浅谈桥梁加固施工工艺及质量检测

摘要：随着社会经济的迅猛发展，很多建于上世纪八九十年代的桥梁，由于当时的设计规范标准较低的原因，已经难以满足当前社会道路运输的需求，出现了不同程度的损伤和老化，这些质量的隐患大大缩短了桥梁的使用寿命，为了消除这些质量隐患，人们开始逐步重视对对旧桥、危桥的加固维修，本文就几种常见桥梁加固施工工艺和质量检测进行了分析和阐述。

关键词：桥梁加固；施工工艺；质量检测

中图分类号： TU997 文献标识码： A

一、桥梁加固的必要性

基于桥梁所存在的问题，为了能够节约资金和人力资源，保护现有生态环境，我国桥梁工程师开始重视桥梁的加固问题。桥梁加固不仅对原有桥梁的新生有着决定性作用，同样还对我国交通运输的可持续建设具有重大意义。

1）桥梁的加固可以节约资金和资源。我国现有大量的桥梁已经到了使用寿命，即使未到使用寿命，但由于长期的自然环境侵蚀以及超负荷运载也使得桥梁出现严重的老化情况，若是要全部翻新重建的话，国家势必会投入大量的资金，并且要消耗大量的社会资源。如果合理的运用桥梁加固技术，则会避免出现资金和资源的大量浪费，实现用少量的资金和资源就能取得良好的经济和社会效益的目的。

2）桥梁的加固能够消除原有桥梁的隐患，提高其质量，使其能够适应现代交通运输的要求，从而使得老旧桥梁能够焕发新生。在原有公路桥梁的基础上所进行的加固， 除了大大提高公路桥梁的通行能力和服务水平，最重要的是确保了桥梁的质量，消除了运营中的安全隐患；另一方面也可以减轻因加固桥梁对道路通行的影响，最大程度的保持交通运力。提高其通行能力，最大限度地发挥桥梁的通行能力，使其焕发新生。

3）桥梁加固可以避免浪费，推动建筑行业形成可持续发展的理念。资源的浪费，不仅对于我们当代人来说是不可取的，对于我们的后代来说，更是杀鸡取卵的行为。桥梁加固技术，在满足我们当代人需求的同时，又可以节约资源，为子孙后代留下发展的空间。这是一种对于经济、资源和社会兼顾发展的经济发展模式，最大限度地保护环境，节约资源，有利于推动建筑行业形成可持续发展的理念。

二、工程概况

某大桥处于交通要道，交通行车量大，由于长期处于重车荷载下，以及风化及施工过程中的缺陷等原因，出现的病害，主要以桥梁主梁裂缝、箱梁裂缝、结构混凝土的破损为主，同时桥梁底板会有有零星的划痕和擦伤，面积较小，多位于在主桥兼汽车通道处，且桥下堆积易燃物(或违建)对桥梁的整体耐久性构成也威胁。

三、施工工艺及维修质量检测

(一)对桥梁主梁裂缝和箱梁裂缝处理

当检测出的裂缝宽度大于0.15mm时用灌浆来解决；当检测出的裂缝宽度小于0.15mm的直接封闭处理；如果裂缝密集则除用上述两种方式解决外，还需进行碳纤维布处理。

(二)封闭处理

(1)封闭材料要求

浆液固化后抗拉强度及粘结强度大于被加固混凝土的抗拉强度。

(2)封闭方法

对裂缝宽度小于0.15mm者，做直接封闭处理，采用特制开槽机在裂缝顶端铣刨出“V”型槽，然后用封缝材料进行封闭。封缝材料必须能防止水汽侵入，以避免钢筋生锈。

根据裂缝宽度观察仪所检测出来的情况及灌浆要求确定封缝方法，裂缝宽度较大的可以采用水泥砂浆封缝，其余的一般采用环氧树脂胶泥封缝。具体措施如下。

环氧树脂胶泥封缝:用环氧树脂基液作为底层涂在裂缝两侧(宽20～30mm)，然后抹一层厚1mm左右、宽20～30mm的环氧树脂胶泥，且刮平整以保证封闭可靠。抹胶泥是防止产生小孔和气泡。

水泥砂浆封缝；用环氧树脂浆液在裂缝处理处用毛刷涂一层(厚1～2mm)，涂刷平整均匀防止出现气孔和波纹，再抹水泥砂浆封闭。

(3)灌浆处理

①灌浆材料要求

1、固化后浆液的抗压、抗拉强度必须大于被加固混凝土强度的1．2倍，粘结强度也必须大于混凝土的抗拉强度；

2、浆液的粘度小，可灌性好；

3、浆液固化后的收缩性小，抗渗性好；

4、浆液固化时间可以调节，灌浆工艺简便；

6、浆液应为无毒或低毒材料

②施工步骤

1、依据检测报告中所述需要维修的位置，现场核实裂缝的数量、长度和宽度，根据实际情况用百分表、裂缝显微镜核查予以增减，并做好裂缝的标注工作。

2、主梁裂缝采用压力灌浆法施工，先用环氧树脂浆液将裂缝构成一个密封空腔，能有效控制的预留进出口，借助专用灌浆泵将浆液压入缝隙并使之填满。

3、灌浆前先对裂缝进行处理，其处理方法为:对混凝土构件上的裂缝，用钢丝刷、角磨机等工具，清理干净以确保表面无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等影响修补效果的物质，然后再用丙酮、酒精等有机溶液清洗并等到充分干燥或者也可以使用压缩空气吹去表面沙粒、灰尘，再用高压水冲洗，使其干净无灰尘，最后再用风干、压缩空气冲吹或采用其他干燥措施使之充分干燥。

4、粘贴注浆口及封闭裂缝。表面采用专门用于注浆口的粘结剂将其与裂缝对齐粘贴，灌浆嘴一般采用一次性的塑料嘴或可重复使用的铜制嘴，灌浆嘴先套上15cm长透明软皮管，便于注浆和观察液面，软皮管两头必须用扎丝绑牢，以防止灌浆过程中掉下来影响施工，软皮管皮厚度不易小于1mm，直径可比灌浆嘴略细，略加热套上，且不容易松脱。因基本上均为单面裂缝，则一端灌浆嘴作为注浆嘴，另一端作为排气嘴、出浆嘴，注浆口的间距根据裂缝的长度及宽窄以30～40cm为宜，一般宽缝可稀布，窄缝宜密布，每一道裂缝至少须各有一个进浆口和排气口。注意注浆口必须对中，保证导流通畅，注浆口应粘贴牢靠。

裂缝表面封闭时，为使混凝土裂缝完全充满浆液，让混凝土内部结构重新结合为整体，既保持足够压力的同时又要保持浆液不大量外渗，就必须对要处理的裂缝(除孔眼及注浆口外)表面，用环氧树脂浆液沿裂缝走向均匀涂刷两遍进行封闭，形成封闭带，宽度在6～8cm以实现密封。

5、检测封闭效果―――压力试验。等到环氧浆液封闭裂缝硬化后，对其做必要的压力试验，以检查封闭带效果是否达到封闭的效果，先在封边带上及注浆口周围可涂肥皂水，将0.2～0.4MPa的压缩气体通过灌浆嘴，如发现通气后封闭带有气泡出现，说明该部位漏气，对漏气部位可再次封闭，试气时必须由低端往高端，这样的好处使裂缝检测全面。

6、灌浆操作。浆液配置按照厂家提供的不同浆材的配方及配制方法进行。浆液一次配制数量有一定的限制，少了影响灌浆的效果，多了浪费，一般以浆液的进浆速度及凝固时间来确定。灌浆与试气过程一样，都是从下往上，从底端开始压浆，在压浆的推移下，裂缝中的空气及压浆从另一端的灌浆嘴排除出，当裂缝内的气体喷出浆液后与压入浆液的浓度相同时，且再无气体出来时，停止压浆，并将其封堵。贯通缝须在外表面裂缝处进行封缝处理，从另一表面进行灌封。对于已灌过的裂缝，当浆液固化后可将浆嘴拆除，并在灌浆嘴处用环氧胶泥抹平。

开灌前，先接通管道(压浆管宜无色透明加劲塑料软管)，打开所有灌浆嘴上的阀门，用气压为0.2MPa以上的压缩空气将管道及裂缝吹干净，压浆顺序由一端向另一端依次进行，灌浆压力以控制在0.2～0.4MPa为宜，压力逐渐升高，注胶压力应控制在0.6MPa以下，过高的压力可能使密封盖脱开或软管爆裂，胶液四溅，造成危害，若使用停顿时间超过30min，罐内胶液宜流淌干净，以备下次使用。

③检测封闭及灌浆的效果

对已经封闭好的裂缝检查时可用压力水灌注或0.3MPa左右的压缩空气(压力不能过高或过低)，也可直接沿着缝钻芯取样，以检验灌浆密实的效果。采用灌浆修补裂缝的原因，一方面是其粘结剂的粘结力将其与混凝土内部结构重新结合为整体，恢复原有的强度，另一方面，可以阻断空气中的水分进入梁体，以避免钢筋和混凝土腐蚀，提高结构的耐久性和抗渗性。

(三)增大截面加固法

混凝土结构增大截面施工方法是指在原结构的基础上浇筑一定厚度的钢筋混凝土。此种加固方法，工艺简单，适用面广，用于一般的梁桥、板桥等结构的加固。此种方法能够增大构件受拉区的面积，增设一定比例的钢筋，不光可起到粘结和保护的作用，提高构件的承载能力，而且还可以增加构件的有效高度，提高构件的抗弯、抗剪能力，并增加构件的刚度。增大截面的施工工艺一般为两种方式:一是增加桥面铺装厚度，用于弥补预制梁板顶面过薄而导致的桥面承载力不足;二是增大主梁腹板厚度或梁肋高度等，从而达到提高构件承载力和刚度的目的。虽然此种加固方式的工艺简单、适应性强，并具有成熟的施工经验，但施工工期较长，对正常运营的高速公路存在一定的影响，而且新老混凝土接茬问题也是施工难点。

(四)粘贴碳纤维布的方法

(1)碳纤维布及粘布胶材料要求。本工程的碳纤维布及相应的粘布胶由供应商提供时，必须提供材料检验合格证明和出厂检验报告。面层树脂、找平材料和浸渍树脂的正拉粘结强度≥2.5MPa，且大于被加固混凝土相应强度的1.2倍，现场做抗拉强度试验时，正拉粘结强度混凝土应被拉坏。浸渍树脂应满足以下要求:抗拉剪切强度≥10MPa，抗拉强度≥30MPa。碳纤维布的主要指标应满足以下要求:抗拉强度指标值≥3000MPa，弹性模量≥2.1×105MPa；延伸率≥1.5%。

(2)粘贴碳纤维布的步骤。①混凝土表面处理，凿除被加固桥梁范围内梁体表面剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，直到露出混凝土新鲜密实的骨料，并用修复材料将表面修复整平，按桥梁加固设计要求对表面裂缝进行封闭处理，被粘贴混凝土表面应打磨平整，吸附在混凝土表面的杂质，直到完全露出结构新层面，并保持干燥。②配制并涂刷底层树脂。按厂家提供的材料及配方配制底层树脂，涂刷时应保持薄且均匀，对于暴露钢筋的地方及凹凸不平等不容易全部涂刷部位则须进行反复涂刷，切记涂刷在底层树脂时，厚度不得超过1mm。③找平材料的配制及对不规则地方修复处理。树脂涂刷后应间隔一段时间，一般为30～60min，待基层中气泡完全清除后，再用找平材料对其填补平整，且不留棱角。在碳纤维布拐角的地方须做圆弧处理，处理完成后将混领土表面清理干净并保持干燥。

(3)浸渍树脂或粘贴树脂的配制与涂刷。碳纤维布的粘贴。现场用裂缝宽度仪所检测出来的裂缝宽度的数据结合规范要求的尺寸裁剪碳纤维布，并用配制好的浸渍树脂均匀抹涂在准备粘贴的部位，用专门特制的滚筒沿同一的方向反复用力滚压以充分挤排里面的气泡，使浸渍树脂充分浸渍碳纤维布中，切粘贴记滚压时不得有损伤碳纤维布，使碳纤维布破损。多层粘贴重复上述步骤，待纤维布表面干燥时即抗压进行下一层粘贴。最后一层的碳纤维布表面也应涂抹浸渍树脂，碳纤维布若需搭接，搭接长度不得少于0．15m。如果搭接长度少于0．15m则不能发挥粘贴碳纤维布的作用，最外边面的碳纤维布均匀涂抹一层耐腐保护涂，以增加其持久性。

(4)质量保证。碳纤维布及其配套材料的材料必须有厂家提供的检验合格证明。对每一道工序处理结束后，都对其进行质量检验，若出现质量问题，应立即对其分析，找出问题所在，再进行返工。施工结束后必须再次进行现场检查与验收，检查以评定碳纤维布与混凝土间的粘结牢固为主，用小锤等工具敲打碳纤维布表面，且应该轻轻敲打。以敲打的回声来判断粘结效果，如出现空鼓等粘结布密实不牢现象，在碳纤维布未干透时赶紧应采取必要补救措施。若粘结密实面积小于95%，则没达到预期效果，需重新粘结施工。因施工原因造成部分桥梁的混凝土的破损，其中混凝土破损较多，破损露筋较少，且一般混凝土破损面积都在20cm×20cm，并主要分布在结构的底板及立柱、盖梁位置。采用环氧混凝土修补，如果露筋的必须先除锈再修补。

(5)对于部分桥梁底板有零星的划痕和擦伤，面积较小，多位于在主桥兼汽车通道处，应在通道口设置明显的限高标志并保持完好，对桥下下堆积易燃物(或违建)定期清理。

(五)其他常见的加固方法

增加横向联系施工法，也是近几年采用较多的加固方法。该方法是通过增设横向联系，改善上部结构的荷载横向分布规律，一般常用于无横梁或跨径较大且横梁较少的T梁及I字梁。由于荷载重新分布，使原有梁中所受荷载得以减少，由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高，从而达到提高结构刚度和整体承载能力的方法。改变结构受力系统加固法，这一方法主要是在改变桥梁结构受力系统的基础上实现提高桥梁的承载力。具体操作是将简支梁和简支梁进行纵向的连接，从而将简支梁变成连续梁，或者在桥梁的下方架设桥墩或支架，又或者在梁下设置类似钢析架的叠合梁及加劲梁来降低梁的外应力，增加桥梁的承载能力。

结语

对于正在运营中的公路桥梁进行补强加固和改造是桥梁工程中的重要组成部分。对于大量存在安全隐患的桥梁，如果通过一些常规的加固措施来恢复或者提高它们的刚度或承载能力，不仅可以降低巨大的资金投入，也可减小由于交通中断而造成的经济损失。因此，加强对旧桥的日常管理和养护工作，增加日常养护的资金投入，才是确保证公路运营安全、畅通的途径。

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