詳解舊橋維修、養(yǎng)護、加固、改造技術
在橋梁使用期間內(nèi),任何橋梁都會成為舊橋。早期修建的橋梁,由于當時人們對鋪裝功能、病害認識有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細,鋪裝與承載構件的界面連續(xù)不牢靠等問題。
由于橋梁是建在大地上的特殊產(chǎn)品,不僅受自然環(huán)境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等),而且還受到使用環(huán)境的影響,難以避免產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。這使得橋梁的維修、養(yǎng)護、加固、改造已成為必然。
1、橋梁加固的必要性
(1)在橋梁使用期間內(nèi),任何橋梁都會成為舊橋。
早期修建的橋梁,由于當時人們對鋪裝功能、病害認識有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細,鋪裝與承載構件的界面連續(xù)不牢靠等問題。橋梁的維修、養(yǎng)護、加固、改造已成為必然。
(2)從經(jīng)濟上分析,橋梁加固可以節(jié)省大量投資,收到良好的社會經(jīng)濟效益。
采用適當?shù)募庸碳夹g和拓寬措施,可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費用;而且對現(xiàn)有交通運輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成,早期設計施工的高速公路的橋梁在長期大交通量、重荷載的運營情況下大部分出現(xiàn)了病害;同時也恢復和提高了舊橋的承載能力及通行能力,延長橋梁的使用壽命,滿足現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枨蟆?/p>
(3)橋梁的改造和加固,不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務水平,而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患。
2、加固改造工程必須滿足的基本條件
(1)橋梁經(jīng)加固改造后,其結(jié)構性能、承載能力與耐久性等都能滿足使用上的要求。
(2)具有較明顯的經(jīng)濟效益。對于橋梁結(jié)構物的加固改造可以采用兩種不同的方式:
一種是廢棄原有結(jié)構物進行重建,這就相當于建造一座符合新的使用要求的新橋,但還要包括拆除原橋的工程內(nèi)容;
另一種是充分利用原橋,進行補強加固,若需加寬則再行拓寬,這就是通常所說的橋梁技術改造。一般認為技術改造比重建能節(jié)省50%~60%以上時,經(jīng)濟效益已相當可觀,此時以采用加固改造方案為宜,否則可采取重建新橋的方案。
3、橋面鋪裝層加固
橋面鋪裝層開裂或剝離等病害,對于鋼筋混凝土梁板橋容易使鋼筋銹蝕,減弱橋梁的橫向整體性;
對于石拱橋,由于橋面雨水下滲,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出現(xiàn)滲水現(xiàn)象等;同時由于橋面鋪裝層的破損,引起橋面平整度差,車輛通行時,使橋梁產(chǎn)生震動,對橋梁產(chǎn)生不利影響,同時又加重了橋面鋪裝層的病害。采用不同的加固方法,對于使用年限長、破損嚴重的采用拆除、修復的加固方案。而對于病害較輕,使用年限短,且混凝土強度仍符合設計要求的則先處治病害,在不降低設計荷載標準的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。
4、橋梁的下部結(jié)構加固
橋梁下部結(jié)構主要是橋墩、橋臺以及基礎等。橋梁的下部加固主要分為墩臺加固和基礎加固。
在橋梁的墩臺受到嚴重損害的情況下,會影響到橋梁的車輛通行安全,一般會進行徹底全面的維修。在徹底和全面維修之前可以采取臨時加固的辦法。一般會在墩臺旁增加設立排架,來共同承受墩臺載重壓力。橋梁的墩臺如果已經(jīng)發(fā)生損壞,則需要安裝鋼軌骨架。但我們在橋梁加固過程中,遇到墩臺損壞的情況是比較少的。
橋梁的基礎加固方式主要有以下幾種情況:第一,出現(xiàn)基底承受能力不足時,可以采用擴大基礎或壓注漿料的方法加固土層。第二,淺基墩臺由于河床受到?jīng)_刷,可以采用橋底鋪底和隔水墻的防護措施,同時還可以用加深基礎的方法來進行加固。對于墩臺基礎可用分段開挖的方法加深基礎,施工時采取臨時措施保護原有的墩臺,不使原有墩臺受力加重。第三,也可以在墩臺周圍布置鉆孔樁,在樁頂上修筑鋼筋混凝土,然后與原墩臺連成整體,形成共同受力,以加固基礎。
5、舊橋基礎加固
橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎,由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而沖空。受河水改道沖刷橋梁引道,導致橋臺基礎沖空,引道被毀。
橋梁地基局部軟弱,致使橋臺發(fā)生不均勻沉降,引起橋臺開裂等。針對以上病害,我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌,上游河床設置丁壩,打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。
對于跨徑較小的橋梁,由于河水改道,洪水直接沖刷橋臺基礎,導致基礎沖空甚至掉腳,可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪15號片石混凝土的方法進行加固,鋪砌厚度為30cm,鋪砌兩端設置截水墻,截水墻的深度為1m,寬度為0.6m。
對于橋梁上游河床變遷、水流改道,洪水直接沖刷橋臺基礎和橋臺引道,導致橋臺基礎沖空、引道被毀的橋梁,采取在橋梁上游適當位置設置丁壩等調(diào)治構造物,將河水導入主河道。
6、加固方案與加固效果評價方式
主要應該包括橋梁所處的地形條件和地質(zhì)條件、水文情況和自然狀況等。還要對橋梁的現(xiàn)狀和使用過程進行精確的分析和研究。
另外,施工的現(xiàn)實條件、交通狀況以及預期的維修和加固效果等都要做一個全面的規(guī)劃和考慮。現(xiàn)有的人力資源和技術水平也應該是一個需要注意的條件。橋梁的維修和加固方案是綜合考慮的前提下對其進行優(yōu)化組合的產(chǎn)物,應該體現(xiàn)出加固的效果,還要體現(xiàn)出適當?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。
橋梁加固后,上部結(jié)構通常用靜載或動載試驗,與加固設計的計算結(jié)果進行對比,來對橋梁的加固效果進行分析和評價。對于橋梁的下部結(jié)構,通過其頻率變化來定量評估橋墩的加固效果。
7、舊橋養(yǎng)護管理
加強道路舊橋的管理,并進行維修和加固,使其處于正常的工作狀態(tài),充分發(fā)揮舊橋的作用。加強舊橋養(yǎng)護管理可從以下幾方面開展。
(1)對于經(jīng)常過大件的路段,橋梁進行重點檢查和管理,收集原始檔案材料,掌握其動態(tài);
(2)重視加固工程中原始資料的收集和整理工作,為今后的加固工程積累經(jīng)驗;
(3)在施工中注意抓重點、制約工程;
(4)充分調(diào)動基層單位的積極性,正確處理責、權、利的關系。應充分重視舊橋的管理工作,加大資金投入,使其保持良好的工作狀態(tài),確保道路運輸?shù)陌踩?/p>
從目前我國基本建設投資來看,由于資金短缺,不可能對技術狀況差的橋梁進行拆除重建,因為這樣做不僅要耗費大量投資,而且工期也較長,因此世界各國都按照充分利用和革新的原則,對舊橋采取適當?shù)募庸谈脑齑胧詽M足橋梁營運和延長其使用年限的需要。