混凝土桥梁加固防护施工工艺研究

文/江苏省交通工程集团有限公司 姚振

桥梁作为线路跨越障碍的一部分，运营使用中一旦发生桥梁结构事故会造成巨大的财产损伤，并导致人员伤亡、线路阻断及恶劣的社会影响，除极端的桥梁垮塌之外，运营使用中桥梁损伤导致使用功能不足甚至丧失使用功能而被迫维修、加固补强的情况则更为普遍。研究以在役的新老通扬运河大桥、固城大桥和京杭运河宿迁二号桥为背景，分别从下部结构加固、上部结构补强以及桥面系、附属结构防护角度作介绍，为同类桥梁结构补强工程提供施工技术参考。

概述

资料显示，随着大量桥梁建设工程的推进，截至2019年底，中国公路桥梁超过80万座，其中有超过10万座桥梁为危桥，服役超过20年，技术等级为三、四类的带病桥梁达35%，步入维修期的在役桥梁日渐增多。而在数量增加的同时桥梁安全也逐渐被关注。桥梁作为线路跨越障碍的一部分，运营中一旦发生桥梁结构事故会造成巨大的财产损伤，并导致人员伤亡及线路阻断，会造成恶劣的社会影响，除极端的桥梁垮塌之外，运营中桥梁损伤导致使用功能不足甚至丧失使用功能而被迫维修、加固的情况则更为普遍，造成的经济损失巨大。结合江苏省交通运输厅公路事业发展中心年度下发的国省道养护目标计划，各类维修改造、预防性养护、防护设施改造以及独柱墩加固改造等结构补强项目的实施，在役桥梁的使用安全被提升到一个新的高度。

桥梁的加固维修改造内容

一般性的桥梁加固维修改造内容包括：桥梁下部结构（常见的为墩柱套筒加固等），桥梁上部结构（常见有梁体混凝土修补、钢筋阻锈、裂缝封闭、裂缝灌注、涂装、粘贴钢板等），桥面系、附属结构（常见有防撞护栏改造、支座更换、伸缩缝更换等）。本文笔者以新老通扬运河大桥（位于G233 国道、江苏扬州境内、桩号K1615+813、全长641.2m）、固城大桥（位于S269 省道、江苏南京境内、桩号K9+583、全长890.12m）以及京杭运河宿迁二号桥（位于S324 省道、江苏宿迁境内、K167+272、全长876.74m）等3 座桥梁为例，在桥梁维修、加固、改造的施工过程中提出一些个人的建议，以供学习交流。

桥梁下部结构的加固、维修

例如固城大桥，项目重点内容为桥墩墩身加固，该桥建于2007年，主要采用工法为采用水下玻纤套筒进行桥墩墩身涉水加固修复，工艺流程：陆上脚手架作业平台及浮箱式脚手架水上作业平台→墩柱基层清理→墩身基层凿毛→钢筋除锈防锈处理→基层环氧砂浆修补→玻纤套筒施工。根据工法需编制搭设陆上脚手架作业平台及浮箱式脚手架水上作业平台专项方案。

基面处理过程的表面凿毛程度及找平质量情况

在这一过程中用人工风镐凿除或高速射水法将墩柱表面松散、胀裂、风化的混凝土以及水生物清除，使其露出坚硬密实的部分，并保证表面无油污、油脂、蜡状物、灰尘及附着物等污物，同时对新老混凝土界面进行人工全面凿毛处理，凿毛的程度以新老混凝土界面粗骨料露出50%，凸出表面6-10mm为准。

套筒下料尺寸及墩身包裹位置的准确性

玻纤套筒现场确定尺寸后均由厂家预制生产，运到施工现场后必须检查尺寸，并与承台尺寸等进行复核，如有出入，需提前进行裁剪。如果套筒为工厂分节进行加工制作，需在现场进行分段焊接拼装，确保不发生变形后方可使用。另外在玻纤套筒整理好之后，进行现场精确定位后用紧固带临时固定好玻璃纤维套筒，再用不锈钢自攻螺钉锚固套筒接缝处。同时处理好接缝，保证密封效果且不漏浆。

桥梁上部结构的加固、维修、改造

例如新老通扬运河大桥，项目主要内容为裂缝封闭、灌注和梁板加固，该桥建于2003年，主要选用的工法为常规的环氧砂浆封缝、钢板和碳纤维布加固。根据该项目所选用工法特点，需编制悬挂式钢管脚手架工作平台专项方案。

环氧砂浆封闭裂缝及灌注

⑴工艺流程：工作平台搭设→结构裂缝检查→裂缝口表面处理→粘贴注浆底座→封缝→密封检查→灌浆→养护及表面清理。

⑵该分项包括了各类走向的可见裂缝，其中裂缝宽度 fw ≥0.15mm 的裂缝采用裂缝灌注胶进行低压灌缝处理，裂缝宽度 fw ＜0.15mm 的裂缝涂刷透明树脂封闭胶进行封缝处理，施工过程的主要控制点是注浆过程要始终保持裂缝中均匀缓慢的压力注入，控制的目的是为确保裂缝中积存的空气压入混凝土的毛细孔中，并通过混凝土的自然呼吸过程排出，有效避免产生气阻而确保修补质量。

梁板钢板加固

⑴工艺流程：工作平台搭设→按图在混凝土和钢板上钻孔以备安装锚固螺栓→混凝土和钢板粘合面表面处理→粘钢胶配置→涂敷粘钢胶→粘贴钢板→安装锚固螺栓，并在钢板上加压→常温固化→切除多余螺栓头→防锈处理。

⑵该分项区别于其他工程的主要特点是主桥采用变截面连续箱梁，引桥采用组合箱梁，所以主桥腹板斜向黏贴钢板，底板纵向黏贴钢板，即钢板不仅规格不一，而且在水平方向还带有一定的弧度，这也是必须采用悬挂式钢管脚手架工作平台的主要原因之一。

梁板碳纤维布加固

⑴工艺流程：施工准备→混凝土表面处理→底胶配制并涂刷→找平材料配制并找平处理→浸渍树脂配制并涂刷→粘贴碳纤维布→表面防护

⑵本项目梁体顶板横向黏贴碳纤维布，而粘结材料的性能是保证碳纤维布与混凝土共同工作的关键，也是两者之间传递途径中的薄弱环节。因此粘结材料应有足够的刚度与强度保证碳纤维布与混凝土间剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。本项目粘结材料主要为三层：底胶（底涂料）、修补胶（找平）、粘结主胶（浸渍树脂），除了常规的粘贴工艺，要注意的是：①粘贴碳纤维布施工过程中，胶是一层一层叠加上去复合而成的，与混凝土直接接触的只有底胶，因此不同胶黏剂之间的相容性、粘结性问题应予以充分考；②混凝土表面处理过程中，一定要用钢丝轮角磨机等电动工具清除混凝土表面的劣化层，并用吹风机吹净，露出干净、坚实的基面才能涂粘底胶，因此表面处理的质量直接影响碳纤维布加固的质量。

桥面系、附属结构的改造、维修、更换

例如京杭运河宿迁二号桥，项目主要内容为对老桥进行防撞护栏改造，该桥建于1999年，主要选用工法为采用植筋方式浇筑新混凝土底座，将原梁柱式混凝土护栏拆除更换为钢护栏以提升防护等级，并减轻桥梁恒载，以达到加固防护的目的。所选用的工法中主要涉及2 项重要工序：

破除原梁柱式混凝土护栏

此工序重点在于桥梁已使用20年之久，高频、大幅的振动会使梁体产生裂缝会加重桥梁病害，因此排除大型破拆设备后，即使用切割机将原桥梁纵梁底座切割为30m/段，每段均切到梁体，然后使用小型破碎机以倾向桥梁内侧方向一定角度进行凿除的目的。

老桥梁体植筋

⑴桥梁高度40m，处风口位置，梁体翼缘厚度不足、风大、灰多、潮湿的作业环境对于植筋施工极为不利，因此施工中植筋工艺进行的好坏，关系到将来结构受力是否满足要求，所以调整优化常规的植筋工艺进行施工：施工前先对植筋面进行钢筋探测，然后对植筋部位进行定位、标记，接下来钻孔，钻孔过程中应注意观查，孔的周围是否出现裂缝、浮皮脱落，孔的深度必须扣除其包含的深度。钻孔施工完后对孔洞进行清理3 次以上，检查孔深满足设计要求后，方可进行灌胶、植筋。同时施工时温度控制在-5℃以上才可以进行施工；⑵钢筋植入深度以C30 混凝土（该项目设计标号）对应控制值进行控制，不应单纯参照理论值；⑶植筋位置应控制实际值与设计要求值之差小于10mm，并要确保设计要求的混凝土保护层；⑷植筋顺序为一测放二钻深三刷四吹五干燥，再洗钢筋再配胶，注胶插筋养生要，抗拔一定不能少。

结语

本文针对混凝土桥梁，从维修、加固补强角度，对桥梁下部结构、上部结构、桥面系及附属结构分别介绍了一种处理方法，并结合在役新老通扬运河大桥、固城大桥和京杭运河宿迁二号桥，对施工过程中所采用的施工工艺进行深度剖析，阐明对应工艺在该类工程中的质量控制点，以期对未来类似工程的防防和加固补强处理提供可资借鉴的经验。