旧桥检查评定及加固处治设计

■沈 伟

（核工业西南勘察设计研究院有限公司福建分公司，福州 350007）

只有桥梁技术状况处于良好的健康状态下，才能确保交通运营安全。 因此，科学合理的桥梁健康检查和技术状况评定就显得尤为重要。 桥梁养护日常巡查、 定期检查和特殊检查不仅要认真细致，及时发现各种病害和新增病害，更要分析各种病害产生的原因，给出合理的技术状况评定，为桥梁养护决策提供科学依据。 桥梁病害处治加固设计方案应从技术、经济、施工便利、后期养护等方面进行比选，确定最佳方案，并从技术设计和施工措施方面进行精细化设计。 基于此，本文以某地级市G205 线玉瑶大桥养护加固设计为例，对在桥梁定期检查和下部结构水下部分专项检查中发现的各种病害进行原因分析和科学合理的桥梁技术状况评定， 并在此基础上进行针对性的精细化加固处治设计。

1 工程概况

玉瑶大桥建于1998 年，位于205 国道K1998+095 桩号处，距离南浦溪水吉镇玉瑶村约3.0 km。该桥全长188.885 m，桥面净宽：净9 m+2×1.5 m（人行道），上部结构为30 m 预应力砼T 梁；下部构造为柱式墩及灌注桩和扩大基础，建瓯台为重力式桥台及扩大基础，浦城台为肋式桥台及灌注桩基础。 设计荷载：汽车-20 级，挂车-100。 设计洪水频率：1/100。福建省某地级市公路事业发展中心对该桥进行管护，在2022 年1 月的定期检查中发现该桥下部钢筋锈胀、桩基础剥蚀严重，存在较大的安全隐患，亟需进行加固改造。

2 桥梁检查与技术状况评定

某地级市公路事业发展中心委托漳州市尼迩水下工程有限公司对该桥下部结构水下进行探摸检查， 同时该中心依据有关桥梁养护管理办法和JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》对该桥进行定期检查。

2.1 桥梁检查

2.1.1 上部结构的病害

该桥上部结构主要存在病害为T 梁钢筋混凝土剥落露筋、梁体预应力封锚端缺损、桥梁湿接缝钢筋混凝土锈胀、露筋、混凝土掉块等（图1）。

图1 桥梁湿接缝病害

2.1.2 下部结构的病害

（1）水下部分。 根据漳州市尼迩水下工程有限公司编制的R20211116《某地级市玉瑶大桥涉水桥墩水下探摸录像检查报告》， 可知该桥桥墩水下部分桩基混凝土冲蚀剥落严重，钢筋外露，且严重锈蚀，构件截面严重受损。 具体情况如图2 所示。

图2 水下部分桩基病害

（2）水上部分。 由某地级市公路事业发展中心编制的《某地级市G205 线玉瑶大桥定期检查报告》可知桥梁下部结构水上部分桥墩台主要存在的病害为桩基系梁钢筋混凝土锈胀剥落、 钢筋外露；墩台桩基础钢筋混凝土锈胀剥落、露筋。 具体情况如图3、图4 所示。

图3 系梁剥落、露筋

图4 墩台基础剥落、露筋

2.1.3 桥面系的病害

根据某地级市公路事业发展中心《某地级市G205线玉瑶大桥定期检查报告》， 该桥桥面系主要存在的病害为桥面铺装缩缝处坑槽、剥落、破损、伸缩缝止水带破损、桥栏杆破损露筋。具体情况如图5、图6所示。

图5 桥面铺装坑洞啃边

图6 桥栏杆破损

2.2 桥梁技术状况评定

基于上述桥梁上部结构、下部结构、桥面系检查及水下基础部分探摸，根据JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》，经评定，该桥技术状况如表1 所示。

表1 桥梁技术状况评定表

另据JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》4.1.8 条的规定“当主要部件评分达到4 类或5 类且影响桥梁安全时，可按照桥梁主要部件最差的缺损状况评定”[4]。 该桥墩台基础作为主要部件评分达到4 类，所以将桥梁总体技术状况等级最终评定为4 类，急需进行加固改造，以确保桥梁结构安全和保障交通运营。

3 病害成因分析

3.1 梁体钢筋混凝土露筋、缺损、蜂窝麻面、钢筋锈胀、混凝土剥落形成的原因

梁体钢筋混凝土局部小面积缺损主要原因是施工时不小心磕碰造成，部分是施工时振捣不密实，形成蜂窝麻面。 此种情况极易造成在运营过程中，由于环境温湿度以及雨水侵蚀影响，导致混凝土碳化、劣化，钢筋锈胀，混凝土剥落，形成缺损。 梁体露筋主要原因是钢筋混凝土钢筋保护层净距未按设计要求施工到位。

3.2 桥面铺装局部破损碎裂形成的原因

由于该桥位于国道205 交通“大动脉”上，不仅交通量大，而且重载多，加之该桥跨径较大，在长期反复的行车荷载下，尤其是在车速较快的情况下，会形成较大的水平冲击、震动和下挠。 同时，经受热胀冷缩的温度应力作用，钢筋混凝土桥面铺装极易出现纵、横向裂缝，网裂以及一些疲劳损伤，另外在伸缩缝处由于应力集中，极易产生啃边、碎裂，缺损。

3.3 桩基冲蚀形成的原因

该桥所在位置河床纵坡较大，水流流速快，在长期的河水冲击和冲刷下，水中桩基渐渐被冲蚀，另外水流中一些片块石和硬物漂流撞击，加速了水中柱基混凝土的剥蚀掉落。 长期以往，水中桩基缺损面积不断加大，从而造成了严重的桩基冲蚀现象。

4 桥梁加固设计

按照交通运输部的有关规定，桥梁技术状况评定等级为4 类的，需酌情进行交通管制。 因此，为尽早使桥梁技术状况恢复良好状态，保证国道交通通畅和运营安全，必须立即进行该桥的加固设计和施工处治。

4.1 加固处治设计原则

加固处治设计原则如下：（1）根据检测报告，并结合桥梁病害的严重程度，有针对性地制定加固方案；（2）优先选择可操作性强、效果可靠、经济合理、技术可行、施工方便的加固方案；（3）对桥梁进行病害处治，增强桥梁安全性和耐久性；（4）本次维修后桥梁能满足原设计荷载要求（汽车-20 级，挂车-100）。

4.2 加固处治设计

按加固处治设计原则，从技术、经济、施工便利及后期养护方面考虑， 经多方案比选和专家论证，本次加固设计方案最终确定如下。

4.2.1 桥梁下部结构加固处治设计

（1）桩基玻纤套筒加固。 针对桩基冲蚀、露骨、截面受损严重等病害，处治设计方案采用玻纤套简、聚合物砂浆修补，具体如图7 所示。 步骤如下：①人工清除桩基表面的生物、凿除桩基表面松散混凝土，处理钢筋锈蚀表面和涂刷环氧钢筋阻锈剂，并采用聚合物砂浆进行修补；②在套筒的锁扣内注入低模量氢酯环氧胶；③将玻纤套筒分开，围绕包裹桩基，再由潜水员将套简安装在合适的位置，在套筒上每隔15 cm，使用不锈钢自攻螺丝紧固套筒锁扣处；④对受腐蚀的桩基，将环氧灌浆料填充间隙，并自动排出套筒内的水；⑤使用可压缩密封条封住套筒底部；⑥最后在套筒顶端部用环氧胶做一个斜坡，封闭玻纤套筒顶部。

图7 水下桩基玻纤套筒加固设计

（2）桩基系梁增大截面。 针对桩基系梁钢筋混凝土锈胀剥落、钢筋外露、构件截面缺损等病害，处治设计方案采用钢筋混凝土增大截面， 具体如图8所示。 步骤如下：①首先进行施工平台钢套箱安装（图8），人工凿除系梁表面松散混凝土，处理钢筋锈蚀表面，并在系梁截面布设植筋N4 钢筋；②按布置增大截面N1、N2、N3 钢筋；③架立模板，浇筑C30自密实砼；④最后拆除模板养护。

图8 桩基系梁增大截面加固设计

4.2.2 旧桥面铺装处治设计

图9 施工平台钢套箱安装

针对旧桥桥面铺装碎裂、 网裂缺陷等病害，其处治设计方案采用凿除旧桥桥面铺装，重新施做桥面铺装。 新建桥面铺装通过植入抗剪钢筋N3 与既有现浇板衔接，N3 按照1 m×1 m 梅花状间距布置。具体如图10 所示。 步骤如下：①采用人工凿除既有局部桥面铺装层，凿除过程严禁采用干扰和震动大设备，避免震动对桥体结构造成不利影响；②清除表面松散混凝土； ③钻孔植抗剪钢筋N3 和绑扎桥面铺装N1、N2 钢筋；④设置桥面铺装防水层；⑤浇筑8～14.8 cm 厚C40 防水混凝土；⑥桥面铺装混凝土养护。

图10 旧桥面铺装凿除重建设计

4.2.3 旧桥人行道、栏杆加固设计

针对桥梁人行道护栏破损、碎裂较为严重的病害，处治设计方案为：对整桥人行道进行拆除重建，设置人行道不锈钢复合栏杆并增设桥梁护轮带防撞护栏，具体如图11 所示。 步骤如下：①人工拆除人行道，拆除过程严禁采用大功率、震动大的设备，以免过大震动对桥梁结构造成不利影响；②重建人行道；③新建人行道不锈钢复合栏杆和增设桥梁护轮带护栏；④人行道铺装采用300 mm×300 mm×20 mm 彩砖。

4.2.4 其他病害的处治

（1）结构露筋、胀裂部位的处治：对外露钢筋表面的氧化层利用桥隧清洗机予以清除，使之露出光洁部分[3]。 对外露的钢筋涂刷钢筋保护剂，分层涂抹，每层厚度1～2 mm。 钢筋锈蚀区域采用防锈浸渍剂，用刷子、滚刷或低压手喷于锈蚀区域表面，直至浸透，涂刷3～5 层。 最后采用聚合物砂浆进行表面修补。 （2）混凝土破损、剥落的处治：采用人工凿除方式将松散污损部分清除[2]，使该部位露出坚硬密实部分[1]，进行聚合物砂浆修补处理。 修补厚度不得小于5 mm，对修补区域的边缘进行凿槽处理，避免在修补区边缘形成浅薄的边口。 （3）支座老化开裂的处治：对整桥所有支座进行更换、并对支座钢筋进行除锈阻锈处理。 若对更换后的支座仍存在脱空现象，则需加垫楔形不锈钢板进行处理。 （4）过桥管线因不满足从人行道下通过， 采用外挂于翼缘板侧，如图11（b）所示。

图11 旧桥人行道、栏杆加固设计

5 结语

某地级市G205 线玉瑶大桥基于详细的定期检查和水下专项探摸，对桥梁上部结构、下部结构（含水下部分）、 桥面系出现的各种病害有了较为全面的发现、了解，并进行科学翔实的技术原因分析，对桥梁目前的技术状况做了合理的评定。 该桥梁针对性加固处治设计为后续桥梁加固处治施工奠定了坚实的基础，有效保障了桥梁的运营安全，也为类似桥梁养护提供了案例借鉴。