技术

当桥梁结构已经超出正常使用的极限状态，可以通过体外预应力加固技术解决桥梁结构表面裂缝问题，提高桥梁结构的横断面应力。

3.7 纤维复合材料加固技术

近年来，随着危桥加固维修需求不断加大，加固维修技术日益成熟，纤维复合材料加固技术正是在此背景下发展起来的，使桥梁加固工程也更加完善，而且在纤维复合材料加固技术中主要是使用FRP这种新型的钢筋砼桥梁加固材料[5]。该材料的优点在于轻质、施工便利、抗腐蚀性良好等，也有国内学者对此材料和加固技术进行了研究，比如马晓升的研究认为将CF和SGF结合起来应用到桥梁加固中，能够取得更好的效果。随着对新型复合材料的研究不断深入，在未来必然会有更多性能优良的材料被应用到桥梁加固中。

4 危桥加固维修技术的应用

芒市公路分局2020年在S332线进行了10座中桥和28座大桥的改造升级，38座桥于2019年桥梁定期检查中均评定为四类桥梁，存在的病害主要有：（1）上部主梁L/3～2L/3范围存在多条竖向裂缝，呈梁体左、右侧对称分布，大部分裂缝竖向贯通腹板，并延伸至马蹄，部分裂缝向下延伸至梁底，形成“U”形或“L”形裂缝，缝宽从0.06～0.28 mm不等。（2）部分支座出现脱空、剪切变形；（3）部分伸缩缝型钢翘曲、断裂；（4）部分桥梁桩基冲刷严重，外露1～5 m不等；（5）梁板表面蜂窝、麻面、少量保护层脱落，钢筋外露。

病害产生的原因：交通量过大及重载车辆比例过高，主梁长时期处于高负荷承载状态，由此造成的开裂导致主梁的抗弯承载力不足，由于开裂导致主梁承载力降低，对活载不加以控制，更加加速了裂缝的发展，加固设计需从根本上解决主梁抗弯承载力不足的问题，并进一步优化主梁的应力状态，提高主梁的强度、刚度及稳定性。

按《桥涵养护技术规范》的相关规定，为避免安全事故发生，必须对其进行修复养护、加固或改造。

本次危桥改造设计的原则：经加固改造后的桥梁达到现行规范公路-II级设计要求，换梁桥梁达到现行规范公路-I级设计要求。改造目的是桥总体技术状况评定为2类及以上。

改造方案：确定桥梁改造原则为，rMu/Mn（内力比抗力）≤1.05时采用全桥张拉体外预应力钢束主动加固，rMu/Mn（内力比抗力）≥1.08时采用全桥换梁改造。本项目原设计20 mT梁梁高为1.4 m，30 mT梁梁高为1.85 m；改造设计维持原桥梁结构形式，以保护桥梁下部结构不因危桥改造而发生损伤；更换的梁板维持原截面高度，不改变原公路设计纵坡，以保证改造后公路行车安全指标达到国家现行规范要求。通过对体外预应力加固、粘贴钢板加固、粘贴纤维材料加固、钢筋砼外包增加截面法及更换主梁处理法5个方案的比对，最终采用更换主梁法+体外预应力钢束加固法作为本项目桥梁改造的实施方案。

根据改造方案，最终设计为，所有改造桥梁合计总长4 864.34 m，共192跨，涉及病害梁板片数960片。其中24座更换上部梁板，14座使用体外预应力加固。换梁655片（20 m梁540片、30 m梁115片），桥梁总长共2 999.33 m；体外预应力钢束加固305片（20 m梁155片、30 m梁150片），桥梁总长共1 865.04 m。

该项目改造工程于2020年12月31日全部完工，经验收，全部工程质量合格，评定为1类桥。

5 危桥加固维修过程中的质量安全控制研究

任何工程项目中质量控制都是关键的内容，危桥加固维修工程也是如此，为保证危桥加固维修以后整体结构性能优良，必须做好加固维修整个过程的质量管理与控制。针对危桥加固维修过程中的质量控制提出了以下几点建议。

首先，施工之前的准备工作要充分，对危桥桥址地质、水源水质、人文环境、老桥设计和施工图纸以及老桥施工状况等相关信息资料收集齐全，尽可能详细，为危桥加固维修提供依据。危桥结构问题比较严重，安全隐患很大，所以加固维修过程中的安全措施以及质量控制措施要提前做好准备，设计应急预案，坚持按照“百年大计，质量第一”的原则做好施工过程的工作。同时，危桥加固维修过程中的施工进度计划、质量标准、人工配置、机械配置和施工原材料质量等直接影响到危桥加固维修质量必须提前做好考虑，周密安排施工，尤其是很多工程项目中都会存在窝工的情况，造成资源浪费，成本增加，必须做好组织计划，保证施工效率和质量，也能从根本上减少质量和安全事故发生。

其次，危桥加固维修工程中，安全也是第一要素，坚持安全第一，才能保证质量第一，必须将安全生产意识寓于生产之中，对施工过程以及施工人员的行为进行约束，维护施工现场安全环境与秩序。同时，在加固维修过程中，为了减少安全事故，应该杜绝车辆和行人在危桥上通行，设置警示标识，也要做好完善的阻挡设施，可以避免车辆或行人误入，保证施工现场安全。

最后，在危桥加固维修整个过程中实施动态化、全方位和全天候的安全与质量管理，安全管理的目的在于预防、消灭隐患，消除事故危害，而质量管理则是消除质量隐患，及时整改存在质量隐患的工序，避免埋下隐患，为后期竣工验收以及新桥通行奠定基础。因此，施工现场管理人员要有较高的思想认识，明确安全与质量控制的重要性，将监管工作落到实处，加大检查力度，一切以真实的数据为准，严禁弄虚作假行为。在整个施工过程中要做好开工前检查、工序交接检查、隐蔽工程检查及停工后复工前检查等，将安全与质量把控融入到每一个工序、每一个环节以及每一个岗位中，确保分项工程质量达标，消除隐患的前提下才能签署验收记录。

6 结束语

桥梁结构的安全性、耐久性直接影响到桥梁的使用寿命和行车安全，关乎整个桥梁事业的发展。危桥改造已经成为桥梁工程中重要的一部分，通过危桥改造维修可以保证桥梁结构的安全性，提高桥梁结构的安全和质量。因此，做好危桥改造维修十分重要，但是需要对桥梁结构进行科学的检测与评价，分析桥梁结构的具体情况才能采取针对性的处理措施，确保危桥改造维修方案的有效性。本文对危桥加固维修的主要技术进行研究，然后结合实践案例进行了浅显的分析，希望对促进危桥加固维修工程的持续发展提供借鉴。