高速公路旧桥改善施工技术研究

摘要 目前我国正在运营的高速公路，大部分在2000年前后经过第一次全国高速公路建设高潮修建而成，目前已运营10-20年，既有桥梁改善加固势在必行。桥梁病害形成原因及处理措施主要分为：桥面铺装破坏及修复技术、空心板铰缝破坏及修复技术、铰接空心板单板受力加固技术、T梁横向连接病害处理技术、支座及支座垫石的更换、砼裂缝修补等梁体裂缝处理技术等。

关键词： 高速公路既有桥梁 ；病害； 改善 ；施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A

一、 引言

连霍国道主干线洛阳至三门峡段高速公路是河南省实施高速公路改建（四车道改建八车道）的重要路段。现有高速公路2001年全线建成通车，随着社会经济的发展，交通量日益增长，经过十几年的运营，现在洛三段高速公路的实际通车能力、承载水平已经不能满通量的需求。经检测原有桥涵结构存在一定的病害，需要进行改善加固，故高速公路既有桥梁运营期出现的各类型病害改善加固施工技术研究势在必行，应用前景广阔。

二、桥梁病害及处理措施

1.桥面铺装破坏及修复

桥面主要破坏有开裂、坑槽、车辙、网状破损龟裂、麻面等，根据病害深度可分为沥青铺装病害和桥面现浇砼铺装病害。处理方式：1)桥面沥青铺装病害，铣刨沥青铺装层，重新铺设一层最小结构厚度为4cm的沥青铺装层。2）现浇砼桥面铺装局部病害，如不需要破除重新浇筑，则根据病害面积局部开窗补强处理。因原桥面现浇铺装层较薄，为提高桥面铺装抗冲切性能，现浇铺装采用玄武岩纤维砼，即在砼中掺入乱向短切玄武岩纤维，纤维体积掺量为0.1%，每立方砼掺入量3kg左右。

2.空心板铰缝破坏及修复

空心板铰缝病害主要表现在铰缝脱落、渗水、泛碱。判断标准：1）桥面沥青铺装在对应铰缝位置出现纵向裂缝；2）桥下观察铰缝出现渗水、碱化现象；3）铰缝砼脱落并空隙大于2cm。出现以上任何一种情况即可判定此条铰缝破坏或开裂。无上述现象，仅有铰缝砼脱落，不能判定该铰缝破坏或开裂。处理方法：每幅每跨桥若有3条及以上铰缝判断为破坏或开裂，则凿除该幅该跨全部桥面铺装，同时对已破坏的铰缝砼进行清理后重新浇筑，并对破坏铰缝两侧梁板进行植筋相连。如仅有个别铰缝判断破坏、开裂，则仅凿除该条铰缝左右各30cm宽桥面铺装，清理该铰缝后对铰缝两侧梁板植筋相连，重新浇筑铰缝砼，然后再重新浇筑60cm宽的桥面砼铺装层。

3.铰接空心板单板受力

连霍国道主干线洛三段高速公路上的桥涵构造物大都为预制拼装的铰接空心板桥，企口缝非常小，缝内未设连接钢筋，仅用细石砼填实。企口缝连接薄弱、桥面铺装厚度薄，支座错位、压缩剪切变形、支座脱空等因素造成大部分空心板结构存在板间铰缝脱落、渗水、板间错台、板间距过大等问题，病害严重时造成单板受力的最不利工作状态。危害分析：单板受力过大，承载力不足，对桥梁结构安全构成威胁。处理方案：1）修复铰缝、加固铺装：每幅每跨桥若有三条及以上铰缝判断为破坏或开裂，则凿除该幅该跨全部桥面铺装，清除铰缝砼，对破坏铰缝两侧板梁植筋相连。加固前需更换所有橡胶支座及破损的支座垫石，将错位错台的空心板吊装复位，将清理旧铰缝，沿铰缝每隔1m，设置一个注浆孔，铰缝底部用聚氨酯发泡材料填充，在铰缝两侧的空心板顶植筋（￠12mm），将植筋向企口缝处扳倒与相邻板块的植筋相互焊接，施工桥面铺装砼。2)换板处理法。对于个别单板受力且破损严重失去承载能力的空心板，采取单孔单幅全部换成满足公路-I级荷载的大企口缝空心板。彻底解决空心板单板受力问题。

图1空心板铰缝修复图例

4.T梁横向连接病害处理

1）成因分析：

在行车荷载作用下，接缝处的砼破损，引起了接缝处钢筋锈蚀,钢筋锈蚀后加速了砼的破损。横隔板由于连接钢板的锈蚀导致了周围砼的脱落。由于旧桥T梁横隔板仅有底部的钢板相焊连，经过长期运营，钢板的焊接处已断裂，横隔板错位严重，造成T梁出现单片梁承重，而不是作为一个整体并通过横向分配来承重。

2)危害分析

接缝处的破坏减弱了T梁间的横向连接，在桥面形成了反射裂缝，桥面防水层破坏后就导致了接缝渗水，水又加速了接缝处其他病害的发生。钢板锈蚀失效后横隔板就失去了作用，减弱了桥梁整体作用，并影响桥梁的耐久性。

3）处理方案

采用铆粘钢板的方法连接T梁横隔板，通过加强横隔板刚度增强T梁间横向联系来提高结构的承载能力。按照加固规范要求，钢板厚度小于10mm时直接涂胶粘贴，钢板厚度大于10mm时压力注胶粘贴。考虑到T梁端横隔板加固施工时操作空间小，并且T梁端头横向力分布与横隔板刚度关系不大，故端横隔板采用5mm厚Q345钢板直接涂胶粘贴连接。跨中部位横隔板刚度直接影响该位置汽车荷载的横向分布形式，所以中横隔板采用10mm厚Q345钢板压力注胶连接，有效加强横向联系。原桥部分横隔板为脱模方便厚度不一致，在加工横隔板连接钢板时应根据旧桥横隔板实际尺寸，按照横隔板外形加工钢板，保证钢板和横隔板紧密贴合。

4）施工工工艺

（1）加固机理

通过在构件外部用结构胶粘贴钢板，并用异形铆钉将钢板铆接于构件表面，使钢板与构件协同作用共同承担荷载，起到增加构件钢筋的作用，提高构件抗冲击和动载性能，从而达到对原构件加固的目的。

（2）粘钢工艺

钢板条制作 砼面和钢板面处理 配胶 涂胶钻孔、打铆钉固定钢板 检验

（3）钢板条制作：根据粘钢、铆钢的规格尺寸将钢板制作成钢板条，并按铆钉铆接位置在钢板上钻孔。（4）表面处理： 先凿去砼松散层，将砼表面大致凿平，然后用角向磨光机将钢板粘接面打磨平整，并用钢丝刷将表面浮渣刷去，粘贴钢板时用空压机将粘接面打磨平整，并用钢丝刷将表面浮渣刷去，粘贴钢板时用空压机将粘接面吹干净。对钢板表面进行除锈和表面粗糙处理，将钢板用磨光机打磨至金属光泽，然后用粗砂轮片进行粗糙打磨，打磨纹路与钢板受力方向垂直。（5）结构胶配制好后，用抹刀涂在已处理好的砼面上，厚度1-3mm为宜，中间厚两边薄，然后将钢板粘贴至预定的位置。（6）钢板粘贴于预定位置后，立即进行打铆打孔，打入异形铆钉，异形铆钉全部打入后，通过铆钉对钢板拉伸作用，保证钢板沿受力方向拉紧，并将钢板牢度地铆接于加固构件上，结构胶通过挤压从钢板边缘挤出。（7）异形铆钉铆接钢板工艺要求：a.配制结构胶用于固定铆钉。铆钉钢板用胶量很少，应根据每次用量配制。B.钢板就位、打孔：将钢板条放置于要加固构件的表面，打孔时，先从钢板条中间孔打起，用电锤对准钢板孔往砼打孔，孔径12mm，孔深80mm，打孔后清除孔内灰尘。C.孔内注胶：将配好的胶填入孔中，胶填入孔内约至50%深度即可。d.打入铆钉:铆钉选用异形加固铆钉，将铆钉锥面对准钢板受拉方向，将铆钉用手锤打入孔中，铆钉露出钢板面0-2mm控制。每打一个孔，应立即完成注胶、打铆钉的工作，然后再钉下一个铆钉。e..铆完中间孔后，对称地往两边逐个完成打孔、注胶、打铆钉的工作即完成整个铆钢加固过程。（8）.质量检验：a.钢板与结构胶进场后，及时向监理工程师提供材质证明书及产品合格证，并对钢板、结构胶进行现场抽样检验。b.铆钉现场抽样，在实验室作单个铆钉抗剪力试验，单个铆钉抗剪力大于30KN为合格。

5.更换支座施工工艺

1）在施工前要测量梁板和墩台的实际距离，观察放置千斤顶的位置，根据梁板重量选择适合的千斤顶。2）在进行顶升之前应了解垫石支座的型号，如有与设计不符的现象应提前核对并准备与实际型号相符的支座垫石。3）顶升过程中应量测上部结构的竖向位移量与横向偏移量，如遇异常情况应立即停止操作。4）顶升采取半幅施工的方式，半幅桥同时顶升，以免桥面铺装损坏。

6.砼裂缝修补

成因：由于砼的徐变、碳化、碱化而长生砼裂缝。处治工艺：1）对裂缝宽度0.15mm的裂缝，采用自压力灌注化学浆液的方法进行修补，要求修补材料能够均匀注入到细而深的裂缝中去。2）对宽度0.15mm的裂缝，采用改性环氧树脂胶泥封缝即可。胶泥厚度不小于1mm,宽度不小于25mm。施工基本流程：砼表面处理达到表面平整、干净、干燥环氧树脂胶泥抹缝检查封缝质量。

三、结语

1.由于旧桥维修加固施工不同于新桥施工，风险和不确定因素复杂，故应根据病害原因，分清表面砼病害、渗水病害、砼表面裂缝病害和支座垫石结构承重性病害等情况，分别进行侧重性处理。每个部位均应认真施工，过程观察和工后监控，建立工前、工后监控对比资料。

2.梁体顶升、支座更换时刻应选择温度变化较小时段进行。

3.在施工过程中，应进行动态观测和控制，并特别注意上部结构各部位的裂缝情况。

4.维修加固完成后，应进行荷载试验以检验加固效果。

参考文献

1.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011)

2.《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011)

3.《水泥基灌浆材料施工技术规程》（YB/T9261-98)

4.《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008)

5.《道桥用改性沥青防水卷材》（JC/T974-2005)