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浅谈油田公路养护中的旧桥维修与加固
On the field of road maintenance in the old bridge repair and reinforcement
邹金龙华北油田路桥公司技术质量部 工程师
电话：0317-2712423 手机*** E-mail: lq_zjl@petrochina.com.cn 河北省任丘市渤海路0625
52摘要：华北油田建设开始于1975年，时至今日，当时修筑的公路桥梁大部分需要维修加固，通过对油田旧桥结构病害的成因分析，介绍了油田公路桥梁两种主要形式拱桥和梁桥的维修加固技术和方法。
Abstract: Huabei Oilfield Construction began in 1975, today, when most of the construction of roads and bridges need repair and reinforcement, through the old bridge structure field analysis of the causes of disease, introduced the two main forms of oil field roads and bridges and bridge maintenance arch reinforcement Technologies and methods
关键词：拱桥、梁桥；维修加固
Keywords:arch bridge、beam bridge；maintenance and reinforcement
最近几年，因为超载车辆的增多以及车辆的载重量越来越大，油田公路中原有的桥梁已不能满足车辆行驶的要求。大量的旧桥需要维修加固。这部分需要维修加固的旧桥一般来说是因为承载能力不够，或结构病害而影响使用功能需要进行修复。
我公司做为华北油田的唯一路桥施工单位，最近几年每年都对油田公路的旧桥进行检查，并对已检查出的各类危桥在改建或加固前进行定期的观测，通过对危桥的检测，了解危桥的技术状况，对危桥的缺陷和损伤进行全面细致的调查，查明病害的性质、所在部位、严重程度及发展趋势，弄清产生病害的原因，通过分析评价缺陷和损伤对桥梁质量及承载能力产生的影响，为桥梁是否有加固维修的可能性提供经济分析资料。
通过近几年的调查及施工经验，从桥梁的破坏原因、维修加固的准备工作到维修加固的具体实施，特别是对拱桥和梁桥两类常见旧桥的维修加固进行了总结，希望能对同类工程给予参考和借鉴。
一、造成桥梁破坏的原因分析：
一般情况下造成桥梁破坏的原因主要在以下几方面：
1、以前设计荷载等级和标准偏低。
2、使用环境的作用，大交通量和超重车辆的行驶，这是油田公路桥梁损害的主要因素。
3、地质、自然环境条件的变化，包含大气腐蚀、温度、湿度的变化，水流的冲刷、淤积等。
4、材料的疲劳及局限，这和桥梁建设时期的社会建材工业水平紧密相关，如当时钢材紧缺，力学性能标准低；水泥的标号低而引起砼标号相应低等。
5、施工中存在不足，以及施工技术装备的简陋，施工工艺的简单。
二、旧桥加固前的准备工作：
1、查找旧桥的原设计施工图纸，地质钻探资料，施工原始记录，调查原设计荷载标准，桥面净空，基础埋置深度，桥梁设计、施工基础资料。
2、现场勘查旧桥各部构造完成程度，平面几何尺寸的变形，桥面高程的沉降量，上部结构挠曲变化情况，裂缝产生部位及裂缝的宽度和长度。
3、条件许可的情况，进行桥梁荷载试验，结构的变位情况，对桥梁的现有承载能力做出评价，对大中型桥更有必要。
三、拱桥和梁桥的维修加固
1、拱桥的加固维修：
砖、石拱桥的加固一般可采用加固拱圈的方法来实现。圬工拱桥的修复宜采用与原桥相同的建桥材料，青砖、料石、素混凝土、混凝土预制块等不宜掺杂使用。
圬工拱桥因拱圈变形、受力不均、基础不均匀沉陷、墩台位移致使跨径变化，或施工不当会使拱圈产生裂纹、变位、碎裂等病害，维修、加固措施有：
1）拱圈内腹及两侧出现大面积的严重风化剥落、灰缝脱落时，可先清除剥蚀面，在灰缝内嵌入水泥砂浆或环氧砂浆，再喷涂l～3cm厚的M10以上水泥砂浆。喷浆可分2～3次进行，每隔1～2日喷一层，并可加铺一层钢丝网，以增强喷涂层强度。
2）若拱顶附近出现一道贯穿拱宽的裂缝，且裂缝两侧有明显的高差，则应处理台墩中的下沉问题。同时可在缝内先压注水泥砂浆或其他化学浆液，再用水泥砂浆勾缝作为临时处理措施。若裂缝继续发展，可暂在拱腹内浇筑一层较厚的锚杆钢丝网水泥混凝土内衬。同时应查明裂缝产生的原因，采取相应的加固对策。
3）若拱顶区段出现l～2道贯穿拱宽的裂缝，缝的两侧无明显的高差，但拱顶有较小的下降，则可作为墩台滑移或转动问题进行处理。可用环氧树脂处理裂缝，在拱脚处加设顺桥向预应力拉杆，减轻桥孔上的静载，或对应地加重邻孔的静载。
4）若拱顶上凸且拱腹出现贯穿全拱宽的较细小裂纹和压碎裂纹，可考虑墩台滑移和台后土压力过大，此时需减轻台后土压力，增加桥孔上的净重及用钢筋混凝土加厚拱顶和拱脚断面，使拱圈基本归位后再用环氧树脂处理裂纹，并加以勾缝。
5）若墩台、基础情况基本正常，仅拱圈出现不同程度的碎裂、边角断裂、脱落等破坏现象，可考虑为劣质材料、施工质量欠佳或超载所致，宜更换填料为轻质材料，增强桥面铺装的纵横向刚度以减轻或分摊负荷，并及时修复破损的拱圈。
6）若拱圈出现顺桥方向的裂缝，墩、台帽或帽梁亦断裂，可考虑因墩台基础上下游沉降不均所致，应以处理基础为主。先将裂缝处理并配合在帽梁、墩台两侧加设顺水流方向的体外预应力钢筋，张拉后用砂浆加以覆盖。也可在拱圈的跨中的l／4处加设三道（或多道，视具体情况而定）钢板箍（钢板宽6～8mm）或钢拉杆，用螺栓在拱底及拱侧钻孔锚固，并注意将锚固点设在拱圈厚度1／3处，锚固孔用膨胀水泥砂浆填塞。因施工质量不良造成的顺桥方向裂缝，可采用环氧树脂等化学浆液进行修补，或对施工不良的部位进行可能的改造。顺桥方向拱圈的各环之间开裂时，可在拱腹内钻孔压入环氧树脂等化学粘结剂或裂缝灌浆剂。
7）若干砌拱圈的个别拱圈石压碎或小区段外凸，可将变异部分挖出，清除修补面上的附着杂屑并冲洗干净后压入不低于C30的混凝土。四分点区段有轻微外凸拉直时，可在该区段内钻出几个梅花形孔洞，压人1：2水泥砂浆充填拱背，拱腹进行局部勾缝。当拱顶段出现下沉时，除钻孔压浆充填拱背外，在拱腹一定长度内还宜铺挂一层钢丝网井喷涂2～5cm厚的水泥砂浆。
8）若侧墙产生水平方向的分离，则应开挖拱腔，将填料改为轻质填料或半刚性材料以及加厚侧墙断面。如在垂直方向产生位移，则可能是拱圈发生了较大变形，或跨径增大，在做好相应处理措施后对侧墙裂缝进行灌浆勾缝。
9）若圬工肋拱因横向刚度不足，肋间结构产生断裂或两肋分离，除对裂缝给予粘贴钢板、勾缝补强维修外，还可在肋的四分点至拱顶区段增设预应力钢筋或钢筋混凝土横系梁，以加强两肋间的横向刚度。肋脚与墩台帽接触的顶面、两侧产生轻微裂缝时，可用环氧砂浆灌浆勾缝；严重的或有继续发展趋势的，可用粗钢筋、型钢错入墩台帽内，锚入长度应有足够深度，将钢筋或型钢用环氧粘结剂粘附于拱肋脚顶面、侧面，外用环氧混凝土覆盖，并在拱脚段加强横向联结。
10）若墩、台帽面层出现被肋脚压碎现象，可将肋脚两侧横向锚入短节粗钢筋，并浇筑
梯形混凝土扩大肋脚断面；若肋间的墩台出现竖直裂缝，可在裂缝处粘锚钢筋，其长度应为肋间距加三倍肋宽，外用环氧混凝土覆盖，并加强肋脚处横系梁刚度；若肋间的横向承重结构如拱波、微弯板等跨中出现断裂，可在用环氧砂浆嵌缝后，再在拱波（板）的顶面加铺钢筋混凝土板，同时减轻回填料的容重以符合原设计的要求；若腹拱的拱圈石、灰缝出现间断裂缝，或个别拱圈石有下坠趋势时，可用水泥砂浆嵌人裂缝并勾缝，对即将坠落的拱圈石两侧用环氧砂浆嵌入勾缝。若已设有伸缩缝，则可通过切锯排除其中阻塞物体。若因墩台下沉变位而引发拱圈破坏，则应重点考虑加固墩台。
干砌或砌体结合差、裂缝较大的拱圈，可采用水泥砂浆填补缝隙来提高砌体强度，对于砌体损坏严重、拱轴严重变形的拱圈必须通过翻修来提高承载力。
2、梁桥的维修加固
1）、梁桥上部结构的加固改造
梁式桥相对于拱桥的病害少些。因结构受力和拱桥有明显的区别，所以梁桥常见的病害和拱桥有一定的区别，主要体现在上部结构因承载能力低，出现梁的竖向、斜向裂缝；砼强度低导致钢筋锈蚀裸露，桥面系特别是伸缩缝在车辆荷载作用下易于损坏等。另因道路竖曲线的改变需对梁桥的竖曲线作调整。
梁桥上部结构常用的加固维修办法有：粘贴钢板或碳纤维片补强，外包砼加固等。 粘贴钢板或碳纤维片补强
当主梁承载力不足或纵向主筋出现严重腐蚀时，梁板式的主梁会出现严重裂缝，粘贴钢板或碳纤维体法主要是采用粘结剂（粘贴钢板也用锚栓），将钢板及碳纤维片粘贴锚固在砼结构的受拉边缘或薄弱部位使其与结构形成整体，以钢板、碳纤维片代替补强强筋，承受一定拉应力，减少裂缝发展，达到提高梁的承载力的目的。
工艺流程归纳为：混凝土基底处理→涂底层涂料→构件表面残缺面的修补→粘贴钢板式或纤维片→养护，该办法加固结构的关键工艺是粘结材料的配比及涂刷。
梁桥上部结构外包砼加大截面加固一般适用于肋梁上部结构，加大受拉区的受力面积，使新增加的钢筋能承受梁体的一部分受力应力。
外包砼加固
外包砼法加固施工中应注意新老砼结合部应将旧砼打成麻面或沟槽，有条件时在受力筋焊接前采取卸荷或支顶措施，在钢筋焊接施工过程中减少原受力钢筋的热变形，使原结构不做大的改变。
2）、桥梁下部结构的加固
桥梁下部结构的加固，主要分为：基础增大砌体或砼损坏的加固、基础承载力不足的加固及基础周围支撑环境改变的加固三种类型。
桥台、基础增加砌体或砼损坏的加固
当基础在桥梁自重或车辆荷载作用下地基应力严重不均匀时，桥台或基础砼或坊工砌体局部拉应力过大而出现裂缝，若非承载力不足的原因，只需对桥台、基础本身采取：凿除、重新浇筑砼；压环氧树脂砂浆灌缝的办法，处理裂缝；若裂缝已贯通，可用钢筋砼带或钢箍进行加固。
基础承载力不足的加固维修
基础承载力不足，表现在墩台上为：基础不均匀沉降会产生自上而下的裂缝；沉降量超过设计规定值；墩台发生水平位移和倾斜。
对于承载力不足而引起的桥墩台损坏，可用：扩大基础加固法，即扩大基础底面积来解决地基应力过大的问题；增补桩基加固法，适用于原桩深度不足，或水流冲刷引起桩的埋深不够的情况，用增大承台的办法将新老桩联成一个整体；在墩台基础之下，向墩台中心斜向钻孔或打入压浆管，在一定压力压注水泥砂浆，加热的沥青，大的固结剂，提高地基承载力。
基础周围地基环境变化加固（主要是基础地基被水流冲空）
当地基局部被流水冲空的处理：周围堰将桥墩台周围的水抽干，以砌石或砼填充冲空部分；水下灌注砼，用灌浆机械在水下将砼灌注于空隙部分。
事实上，梁桥中的加固法对拱桥加固在多数情况下仍然是适用的，关键是看结构的受力情况。拱桥中的粘贴加固法和梁桥是相同的。增大截面法在拱桥中的应用也很多。
四、结束语
旧桥维修与加固是个系统工程，它能大量节约社会资源，又因桥梁病害的不同而决定加固方法的不同。加之旧桥加固是一个技术性强、危险性高的工作，所以决定了旧桥加固工作必须是一支技术全面施工管理水平高的施工专业施工队伍来完成，各基层公路养护单位应加以管理和培育。加固方案的选择对于加固的效果有着直接的影响，桥梁的经常性检测又为桥梁病害的早期发现提供保证。
参考标准及文献
1、JTG H10-2009 《公路养护技术规范》
2、《桥梁加固与施工技术》刘来君、赵小星编著,人民交通出版社2003出
版。
3、《旧桥维修加固施工方法与实例》刘真岩、周建斌著，人民交通出版社
2005年版。
Reference standards and literature1、JTG H10-2009 《the highway maintenance specification 》。
2、《the bridge reinforcement and construction technology 》Liu laijun and Zhao xiaoxing converters, jonh 2003 published。
3、《the old bridge reinforcemeut construction methods and examples 》 Liu zhenyan and Zhou jianbin, jonh 2005 edition。
