钢筋混凝土拱桥加固实例分析
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摘要：旧桥维修加固使桥梁养护工作中的重点，对人民的生命财产安全有着重要的意义。本文以某市某桥的旧桥加固维修工程为例，说明了钢筋混凝土拱桥的危害成因，阐述了该旧桥加固维修的措施，并通过实践证明了该桥采用的主拱增大截面、增加横向联系、对裂缝进行封闭灌胶、对沉降基础进行压浆处理等的加固方案对维修旧桥有着良好效果。
关键词：加固；钢筋混凝土拱桥；病害成因；维修加固。
随着我国经济的增长以和道路运输的飞速发展，很多旧桥因为年份过久或者负载过重等原因，桥体出现不少的问题，这严重威胁了人民的生命财产安全。如何可以高质量地对旧桥进行加固修复，已成为桥梁养护工作者面对的逼切任务。下面结合某桥的加固修复工程进行讨论。
1 工程概况
某桥全长71.2m，净跨径为50m，桥面净宽7.8m，共5片拱肋、8个腹拱，采用对接式伸缩缝。设计荷载等级为汽车-15，挂车-80。
经检测，该桥存在着很多的病害如横系梁部分开裂，拱肋裂缝、脱皮，复拱圈横向开裂，桥台裂缝、锥坡下滑和开裂、路面下沉等等。病害主要原因如下：
（1）原桥设计年份已久汽车荷载标准低，而多年来通行车辆的超载情况严重，加速了对桥梁的损坏；
（2）旧桥面加宽增加了荷载的影响。原旧桥桥面宽度为6.6m，现为8.5m，并增加了两侧防护栏，因而增加了拱肋的荷载作用，较大的影响了主拱圈的受力作用。
（3）拱肋和拱波的施工质量较差，加上经长期使用，砼强度下降和收缩变形作用造成拱肋及拱波产生裂缝；
（4）横向连接的作用。该桥为双曲拱桥，整体性较差，横向连接比较薄弱，造成横系梁部分开裂，桥头跳车感觉明；
（5）桥台沉降和位移的作用。1#桥台由于受主拱圈的重力和水平推力的作用，局部产生下沉和位移，造成锥坡局部开裂；
（6）平时养护不够到位，未能满足需要。
2 某桥维修加固方案及工艺
2.1 主拱增大截面
主拱圈加固措施主拱圈采取增大截面加固法（如图1所示）。通过增大截面增加结构受力钢筋，在原结构上植筋连接保证新增截面与原结构共同受力，加大截面均采用C40混凝土。
（1）构件表面处理
施工前仔细检查结构病害状况，对混凝土露粗骨料、麻面和风化的面层都应该凿毛至露出新鲜结构层，对结构裂缝进行灌浆或封闭处理。新旧混凝土结合面处原构件的表面凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面。
（2）植筋
1）定位。为了保证植筋孔位置准确，要求事先对植筋位置进行放线定位，并有明确的标记；
2）钻孔。钻孔前应采用钢筋探测出原结构主钢筋位置，如果植筋孔与原结构主筋位置有冲突时，可局部调整植筋孔位置，但需保证每平方米植筋数量基本不变。钻孔时注意保证钻孔垂直度、直径和钻孔深度满足施工规范要求。
3）清孔。钻孔完成后，先用压缩空气由孔底向孔外清理孔内浮尘，再用甲苯或工业丙酮清洗干净并晾干。
4）配胶。配胶严格按照产品使用说明进行，并按照当时的工作量，定量配胶，单次配胶量在可使用时间内用完，超过可使用时间不能再用。
5）植筋。植筋孔清理干净后，涂抹一层薄薄的E44环氧树脂基液，向孔内注入三分之一孔深的环氧胶泥，然后将经除油清洗晾干并涂有一层环氧树脂基液薄浆植筋缓慢转动插入，最后补填环氧胶泥使孔口填塞饱满。
6）植筋养护期间严禁触动钢筋。
（3）钢筋、模板、混凝土浇筑及养护
1）所用模板表面平整度和光洁度应满足有关规范的要求；
2）模板安装之前，把浇筑混凝土范围内所有垃圾清理干净，并用淡水将其冲洗；
3）在模板上涂抹脱模剂，脱模剂采用色拉油或新机油，禁止采用废机油；
4）在钢筋骨架上绑扎砼保护层垫块，以保证钢筋的保护层满足设计要求；
5）应采取措施防止漏浆；
6）按照施工技术规范要求浇筑小石子混凝土；
7）养护需及时，且时间不少于7天以上等。
2.2 增加横向联系
增加预应力横系梁施工主要是在拱肋与拱肋之间以及拱肋绑扎钢筋骨架，并在拱肋预埋波纹管，浇筑砼后对精轧螺纹钢进行张拉并锚固，通过精轧螺纹钢的拉力来加强拱肋之间的横向联系。
主要施工工序为搭设支架平台安装模板绑扎钢筋及预埋波纹管浇筑砼穿入精轧螺纹钢张拉并锚固精轧螺纹钢压浆浇筑封头砼。具体施工工艺如下：
（1）搭设支架平台。采用脚手架与竹竿混合搭设，在安装模板的主要受力部位由脚手架搭设，起辅助作用、供施工人员通过的平台采用竹竿搭设，脚手架底部垫设木板防止下沉，脚手架与竹架之间进行连接，保证稳定性。
（2）安装模板。在拱肋与拱肋之间以及拱肋安装模板。由于该工程模板极不规则，采用木模拼装而成，施工中必须保证支撑牢固。
（3）绑扎钢筋及预埋波纹管。在模板安装完成一半后，即开始按要求绑扎钢筋，并准确定位波纹管位置。
（4）浇筑砼。由于车辆无法进到桥下，且拱下可供施工操作的空间小，导致浇筑砼时存在如何将砼送到位的问题。采用泵车将砼料泵送到桥下平台处，再由人工铲送到模板内，并振捣密实。
（5）穿入精轧螺纹钢。砼浇筑完达到强度后，将直径φ25精轧螺纹钢穿入波纹管，并在两端安装槽钢[16后上紧锚固螺栓。
（6）张拉并锚固精轧螺纹钢。采用千斤顶对精轧螺纹钢进行两端对称张拉，张拉力为80kN，张拉到设计张力后旋紧锚固螺栓。
（7）压浆。张拉完毕后立即进行压浆，采用真空压浆技术。
（8）封头。压浆完毕后安装模板，浇筑封头砼将槽钢和锚固螺栓封闭起来，以保证其耐久性。
2.3 裂缝处理
裂缝修复采用壁可法施工工艺，利用注入器橡胶管的压力（约0.3MPa）保持低压持续灌注，通过橡胶管的收缩自动完成注浆，缓慢均匀的灌浆压力可将缝隙中的空气压入砼毛细管中，并通过砼的自然呼吸作用排出，有效地避免气阻现象，从而保证修复质量。该方法可灌注的最小缝宽为0.02mm，其最突出的优点就是能将灌注材料可靠地注入裂缝最细小的末端，甚至包括钢筋与砼间的缝隙，以实现结构完美的恢复。其施工工序如下：
（2）注入座粘贴。用配制好的封缝胶将注入座粘贴在裂缝的中心，注入座的间距以30～40cm为宜，原则上缝窄宜密，缝宽可稀，每条裂缝至少必须有2个进浆孔和1个排气孔。
（3）密封。用封缝胶密封注入座的周围，并沿裂缝按5cm宽进行密封。
（4）安装注入器灌缝。待封缝胶固化后，将注入器安装在注入座上，然后将灌注胶装入黄油枪连接注入器注入端开始注入，当注入器的橡胶管膨胀至充满限制套时停止。注入器橡胶管保持膨胀体积维持12h以上不再缩小，表明已经注满，完成灌缝。
（5）收尾处理。在灌胶结束且灌注胶自行固化后，轻轻敲掉注入器和注入座。
2.4 桥台压浆
为加强桥台处地基承载力，采用钻孔静压注浆进行处理。
（1）放样。根据设计图纸范围划出压浆范围，凿除桥台搭板，按孔距为2m放样。
（2）制管。对φ15cmPVC管沿长度方向在管壁四周均匀开φ6mm孔，小孔间距为30cm，呈梅花形布置。
（3）钻孔。用小钻机在桥台前墙4m处范围内钻孔，其长度以伸入基础底面以下为准，钻孔不得扰动原基础。
（4）PVC管打（压）入。采用钻机将PVC管打入至设计深度。
（5）制浆。注浆材料采用42.5R早强型普通硅酸盐水泥浆液，水灰比为0.7～1.0。
（6）注浆。利用压浆设备按设计将水泥浆通过PVC花管注入，压力控制在0.3MPa左右。
（7）成桩。塑料管不需取出，使其与注浆固结体形成树根状桩支承在基础底。
（8）封口。在注浆完成后进行封口，避免喷浆。
2.5 其它加固处理
（1）对桥面板进行检查，并封闭裂缝、修复破损。采用粘贴碳纤维法加固。
（2）旱桥两端设LBHZS-40 型焊装式梳型伸缩缝。
（3）凿除部分桥面铺装，采用聚丙烯纤维砼加固。
（4）对两侧桥台的裂缝、脱皮、露筋等病害进行灌缝、封缝、修补等处理。对桥台及基础开裂、砂浆脱落等病害采用重新勾缝修补。
（5）对桥台锥坡的下滑、开裂等病害，采用重新勾缝修补，防止雨水冲刷。
（6）对桥台两端下沉的路面板进行更换，防止跳车对桥梁产生伤害。
3 结束语
综上所述，该旧桥维修加固施工完成后进行过静载试验，结果说明桥梁承载能力大为提高，继续使用以来运行状态良好；通过实践证明了该桥采用的主拱增大截面、增加横向联系、对裂缝进行封闭灌胶、对沉降基础进行压浆处理等的加固方案对维修旧桥有着良好效果。这说明了本桥采用的加固维修方法是成功实例。
参考文献：
[1]李晓斌 等.钢筋混凝土拱桥的评估与加固前后性能对比分析[J].四川建筑科学研究，2007年04期.
[2]王月新 等.钢筋混凝土箱板拱桥加固后性能退化分析[J].城市建设理论研究，2011年第29期.