簡支梁橋上部結(jié)構(gòu)加固對策及質(zhì)量控制策略研究

尤正奇

(甘肅省公路交通建設(shè)集團(tuán)有限公司 蘭州 730000)

引言

從很多橋梁病害研究結(jié)果來看，我國相當(dāng)多的簡支梁橋處于損傷狀態(tài)，有的甚至處于危險狀態(tài)。雖然國家每年都會下?lián)艽罅康馁Y金用于橋梁的檢修與加固，對橋梁的病害進(jìn)行修補(bǔ)，但由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，而經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展就會必然造成公路交通流量快速增長，而且還會存在很多非法改裝的超重車輛存在，這種情況就對橋梁的極限承載能力造成很大的考驗(yàn)[1-4]。此外荷載等級較低的橋梁在總橋梁數(shù)目中占比較大，特別是農(nóng)村橋梁的實(shí)際情況可能更差[5-7]。在這些背景下，大量的橋梁的結(jié)構(gòu)性病害開始出現(xiàn)，并且不斷的發(fā)展，給交通的通行造成一定的阻礙，因而對于這些橋梁需采取積極有效的加固措施，以滿足運(yùn)營的需求，保證交通運(yùn)輸安全暢通。

近些年，橋梁的評定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)檢測、健康監(jiān)測、承載能力評定等技術(shù)不斷的快速發(fā)展，并逐步趨向量化、標(biāo)準(zhǔn)化方向[8-11]。但是總的看來，在特殊橋梁典型病害的質(zhì)量控制方面研究尚不完善，在鋼筋材料特性和施工工藝方面的研究還存在一些不足，因此，鋼筋設(shè)計規(guī)范化、設(shè)計計算理論和特殊加固方法施工工藝等方面的研究有待加強(qiáng)。

1 工程概況與施工特點(diǎn)

橋梁的基本資料可幫助了解橋梁現(xiàn)實(shí)狀況，是進(jìn)行橋梁鑒定工作的重要前提。橋梁結(jié)構(gòu)可靠安全性能主要由設(shè)計、施工和所用材料質(zhì)量而定。設(shè)計、施工和材料的不足使結(jié)構(gòu)必然存在安全隱患。另外，橋梁在運(yùn)營時又會經(jīng)受不同程度的自然損壞和人為破壞。這些因素往往會疊加在一起，促使橋梁的病害的產(chǎn)生。再加上橋梁的病害連鎖破壞，橋梁會出現(xiàn)大量的病害，就會導(dǎo)致橋梁處于危險狀態(tài)。橋梁的現(xiàn)場病害勘察是最常用的檢查手段，能夠直觀的發(fā)現(xiàn)橋梁現(xiàn)存的部分缺陷和損傷情況。同時也要復(fù)核橋梁重要構(gòu)件的尺寸，對于公路簡支梁橋，一般為鋼筋混凝土橋梁，同時也要對混凝土和鋼筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測。

某跨線橋位于汕昆高速公路上，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，單跨7片梁，孔跨布置為左幅8×30m，右幅20+7×30+3×20m；該公路橋設(shè)計為Ⅰ級，橋墩采用鋼筋混凝土柱墩和樁基礎(chǔ)，支座為板式橡膠支座，橋臺采用帶肋板式橋臺、立柱橋臺和樁基礎(chǔ)，伸縮縫采用XLF80C伸縮縫。本次檢測中發(fā)現(xiàn)混凝土破損1處，面積為0.10×0.08m2，L3-1-1#橫隔板濕接縫與預(yù)制板間裂縫，長度為1.7m，典型裂縫寬度為0.20mm；L3-1-4#橫隔板底部混凝土破損露筋，面積為0.10×0.10m2；L5-5-2#橫隔板底部1處混凝土剝離。2#橋臺護(hù)坡X=0.2m，1條橫向裂縫，修補(bǔ)后重新開裂。發(fā)現(xiàn)蓋梁存在水跡1處；蓋梁存在垃圾堆積3處；墩頂存在垃圾堆積1處；蓋梁存在豎向裂縫16條，分布于6片蓋梁上，長度介于0.30～0.75m之間，典型裂縫寬度介于0.08～0.15m之間；蓋梁銹脹露筋8處，分布于2片蓋梁上，面積介于0.05m×0.03m～0.05m×0.30m；蓋梁露筋2處，分布于2片蓋梁，面積分別為0.05m×0.22m、0.05m×0.10m。0#橋臺背墻與右翼板轉(zhuǎn)角處水跡泛白，長度為0.4m，19#橋臺X=5m處露筋1處，面積為0.05m×0.20m。從常規(guī)外觀質(zhì)量檢查來看，基礎(chǔ)未見顯見性沖刷掏空、破損、沉降、位移等病害現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)全橋防撞墻存在局部銹脹露筋現(xiàn)象499處，銹脹露筋面積介于0.02m×0.02m～0.04m×0.40m之間，防拋網(wǎng)固定螺栓嚴(yán)重銹蝕，防拋網(wǎng)起皮脫落1處。

2 路橋橋梁常見病害維修控制養(yǎng)護(hù)方法

2.1 橋梁常見病害的養(yǎng)護(hù)維修方法

對于混凝土的的剝落、蜂窩麻面及鋼筋的銹脹原因可能是混凝土保護(hù)層厚度不夠，混凝土質(zhì)量差，或者鹽害所致，這樣在檢查中就應(yīng)該確定混凝土劣化的原因和范圍，制定維修方案。對于一般較小面積的劣化的混凝土可以利用機(jī)具將劣化的混凝土層鏟除，然后配合高一強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行修復(fù)，對于大面積的劣化，要對所有混凝土層進(jìn)行置換。檢查時應(yīng)該詳細(xì)的記錄裂縫的部位、長度以及走向，為制定進(jìn)一步的檢查方案提供依據(jù)，在維修中處理裂縫的方案應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重性而確定，而一些對結(jié)構(gòu)安全威脅不大的裂縫，可只采取封閉裂縫的措施。

針對劣化原因及范圍做出維修計劃(可能造成嚴(yán)重傷害的情況下，應(yīng)及時采取補(bǔ)救措施)。對于橋梁的安全構(gòu)成威脅，對于較寬的裂縫應(yīng)立即進(jìn)行限載、維修，對于細(xì)小的裂縫，可繼續(xù)進(jìn)行密切的觀察；記錄劈裂的部位，初測裂縫的寬度、描述裂縫的新舊程度及形態(tài)。在溫度驟變、地震過后或發(fā)生其他異常情況后，該部位就屬于重點(diǎn)的檢查對象了，一旦發(fā)生此類病害，應(yīng)立即匯報，并進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，同時評估橋梁承載能力并采取加固措施。梁上部的滯水，通常在日常檢查的很多情況下檢查不出。因此，在橋墩蓋梁墩柱確認(rèn)有漏水的情況下，有必要對上部結(jié)構(gòu)的漏水及蓋梁上部的滯水情況、支撐的腐蝕狀況進(jìn)行調(diào)查?？赏ㄟ^輕敲擊混凝土，檢查是否有剝離或者空洞聲，嚴(yán)重者應(yīng)立即修補(bǔ)；另應(yīng)觀察耳墻裂縫的形態(tài)，以判明開裂的原因，并注意觀察是否有側(cè)向突出現(xiàn)象。

橋面鋪裝層產(chǎn)生的裂縫、坑槽、不平整，造成這些病害的原因是多方面的，對于此就應(yīng)該通過目測并記錄裂縫開裂的位置、范圍以及裂縫的走向。損壞面積小時，進(jìn)行局部的修補(bǔ)；損壞面積大時，就需要將整跨的鋪裝層鑿除之后重新的進(jìn)行鋪設(shè)。橋梁伸縮縫內(nèi)雜物堆積，造成堵塞，造成該情況的原因肯能是垃圾物在雨水的沖刷作用下堆積于此，為此應(yīng)用手或者是鐵夾清理伸縮縫中的垃圾物，以免長期堆積影響伸縮縫的性能。欄桿、護(hù)欄的涂裝層及混凝土發(fā)生缺損時，會導(dǎo)致內(nèi)部配筋易腐蝕。大面積成片的缺損往往是選用的涂裝材料或工藝的問題，局部小面積的缺損多是涂裝時的基面局部處理不當(dāng)，對此應(yīng)通過目測并記錄缺損的位置、程度，注意是大面積成片的缺損，還是局部的缺損，可拍攝照片以進(jìn)行說明。鋼筋混凝土護(hù)欄柱混凝土嚴(yán)重老化、露筋、鋼護(hù)欄柱銹蝕。

2.2 簡支 T 梁橋上部結(jié)構(gòu)的病害及成因

2.2.1 主要典型病害

根據(jù)調(diào)研，T梁主要病害有：

①混凝土表面剝落、混凝土破損、濕接縫滲水、鋼筋銹蝕、鋼筋外露等。

②腹板下緣部分出現(xiàn)很多豎向裂縫，多發(fā)生在跨中附近，裂縫向上可到翼緣板；腹板中有時會出現(xiàn)網(wǎng)狀無規(guī)律的細(xì)小裂縫；支座附近的腹板通常出現(xiàn)斜裂縫。

③梁底出現(xiàn)橫向裂縫，集中在跨中，由下往上，到中和軸減少。

④橫隔板以及與梁連接處易出現(xiàn)裂縫，裂縫由下向上。

2.2.2 病害成因

(1)施工期問題導(dǎo)致病害的成因

a.梁端支座預(yù)埋鋼板縱坡調(diào)平采用砂礫定位，砼澆筑振搗時砂礫擠出致使鋼板調(diào)平失效，引起T梁安裝時支座局部脫空，支座受力不均、變形不一致，最終容易出現(xiàn)橋面開裂同時縮短支座壽命。

b.主梁鋼筋連接不符合規(guī)范要求，鋼筋保護(hù)層墊塊形同虛設(shè)。

c.底模端部不能適應(yīng)角變位，預(yù)應(yīng)力束張拉后梁端底部砼壓裂。

d.T梁模板加工制作不當(dāng)，導(dǎo)致翼緣板鋼筋被截斷；T翼緣板鋼筋不按設(shè)計制作，長短不一。

e.梁封錨砼施工質(zhì)量差，砼澆筑不密實(shí)、收縮大，降低結(jié)構(gòu)耐久性。

f.彎道上或互通內(nèi)變寬橋梁T梁預(yù)制時，沒有控制好每片梁的長度或端部沒有按設(shè)計角度預(yù)制，導(dǎo)致安裝時相鄰跨抵緊或間歇過大，梁體不能安放到設(shè)計位置，從而引起橫橋向各片T梁間橫隔板錯位。

g.砼澆筑時發(fā)生管道移位、波紋管漏漿堵管、波紋管附近砼或錨下砼振搗不密實(shí)，導(dǎo)致T梁出現(xiàn)開裂：錨下開裂、底板開裂、T梁腹板開裂等。

h.濕接縫砼澆筑質(zhì)量差。

i.T梁預(yù)制外觀普遍不好，氣孔、漏漿、蜂窩、麻面、翻砂現(xiàn)象呈常態(tài)，砼水灰比、塌落度控制不嚴(yán)，養(yǎng)護(hù)不及時或沒有覆蓋，導(dǎo)致翼緣板上面裂縫多，影響結(jié)構(gòu)耐久性。

j.T梁翼緣板及橫隔板精度控制差，導(dǎo)致濕接縫鋼筋彎折，傳力不利；翼緣板橋面橫坡控制差，通過濕接縫折線連接，橋面鋪裝厚薄不一，易使橋面過早破壞。某個項(xiàng)目一跨梁安裝好后發(fā)現(xiàn)翼緣板超高橫坡預(yù)制相反。

(2)運(yùn)營及養(yǎng)護(hù)期問題導(dǎo)致病害的成因

a.T梁間濕接縫薄弱，橫隔板損壞嚴(yán)重，長期荷載作用下，導(dǎo)致橫向聯(lián)系失效，相鄰梁上下錯動明顯，橋面鋪裝出現(xiàn)縱橋向反射裂縫。

b.老標(biāo)準(zhǔn)圖的T梁間無濕接縫，預(yù)制結(jié)構(gòu)直接對接，且連接比較薄弱；或采用預(yù)埋鋼板焊接，在豎向荷載和橋面滲水的作用下，鋼板焊縫銹蝕開裂，導(dǎo)致橫向聯(lián)系減弱在長期動載作用下較為薄弱的聯(lián)結(jié)容易出現(xiàn)裂紋，T梁間整體性被破壞，降低了梁的橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。T梁趨于單梁受力狀態(tài)。

c.老標(biāo)準(zhǔn)圖的非預(yù)應(yīng)力T梁上往往出現(xiàn)底板和腹板裂縫；該類T梁腹板較薄，且構(gòu)造筋配置率偏低。大部分T梁1/4跨與3/4跨之間普遍存在腹板中部的豎向裂縫，此類裂縫既不始于梁底，也未延伸至梁頂部，呈現(xiàn)為“棗核型”，此類裂縫主要是由于溫度變化時混凝土不均勻收縮。

3 路橋施工技術(shù)質(zhì)量安全保障體系

3.1 質(zhì)量管理體系

對路橋工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量保證體系，需要做到“橫向到邊、縱向到底、控制有效”。質(zhì)量檢驗(yàn)處監(jiān)督，工地自檢組控制相結(jié)合的管理體制，嚴(yán)格進(jìn)行“自檢、互檢、交接檢”，堅決杜絕不合格工序或有質(zhì)量隱患的工序被放行。落實(shí)工程施工的三級質(zhì)量保證體系，以確保工程質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目質(zhì)量的保證措施由項(xiàng)目經(jīng)理部嚴(yán)格按質(zhì)量體系中的要求進(jìn)行，嚴(yán)把工序關(guān)，由工作質(zhì)量保證工序質(zhì)量，由工序質(zhì)量保證工程質(zhì)量。質(zhì)量保證體系圖如圖1所示。

圖1 質(zhì)量保證體系圖

3.2 安全保證體系

為保障工程施工人員的安全，預(yù)防事故發(fā)生，路橋施工中需要貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，堅持“一崗雙責(zé)”和“管生產(chǎn)必須管安全”的原則，根據(jù)《安全生產(chǎn)法》和《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》及其它相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，建立合適的安全保證體系。

3.3 安全生產(chǎn)教育學(xué)習(xí)及預(yù)防措施

任何進(jìn)場的個人或施工隊(duì)伍，首先要經(jīng)過三級安全生立培訓(xùn)教育，即項(xiàng)目級安全教育、工區(qū)級安全教育和施工隊(duì)級安全教育和新工序安全技術(shù)交底。在日常安全生產(chǎn)管理工作中，要進(jìn)行經(jīng)常性教育和班前教育，以提高項(xiàng)目員工的安全防范意識，預(yù)防傷亡事故和職業(yè)危害，促進(jìn)項(xiàng)目生產(chǎn)的安全發(fā)展。建立健全項(xiàng)目安全生產(chǎn)管理制度和各類機(jī)械設(shè)備安全操作規(guī)程。由項(xiàng)目安全環(huán)保部，具體履行監(jiān)督、檢查、管理各專業(yè)施工隊(duì)的安全工作。職業(yè)健康安全生產(chǎn)保證體系框見圖2。

圖2 職業(yè)健康安全生產(chǎn)保證體系圖

4 結(jié)論

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城市的人口越來越多，同時城市中各類基礎(chǔ)設(shè)施正呈多樣化、復(fù)雜化、密集化的發(fā)展趨勢。城市居民對橋梁、道路、建筑物等基礎(chǔ)設(shè)施的依賴程度越來越高，由于常年累月的環(huán)境荷載作用會使這些處于使用中的工程設(shè)施出現(xiàn)各種各樣的病害，特別是當(dāng)遭遇暴雨、颶風(fēng)、地震、泥石流等自然災(zāi)害時，往往會對工程結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞，最終會導(dǎo)致巨大的人員傷亡事故和巨額的財產(chǎn)損失。通過對橋梁的病害描述總結(jié)出梁式橋普遍存在的病害類型，并對病害產(chǎn)生的可能原因進(jìn)行簡單的解釋然后針對這些病害的養(yǎng)護(hù)維修方法進(jìn)行闡述。研究內(nèi)容可為橋梁養(yǎng)護(hù)管理人員在其以后的養(yǎng)護(hù)維修工作中提供參考。