枨冲大桥维修加固工程设计及施工技术分析

苏超云， 邓敏捷

(湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南 长沙 410007)

枨冲大桥维修加固工程设计及施工技术分析

苏超云， 邓敏捷

(湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南 长沙 410007)

桥梁作为公路交通的重要组成，有力地提高了陆地交通质量，但桥梁建设具有技术高、耗资大等特点，必须要尽可能延长其使用寿命。以枨冲大桥维修加固工程为实例，介绍了桥梁现状，对桥梁各个节点受力进行了分析，以此制订了裂缝灌浆、钢筋种植、拱圈和桥墩加固的方案和技术等内容，为以后类似的工程提供技术参考。

桥梁工程；枨冲大桥；维修加固；施工技术

据不完全统计，截止到2015年，我国境内有大小各类桥梁超过70万座，且超过60%的桥梁其使用年限大于30 a，超过80%存在各类病害。所以针对桥梁的维修加固工作已成为当前保证我国陆地交通安全顺畅的重要措施之一。由于桥梁的结构、所处位置等存在很大区别，因此必须要针对每个桥梁的特点设计维修加固方案[1]。

1 工程概况

枨冲大桥地处湖南省浏阳市枨冲镇境内，该桥修建于1979年，距今已有37 a。原桥面宽度为9.0 m(7.0 m行车道+2×1.0 m人行道)，桥梁总长162.39 m，桥梁跨径：3-净45 m双曲拱，拱圈为变截面(见图1)。老桥设计荷载等级：汽 — 15级、挂-80。该桥由于设计荷载等级较低，在通过几十年的运营后出现了较多的问题，维修加固工作势在必行。

图1 枨冲大桥实景图

2 桥梁病害现状

根据有关部门的专业鉴定，将浏阳市枨冲大桥归为四类桥，其主要病害有以下几点：

1)该桥两侧护栏构件脱落、缺失，个别构件出现剥落、露筋、裂缝；人行道出现少量缺失现象，出现较多坑槽、松动现象。

2)桥面砼局部松散、露骨；局部出现浅坑槽，影响安全及舒适行车。

3)各跨腹拱圈出现纵向贯通裂缝，裂缝宽度超限，部分腹拱拱顶出现横向贯通裂缝并伴有泛碱，各腹拱圈内均出现渗水病害。

4)主拱圈第2、第3跨出现渗水病害，各跨跨中位置横系梁出现竖向开裂，拱波有纵向裂缝。

5)桥梁下部构造采用重力式墩台，经检测，河床出现明显的冲刷下切现象。

3 加固方案和设计标准

3.1 加固方案

本工程遵循《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60 — 2004)要求，将枨冲大桥按照公路 — Ⅱ级标准进行提高承载能力维修加固设计。具体维修加固方案如下：

1)拆除原有混凝土桥面及人行道栏杆，拱上砂砾填料松散部分进行换填，填料上新做FYT — 1防水层，并使用18 cm厚防水钢筋混凝土对桥面进行铺装，桥面宽度调整为8.8 m，新做防撞栏杆和桥面泄水孔。

2)对主拱圈、拱波、横撑、横墙、腹拱圈及侧墙裂缝用环氧树脂灌浆封缝处理，在主拱圈拱肋底面增加20 cm厚，拱肋侧面增加15 cm厚C40钢筋混凝土。在立墙位置处设置横隔板，跨中老横系梁处增设1道横隔板[2]。

3)在主拱圈拱脚第1腹拱部分，填实腹拱上部，再增厚20 cm，拱脚部分渐变至30 cm厚。

4)腹拱圈采用碳纤维棒网涂抹5 cm厚聚合物砂浆进行补强。

3.2 工程设计分析

1)本工程的设计标准见表1所示。

2)对原结构的复算分析。

本工程的主拱圈结构计算模型见图2所示。本桥不考虑拱上建筑与主拱圈的联合作用，主拱圈按照无铰裸拱计算；拱上建筑、桥面铺装和栏杆作为均布荷载施加[3]。

表1 枨冲大桥维修加固工程设计标准

图2 枨冲大桥主拱圈结构计算模型

根据相关规定：按公路 — Ⅱ级车道荷载计算拱圈的正弯矩时，应乘以各截面相应的折减系数；计算拱圈的温度变化时，温度作用效应可乘以0.7的系数。在此重点分析图2中的1、7、11号节点加固前和加固后的受力情况(具体数据见表2～表4所示)。

表2 加固前、后1号节点受力(拱脚)

表3 加固前、后7号节点受力(1/4截面)

续表3 加固前、后7号节点受力(1/4截面)

表4 加固前、后11号节点受力(拱顶)

本项目采用计算机模拟技术(midas FEA)对加固前后的这几个节点进行受力分析，结果如下：在加固前，枨冲大桥的拱脚、1/4截面和拱顶截面均有不能满足规范要求的参数，经加固后再进行验算，各项参数均可满足要求，可以说明加固方案是可行的。

4 施工技术分析

4.1 裂缝灌浆

本工程采用压力注浆法施工，材料为专业环氧灌浆胶，灌浆范围有拱圈裂缝、腹拱圈裂缝、横撑裂缝、横墙裂缝等。具体施工流程为：表面处理→粘贴注浆和出浆嘴→封缝和密封检查→灌浆→检查[4]。

本项目要求裂缝灌浆胶浆液的粘度小、渗透性好、可灌性好；施工前应对裂缝进行全面调查，核实裂缝数量、长度、宽度等，并对裂缝进行编号，以确保施工时不遗漏；裂缝缝口表面应平顺、干燥、无油污；注浆嘴沿裂缝走向布置，间距视缝宽度一般为20～40 cm；压力注浆修补裂缝应根据浆液流动性选择注浆压力，本项目范围一般为0.1～0.4 MPa；表面封缝材料固化后应均匀、平整，不出现裂缝；当注入裂缝胶达到7 d固化期时，采用取芯法对注浆效果进行检验。

4.2 钢筋种植

本项目的钢筋种植施工流程见图3。钻孔前用钢筋探测仪确定钢筋位置，不得与原钢筋位置重合。钻孔若遇到钢筋应立即停钻，并做适当调整；利用压缩空气和硬毛刷清理钻孔；植筋前用丙酮或工业酒精擦拭孔壁、孔底和植入钢筋；胶黏剂采用专用灌注器进行灌注，灌注量一般为孔深的2/3，并应保证在植入钢筋后有少许胶黏剂溢出；注入胶黏剂后应立即单向旋转插入钢筋，直至到达设计的深度，并保证植入钢筋与孔壁间的间隙基本均匀，校正钢筋的位置和垂直度；胶黏剂完全固化前，不得触动或振动已植钢筋，以免影响其黏结性能[5]。

4.3 拱圈加固

图3 钢筋种植施工流程

本工程拱圈加固包括主拱圈和腹拱圈，其基本步骤相近。首先对损坏严重的原表面进行凿除处理；然后在表面喷涂强化剂，目的是用于增强原结构表面材料的密室性，提高与聚合物砂浆的粘结力；其次，在表面安装碳纤维筋，本项目采用螺栓固定，锚栓孔间距以1 000 mm为宜，锚栓孔深度应在40 mm左右，锚栓直径Φ6 mm；之后在表面喷涂高粘高强聚合物砂浆，施工温度适宜在10～35 ℃；养护期为3 d，之后涂抹表面防腐材料，分2次分别涂抹表面防腐材料A、B，2次涂抹方向应相同[6]。

4.4 桥墩基础加固

本工程在桥墩基础周边2.0 m范围内先压注水泥浆固结河床面，再抛钢筋石笼，阻止河床冲刷下切。

5 结束语

桥梁的维修加固可有效提高桥梁使用情况和寿命，但该类工程对施工技术要求较高，而且技术人员应根据每座桥梁的具体情况设计出不同的加固方案，这样才能保证经济适用。枨冲大桥的加固措施充分结合了桥梁本身特点，通过除险加固后各项指标均满足使用安全要求，取得了较好的经济社会效益。

[1] 代晋，余琼.峨边大渡河维修加固工程施工控制[J].佳木斯大学学报(自然科学版)，2009(1)：32-35.

[2] 翁辉，徐健.长兴港大桥维修加固工程吊杆更换设计[J].西南公路，2013(4)：41-44.

[3] 黄彪.东莞石碣大桥维修加固工程施工技术总结[J].山西建筑，2010(15)：37-40.

[4] 孙志雄，林明星.大南沙大桥引桥维修加固实例分析[J].公路交通技术，2012(3)：26-30.

[5] 彭申凯，王洁.五河淮河大桥维修加固的设计和施工[J].安徽建筑，2007(4)：72-76.

[6] 梁展凡，韦景光，李宗文.百色百林大桥旧桥维修加固技术[J].西部交通科技，2009(6)：21-25.

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