公路旧桥加固与管理

　　前言
　　公路旧桥具有荷载等级低、使用年限长的特点。从技术资料分析，大多数桥梁是三不知：①不知基底地质；②不知基础深度；②不知隐蔽部分的尺寸。从桥梁技术状况分析，由于河床屡遭洪水冲刷，河床底部加深，桥梁墩台基础外露、冲空，产生不均匀沉降，导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂，有的甚至出现开合现象；有的桥梁由于桥台较高，受行车及台后土压力的作用，桥台出现开裂、凸肚等病害；桥面混凝土铺装层由于使用时间长加之重车作用，导致开裂、剥落等病害。按桥梁技术状况来评定大多属三类桥梁。随着国民经济的发展和重点工程的建设，目前公路桥梁所承受的负荷有3个特点：①交通量不断增大；②重型车辆增加及超载现象严重；②超限运输的出现和增加。按现在桥梁和运输状况，桥梁的承载能力和通过的车辆荷载是公路与运输的矛盾之一。旧桥加固，提高旧桥的承载能力，确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。自1984年以来，我单位3次完成超限运输旧桥加固及大中型危桥的维修加固工作，在公路旧桥加固和管理方面取得一些经验，本文按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法。
　　1、塞缝灌浆
　　塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥（砂）浆、环氧树脂（砂）浆，通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内，起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍，产生裂缝的原因很多，也很复杂。结构物一旦出现裂缝，其受力截面发生应力重分布，也就意味着受力有效截面变小，结构应力增大，承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满，使力的作用、传递尽可能恢复到原状态。塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝，灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等，具体采用哪一种，应视实际情况而定。通常水泥（砂）浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝，由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂，采用水泥（砂）浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物，因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小，易灌满，粘结性好；环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆的通常做法是：先用1：1水泥砂浆勾缝，勾缝时须预留直径约6—8mm的灌浆孔，孔距视裂缝宽度而定，缝宽处孔距为0.6一1.0m，缝小处孔距为0.4—0.6m.待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小，用环氧树脂勾缝，凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆，孔距一般为0.25一0.30m，灌浆方法与灌水泥浆大致相同。我们采用灌水泥（砂）浆的方法加固了三那线上的长虹桥（一孔112.254m石拱桥）的主拱圈、腹拱上的裂缝以及30余座（道）桥涵裂缝；采用灌环氧树脂（砂）浆加固了三那线的锁龙寺桥（全长63.2m的钢筋混凝土双悬臂梁桥），新邱线上的江边大桥（钢筋混凝土现浇T梁桥），屏八线的白河桥（钢筋混凝土T梁桥）等。在公路旧桥加固中，塞缝灌浆是综合处治的方法之一，用得比较普遍，通过试载及使用观察，效果较好。
　　2、上部结构改建
　　在调查研究旧桥的基础上，经过技术、经济比较，采用充分利用原桥进行拼宽，利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法，使其满足超限运输要求。
　　2.1拼宽原桥
　　对验算不能满足超限运输要求的旧桥，经技术经济比较后，按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁，以确保超限运输安全。如三那线K186十325处的龙亩沟桥为一孔石拱桥。右边部分于1940年修建，净跨9.2m，宽6.4m；左边部分于1966年拼宽修建，净跨8.0m，宽2.5m.经验算左边部分能够满足超重车通行，加固方案为在左边紧靠1966年修建的石拱桥拼宽3.4m，使其共同受力，供超限车辆通过。设计应考虑与原桥协调，则拼宽部分的桥台高度、跨径、矢跨比等均与1966年拼宽的石拱桥相同，荷载按超重车考虑。
　　2.2利用原桥台改拱式结构为板式结构
　　对于小跨径石拱桥，由于拱圈厚度不能满足超限运输要求或因地基较差发生不均匀沉降，致使拱圈开裂，降低承载能力，可采用此办法。如三那线K206十398处瓦窑桥，为一孔5m，矢跨比为l／4的石拱桥，拱圈厚0.4m，拱上填土高度为0.2m，由于基础发生不均匀沉降，致使拱顶关门石下落lcm，两端头子石开裂。在确定加固方案时，考虑到拱上填土较薄，不能满足拱上加板的要求，因此采取拆除桥面铺装、石拱圈，并将原桥台起拱线以上部分的填土、侧墙拆除，然后加高桥台至设计标高，按超限荷载设计钢筋混凝土预制板的加固方法。如果拱上填土高度能满足加钢筋混凝土板的要求，可不拆除石拱圈，钢筋混凝土预制板的板底距拱顶的净距要求不小于5cm.我们采用此方法加固了14道石拱涵。采用以上两种方法加固的桥涵，通过试载及重车通行，经观察加固效果较好。
　　3、旧桥下部结构加固
　　桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、凸肚，翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小，水流不大的石拱桥，我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。如三那线K139十723处，建于1940年的8m石拱桥，桥台高6.72m.由于桥台太高，且位于长距离的高路堤纵坡上（桥面纵坡达5.5％），在行车和土压力的共同作用下，使两岸桥台和靠那发岸拱脚开裂，三岔口岸桥台条石多处开裂，且下部明显凸肚。经分析比较，确定采用钢筋混凝土框架加固桥台：（1）沿横桥方向对在岸桥台各设置4个钢筋混凝土立柱，联接4排钢筋混凝土横系梁紧靠桥台；（2）顺桥向则对应于立柱设4排支撑梁，并将所有立柱伸入拱矢高1／3处。设计的基本假设：鉴于原桥当时尚在维持正常的交通运输，台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担，框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。我们用此方法又加固了4座（道）石拱桥（涵）。在后来的应用中，取消了钢筋混凝土立柱，仅在桥台上凿出牛腿的位置，将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架，这不仅减少了工作量，而且施工方便。采用这种方法加固的桥涵，经多次实地观察，使用效果良好。
　　4、旧桥基础加固
　　桥梁基础特别是天然地基上的浅基础，由于埋置深度较浅，易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道，导致桥台基础冲空，引道被毁。桥梁地基局部软弱，致使桥台发生不均匀沉降，引起桥台开裂等。针对以上病害，我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌，上游河床设置丁坝，打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。
　　4.1防治桥台基础冲刷
　　对于跨径较小的桥梁，由于河水改道，洪水直接冲刷桥台基础，导致基础冲空甚至掉脚，可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的方法进行加固，铺砌厚度为30cm，铺砌两端设置截水墙，截水墙的深度为1m，宽度为0.6m.采用该法共加固桥涵8座。对于桥梁上游河床变迁、水流改道，洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道，导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁，采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物，将河水导入主河道。如那南线K44十962.2处的金水河桥，为一孔21m钢筋混凝土梁桥，由于上游河床变迁，造成那发岸桥台基础冲空、引道被毁，经实地调查和分析，采取在上游河段那发岸侧设置两道丁坝：第一道丁坝采用漫水丁坝，并按正挑布置；第二道丁坝为不漫水丁坝，并按下挑30度布置，丁坝的长度采用河宽的2／5.由于该桥上游河段较宽，且南棵岸地质为岩石，因此，采用丁坝方案是适宜的。
　　4.2扩大基础加固法
　　位于三那线K153十790处的栏板桥为一孔5m石拱桥，建于1940年，桥宽6.0m，1978年用钢筋混凝土梁板在左、右两侧各拼宽3.0m，拼宽的3.0m中，一半作为行车道，另一半作为人行道。该桥三岔口岸左半部分桥台开裂，裂缝为上宽下窄，经分析此病害系地基软弱所至，经调查，此处原是深水塘，为减小基底应力，采用扩大基础进行加固，具体做法：（1）挖除桥台前的淤泥，深度与原基础高度相同；（2）在基底打入4m长的木桩，木桩按梅花型布置；（3）在木桩顶铺垫25cm厚的碎石；（4）浇筑20号混凝土基础，新旧基础间采用锚固钢筋联系，使其共同受力。
　　5、桥面铺装层的加固
　　桥面铺装层开裂或剥离等病害，对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀，减弱桥梁的横向整体性；对于石拱桥，由于桥面雨水下渗，加大了拱上填料的含水量，使拱圈出现渗水现象等；同时由于桥面铺装层的破损，引起桥面平整度差，车辆通行时，使桥梁产生震动，对桥梁产生不利影响，同时又加重了桥面铺装层的病害。根据桥梁的具体情况，采用不同的加固方法，对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻，使用年限短，且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害，在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。如三那线K224十350处的长虹桥，建于1961年，桥面混凝土铺装层由于使用年限长、强度低，导致多处开裂甚至破碎，雨水下渗，主拱腹形成长20余cm的石钟乳，车辆通过时对桥梁的冲击振动大。加固方案为2（1）采用静态爆破法，对称逐块地拆除混凝土铺装层；（2）采用半幅对称施工；（3）对称逐块浇筑30号混凝土铺装层。采用此法还加固了勋坪线的三家河桥。三那线K235十600处开远禄丰乡桥，为3孔16.8m现浇四梁式钢筋混凝土T梁桥，桥面铺装层多处开裂，采用凿除混凝土铺装层直至梁顶，将梁顶凿毛并清洗干净，浇筑25号厚10cm的混凝土，并布置钢筋规格为由6i5mm间距为15cnl的钢筋网，在每跨的跨中横向和桥中线处设置缩缝，支座处设伸缝，并布置传力杆，通过加固使主梁的承载力和刚
　　度均有提高。晋思线K247十000处阿土大桥，为5孔36m预制钢筋混凝土T梁桥，改建于1991年。桥面铺装为
　　25号混凝土，共出现43条纵、横裂缝，经实地调查分析，混凝土标号符合设计要求，使用时间不长，该处最
　　高气温达56℃，温差大，认为引起混凝土开裂的主要原因是温差。通过对该桥的全面验算，采用对桥面病
　　害处治后，加铺3cm厚AM—10改性沥青碎石层的加固方案，具体做法：（1）清缝、灌环氧树脂浆；（2）洒
　　粘层沥青；（3）铺筑3cm厚改性沥青碎石层。
　　6、公路旧桥的管理
　　加强公路旧桥的管理，并进行维修和加固，使其处于正常的工作状态，充分发挥旧桥的作用，是公路管理部门的一项主要任务。对于旧桥的超限运输管理工作具有工期短、要求高、工程量较小、前期工作量大等特点，公路超限运输一般是为国家或省的重点建设工程服务，我们的经验是：（1）对于经常过大件的路段，桥梁进行重点检查和管理，收集原始档案材料，掌握其动态；（2）在施工中注意抓重点、制约工程；（3）重视加固工程中原始资料的收集和整理工作，为今后的加固工程积累经验；（4）充分调动基层
　　单位的积极性，正确处理责、权、利的关系。笔者认为公路旧桥的维修加固同样属于桥梁工程，不能重建轻养，旧桥的加固比新建还难，因为旧桥的维修加固，没有现成的规范，更没有可供使用的标准图，桥梁的病害又错综复杂，病害原因难以确定，因此，应充分重视公路旧桥的管理工作，加大资金投入，使其保持良好的工作状态，确保公路运输的安全。目前制约旧桥加固工作的主要因素是资金问题，在养路资金紧缺的情况下，投入到旧桥加固上的资金更加有限，现在的作法是省公路局将大中型桥梁作为计划单列，而从我单位的实际情况看，小桥的数量约占桥梁总数的90％，且小桥的病害也比较严重，对小桥的维修、加固需要投入大量的资金，为此建议采用以下办法逐步解决：（1）省公路局应加大对大中型桥梁加固资金的投入，并将属于危桥的小桥纳入这个范围，集中资金重点解决危桥的加固；（2）对于桥梁的小修保养，应纳入公路小修保养议标中，特别是实行养路工程费制后，可将各段管养的桥梁编入小修保养工程量清单内，对站（所）不能承担的项目可安排段工程队施工，总段加强检查和考核。