修建年代久遠、質(zhì)量低的舊橋，因設計、施工存在不足以及運營中受損橋梁，因自然地理條件、水文地質(zhì)等不利因素影響引起橋梁下部、附屬設施甚至承重結(jié)構損毀和病害的橋梁，其承載能力降低，不能滿足日益增長的重載、大交通量的要求，不適合當今經(jīng)濟發(fā)展需求，形成了安全隱患。因而需采取有效的維修加固措施，使其恢復原有的技術功能，提高結(jié)構的承載能力，使其繼續(xù)為現(xiàn)代交通運輸服務。
臨沂干線公路有橋梁1544座，84278.5延米，涵洞3168道。由于上述種種原因，部分橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害和損毀。"十一五"期間，該局先后維修加固橋梁30余座，典型技術方法見表1，危橋改造42座,投資7756萬元。在橋梁安全評估、加固原則、加固施工方法等方面積累了寶貴經(jīng)驗。
1、橋梁安全評估
橋梁維修加固前，要對橋梁的劣化與受損情況進行全面檢測，依據(jù)受損現(xiàn)狀進行安全性評估，確定結(jié)構物實際承載能力，判斷損傷是否對橋梁承載力和耐久性構成威脅。應詳細評估其結(jié)構現(xiàn)有強度是否能夠承受實際荷載，以判定橋梁承載能力的安全性；應綜合考慮結(jié)構損傷、材質(zhì)劣化、施工缺陷等狀況與周圍環(huán)境條件，合理判斷結(jié)構的使用壽命；同時，除了探索橋梁維護加固補強的施工工藝與技術之外，研究橋梁檢測與安全性評估方法，建立有效的橋梁檢測與預警系統(tǒng)。
2、橋梁加固原則
橋梁加固按照"安全、經(jīng)濟、實用、美觀"原則，方案的選擇、幾何尺寸的擬定力求實用有效，同時考慮技術、施工方法可行。必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，并盡可能參考橋梁加固成功的例子；以不更改原結(jié)構形式為原則，考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術上可行、安全可靠、有較好耐久性等方面的要求；采用擴大或增加橋梁構件斷面方法加固，應考慮增加部分與原有部件的結(jié)合效果。如果通過維修加固的橋梁仍達不到交通運輸要求時，則必須考慮橋梁部分重建或全部改造。
3、橋梁加固方法
近年來，臨沂公路局不斷加大危舊橋梁維修改造力度，在橋梁的各類加固方法中，包括了國內(nèi)外已經(jīng)廣泛采用的傳統(tǒng)加固法，如套拱加固法、橋面補強層加固法、套箍加固法等，也有采用新材料、新技術加固法，如粘貼碳纖維加固法、壁可（BICS）法修補裂縫、注漿法加固、橋梁整體頂升加固等。
3.1、套拱法加固拱圈
省道石兗線K210+900水溝大橋,左側(cè)老橋為5-20m片石拱橋，主拱圈拱頂橫向開裂嚴重，最大縫寬0.35mm，長7.5m，拱頂下?lián)献冃?，結(jié)構受力導致側(cè)墻豎向開裂嚴重，采取主拱圈套拱肋加錨噴加固。主拱圈增設5道間距為105cm，厚30cm，寬80cm的鋼筋混凝土拱肋，肋間設5道厚30cm、寬30cm的橫隔粱，分別位于拱頂處、1／4處、3／4處、拱腳處，澆筑后的拱肋見圖1。肋與橫梁間網(wǎng)格掛設鋼筋網(wǎng)，錨噴10cm砼，錨噴肋間網(wǎng)格簡圖2；拱肋處墩臺設30cm，寬80cm的現(xiàn)澆砼肋墻，橋墩墻間設2道、橋臺墻間設3道，厚30cm、寬30cm的橫粱。通過增大主拱圈截面提高承載力。通過錨噴層與原結(jié)構的緊密粘結(jié)，有效抑制原結(jié)構的開裂，并可顯著提高加固構件的整體強度。該法施工難度小，施工設備簡單，造價低，施工周期短。常用于提高橋梁的強度、剛度以及因支點截面尺寸偏小導致的抗剪強度不足等混凝土梁的加固維修。
圖一：澆筑后的拱助
圖二：錨噴肋間網(wǎng)格
3.2、橋面補強層加固梁板
京滬高速公路Ｋ615+263處5-16m鋼筋混凝土板橋，由于原橋面鋼筋混凝土鋪裝破損，造成橋面瀝青砼有坑槽，且有明顯的裂紋和下陷。部分板底勾縫脫落，板縫間滲水嚴重。為確保結(jié)構安全，原橋面鋪裝鑿除，澆注16cmC40防水鋼筋混凝土，原橋伸縮縫裝置原狀利用。以增大主梁有效高度及改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高單梁承載能力或橋梁結(jié)構整體承載力目的。采用此法時先將原橋面鋪裝全部鑿除，拉毛洗凈，預制空心板頂面做成凸凹不小于6mm的粗糙面，布設φ12的鋼筋網(wǎng)，間距10cm，鑿除鋪裝后布設鋼筋網(wǎng)見圖3。使新舊層面充分結(jié)合，以利整體受力，提高抵抗厚度增加引起的橋梁恒載的能力。該法在山東省橋梁加固中應用比較廣泛，尤其適用于較小跨徑的梁板橋梁。
圖3：鑿除鋪裝后布設鋼筋網(wǎng)
3.3、套箍法加固樁基
京滬高速公路Ｋ680+208處沂河特大橋，26-29#、32-37#橋墩32顆樁基水流沖刷嚴重，系梁底懸空，鉆孔樁基外露2.0m，構造鋼筋脹裂、銹蝕等病害嚴重，影響結(jié)構及運營安全。采用套箍加固樁基。對沖刷較為嚴重的橋墩系梁底至地面下2.5m，鑿除樁基表面凸凹不平、不規(guī)則的松散砼并清洗干凈，綁扎φ12mm鋼筋，原樁身外立模，澆一層30cm厚C30砼。加固后的樁基見圖4。加固須在低水位時施工，施工時應控制橋面的交通流量，以減弱橋梁震動對加固質(zhì)量的影響。臨沂公路局采用套箍法，2009年干線路加固16座橋梁樁基146顆，2010年京滬、日蘭高速公路加固7座橋梁樁基117顆，干線路7座橋梁82顆樁，均取得了良好效果。
圖4：加固后的樁基
3.4、粘貼碳纖維加固梁板
嵐?jié)€K71+252王劉莊3-10空心板橋，部分空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，裂縫間距在0.2-0.6m之間，引起混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害橋梁的正常使用，采用粘貼碳纖維布加固。該橋粘貼碳纖維布273㎡，恢復結(jié)構耐久性，延長橋梁使用壽命。粘貼碳纖維布施工圖見圖5。碳纖維布(CFRP)是由碳纖維及其聚合物基質(zhì)組合而成。碳纖維主要是增加剛度和強度，而聚合物基質(zhì)是增強彈性和韌性。與傳統(tǒng)的粘貼鋼板或加大混凝土截面等加固技術相比，碳纖維布具有重量輕、強度高、耐腐性、柔韌性好、電磁呈中性等諸多優(yōu)點。利用此項技術加固橋板，具有結(jié)構耐久性強、施工周期短、加固成本低等顯著特點。碳纖維等復合材料的優(yōu)良特性為橋梁的應用提供了廣闊前景。目前，國內(nèi)外大量用于橋梁的加固。
圖5 粘貼碳纖維
3.5、壁可（BICS）法修補裂縫
嵐?jié)€K49+880大峪崖4-16空心板橋，空心板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm左右，裂縫間距在0.2-0.6m之間，裂縫在荷載或外界諸多因素的作用下，會產(chǎn)生病變，使混凝土的強度和剛度受到削弱，耐久性降低，危害橋梁的正常使用，必須加以控制。采取壁可（BICS）法修補裂縫。施工圖見圖6。共處治裂縫1546延米，有效防止裂縫擴展引起鋼筋銹蝕等病害。該法利用在特制合成橡膠管狀注入器中，充滿樹脂膨脹產(chǎn)生的300KPa左右的恒定自然彈性壓力，將高分子樹脂修補材料緩慢持續(xù)的壓入裂縫中。可有效防止裂縫中積存的氣阻，從而保證修補質(zhì)量。鋼筋混凝土構件產(chǎn)生的裂縫較小，采用此法，易灌滿，粘結(jié)性好，公路舊橋加固得以普遍采用，是一種較為先進的裂縫修補方法。
圖6 壁可（BICS）法修補裂縫
3.6、注漿法加固橋基
京滬高速公路Ｋ573+520處1-4米通道，由于車輛超載運營，軟地基沉陷，造成右幅兩側(cè)橋臺產(chǎn)生豎向裂縫，對結(jié)構安全不利。采用注漿加固，以改善土體密度，提高地基承載力。橋基注漿采用鉆孔形成，成孔孔徑90mm，注漿管內(nèi)徑60mm，壁厚3.5mm，管身設置φ8mm注漿眼，末端20cm成尖頭，封口點焊。材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比1:1。地基注漿采用間歇、跳孔、反復多次方式進行，間歇時間為漿液初凝時間，瞬時最大壓力不超過1.5Mpa，穩(wěn)定壓力為1.2Mpa。施工時注意交通管制，以免車輛對橋臺影響。通過注漿把原來松散的土顆?；蛄严赌z結(jié)為新的結(jié)構整體，達到加固土基、充填空洞、治理病害目的。由于注漿材料滲透力強、凝結(jié)快，注漿3-5小時即可開放交通，保障了道路暢通和交通安全。與化學加固法比，成本低，不污染環(huán)境，水泥漿進一步水化后，后期強度高；與挖補回填法比，施工速度快、效果明顯，避免了傳統(tǒng)"開膛破肚"回填的弊端。是科學、有效、經(jīng)濟的橋基加固方法，可進一步推廣使用。
3.7、橋梁整體頂升
日蘭高速公K115+800處2-20m空心板天橋，寬12m，橋位處于主線上坡段，天橋凈高達不到規(guī)范要求，最小處凈高為4.78m，致使板底多處被車輛刮傷，局部砼脫落，露筋銹蝕。為防止車輛對橋梁繼續(xù)刮碰，確保橋梁和運營安全，對天橋采用整體頂升50cm，對鋼筋除銹，砼脫落用環(huán)氧砼修補。頂升采用PLC同步控制，在梁體兩側(cè)布置8個位移傳感器，通過計算機終端實時顯示各測點的位移大小，通過調(diào)節(jié)比例閥調(diào)整各個油缸的油壓，以一個支撐斷面4個點共安放16支200t液壓千斤頂，布設20m的超高壓油管引至泵站控制臺，進行油壓校正檢查，所有工作完畢進行試頂。試頂時，以較為緩慢速度頂升至2mm-2cm時停止頂升，暫停2-4小時無明顯變化即可進行二次頂升，直至達到施工高度。2010年，除日蘭1座外京滬高速公路天橋頂升3座，效果良好。橋梁同步頂升技術的應用，能確保橋梁上部結(jié)構的完整性，天橋抬升滿足通車要求。它既節(jié)省了工程投資，又縮短了施工工期，對交通的壓力影響較小。
圖7 天橋整體頂升
表1 "十一五"期間橋梁加固典型方法一覽表
橋名、路線
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橋型
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孔數(shù)孔徑
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病害描述
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加固方法
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評價
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水溝大橋
石兗線
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石拱橋
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5—20m
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主拱圈拱頂橫向開裂，下?lián)献冃危瑐?cè)墻豎向開裂嚴重
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主拱圈套拱肋加錨噴
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良好
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Ｋ615+263
京滬高速路
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梁橋
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5—16m
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橋面鋼筋混凝土鋪裝破損，有坑槽，且有明顯的裂紋和下陷
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橋面補強層
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良好
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沂河特大橋
京滬高速路
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T形梁
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26—25m
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鉆孔樁基外露2.0m，系梁底懸空，構造鋼筋脹裂、銹蝕
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樁基套箍加固
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良好
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王劉莊橋
嵐?jié)€
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梁橋
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3—10m
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板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，間距0.2—0.6m之間 |
粘貼碳纖維布 |
良好
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大峪崖橋
嵐?jié)€ |
梁橋
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4—16m
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板底部裂縫較多，最大寬度0.25mm，間距0.2—0.6m之間
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壁可（BICS）法修補裂縫 |
良好
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K115+800
日蘭路天橋 |
梁橋
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2—20m |
凈高不夠，最小處4.78m，板底局部砼脫落，露筋銹蝕
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天橋整體頂升50cm |
良好 |
4、結(jié)語
橋梁加固是預防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡的必要手段，可緩和橋梁重建投資的集中性，以少量的資金投入，確保橋梁安全使用，延長橋梁的使用壽命，為國家?guī)斫?jīng)濟效益，也是交通工程中的重要課題。橋梁加固是一項探索性、實踐性、技術性較強的工作，需要在實踐中不斷積累經(jīng)驗，總結(jié)分析后期使用效果，判斷加固方法的科學性、適用性和針對性。
