加固技术论文范文

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一、高压喷射灌浆技术

高压喷射法就是利用工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆（喷杆）杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆（喷杆）以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。

固结体的形状和喷射流的移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)，定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)。旋喷桩主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性能，使其在上部结构荷载作用下，不至破坏或产生过大的变形。定喷固结体呈壁状，摆喷形成厚度较大的扇状固结体。定喷和摆喷通常用于地基防渗，改善地基土的水力条件及边坡稳定等工程。

（一）加固机理

高喷法如三管高喷法用压缩空气包裹高压喷射水流冲击破坏搅动土体，同时用低压灌浆泵灌入浆液，浆液被高压水、气射流卷吸带入，同时与被搅动土体混合形成固结体。加固地基，形成桩、板、墙的机理可用五种作用来说明：

1.高压喷射流切割破坏土体作用喷流动压以脉冲形式冲击土体，使土体结构破坏出现空洞。

2.混合搅拌作用钻杆在旋转和提升的过程中，在射流后面形成空隙，在喷射压力作用下，迫使土粒向与喷嘴移动相反的方向(即阻力小的方向)移动，与浆液搅拌混合后形成固结体。

3.置换作用三重管高喷法又称置换法，高速水射流切割土体的同时，由于通入压缩空气而把一部分切割下的土粒排出灌浆孔，土粒排出后所空下的体积由灌入的浆液补入。

4.充填、渗透固结作用高压浆液充填冲开的和原有的土体空隙，析水固结，还可渗入一定厚度的砂层而形成固结体。

5.压密作用高压喷射流在切割破碎土体的过程中，在破碎带边缘还有剩余压力，这种压力对土层可产生一定的压密作用，使高喷桩体边缘部分的抗压强度高于中心部分。

（二）基本种类

按喷射介质及其管路多少可分为单管法、二管法、三管法等。

1.单管旋喷法通过单根管路，利用高压浆液（20～30MPa），喷射冲切破坏土体，成桩直径为40～50cm。其加固质量好，施工速度快和成本低，但固结体直径较小。

2.二管旋喷法在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液以20MPa左右的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的加以0.7MPa左右的压缩空气喷出。在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，达80～150cm。

3.三管旋喷法使用分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。

（三）浆液材料

水泥是喷射灌浆的基本材料，水泥类浆液可分为以下几种类型。

1.普通型浆液一般采用普通硅酸盐水泥，不加任何外加剂，水灰比一般为0.8：1～1.5:1，固结体的抗压强度(28d)最大可达1.0～20MPa，适应于无特殊要求的工程。

2.速凝－早强型适于地下水位较高或要求早期承担荷载的工程，需在水泥浆中加入氯化钙、三乙醇胺等速凝早强剂。掺入2%氯化钙的水泥－土的固结体的抗压强度为1.6MPa，掺入4%氯化钙后为2.4MPa。

3.高强型喷射固结体的平均抗压强度在20MPa以上。可以选择高标号的水泥，或选择高效能的扩散剂和无机盐组成的复合配方等。

在水泥浆中掺入2～4%的水玻璃，其抗渗性有明显提高。如工程以抗渗为目的，最好使用“柔性材料”。可在水泥浆液中掺入10～50%的膨润土(占水泥重量的面分比)。此时不宜使用矿渣水泥，如仅有抗渗要求而无抗冻要者，可使用火山灰水泥。

（四）高压喷射灌浆工艺

喷射范围应在现场通过试验确定。高喷固结体的范围大小与土的种类和其密实程度有较密切的关系，不同的喷射种类和喷射方式所形成的固结体大小也不相同。定喷的喷射能量集中，喷射范围较大，参见表5－6。

表5－6高压喷射灌浆固结体的特性

固结体特性

喷灌方法

单管法

二管法

三管法

固结体有效直径(m)

粘性土

0<N<10

1.2±0.2

1.4±0.3

2.0±0.3

10<N<20

0.8±0.2

1.1±0.3

1.5±0.3

20<N<30

0.6±0.2

0.8±0.3

1.0±0.3

砂土

0<N<10

1.0±0.2

1.6±0.3

2.5±0.3

10<N<20

0.8±0.2

1.3±0.3

1.8±0.3

20<N<30

0.6±0.2

1.0±0.3

1.2±0.3

砾砂

20<N<30

0.6±0.2

1.0±0.3

1.2±0.3

单向定喷有效长度(m)

1.0～2.5

单桩垂直极限荷载(kN)

500～600

1000～1200

2000

单桩水平极限荷载(kN)

30～40

最大抗压强度(MPa)

砂土10～20，粘性土2～6,砾砂8～20

平均抗折强度/平均抗压强度

1/5～1/10

干土容重(kN/m3)

砂土16～20,粘性土14～15,黄土13～5

渗透系数(cm/s)

砂土、砂砾10-5～10-7,粘性土10-6～10-7

粘聚力(MPa)

砂土0.4～0.5,粘性土0.7～1.0

内摩擦角φ(o)

砂土30～40,粘性土20～30

标准贯入锤击数N

砂土30～50,粘性土20～30

弹性波(km/s)

P波

砂土2～3,粘性土1.5～2.0

S波

砂土1.0～1.5,粘性土0.8～1.0

旋喷粘性土固结强度为0.3～6.0MPa，无粘性土固结强度为4～15MPa。

对于防渗工程多采用定喷、摆喷，地层含的粒径较粗时多采用摆喷或旋喷。对处理深度大于20m的复杂地层最好按双排或三排布孔，使高喷桩形成堵水帷幕。孔距应为1.73R(R为旋喷固结体半径)，排距为1.5R时最经济。一般定喷、摆喷孔距为1.2～2.5m，旋喷为0.8～1.2m。高喷防渗效果一般可达10-5～10-6cm/s。

高喷桩桩距应根据上部结构荷载、单桩承载力及土质情况而定。一般取桩距为S＝(3～4)d(d为旋喷桩直径)，桩的布置方式可选用矩形或梅花形布置。

高喷灌浆施工钻孔的目的是将灌浆管插入预定的土层中，由下而上进行喷射作业。近来也有用振冲方式成孔直接进行喷射作业的方法。喷射时应注意以下事项：

（1）灌浆深度大时，易造成上粗下细的固结体，影响固结体的承载能力或抗渗作用，因而需采用增大压力和流量或降低旋转和提升速度等措施补救；

（2）当发现喷浆量不足而影响工程质量时，可采用复喷技术；

（3）当冒浆量大于灌浆量的20%时，可采用提高喷射压力、缩小喷嘴直径、加快提升速度和旋转速度等措施，对冒出的浆液，可回收利用；

（4）根据工程需要调节喷射压力和灌浆量，改变喷嘴移动方向和速度，控制喷射固结体的形状，即圆盘状、圆柱状、大底状、糖糊芦状、大帽状和墙壁状。

（5）喷灌后的浆液有析水现象，可造成固结体顶部出现凹穴，对地基加固及防渗不利。为此，可采用静压灌浆或浆液中添加膨胀材料等措施预防。

高压泵是高压喷射灌浆中的关键设备，要求压力和流量能在一定的范围内调节。额定流量为85～150L/min；额定压力为20～50MPa。

表5－7高压喷射灌浆参数一览表

高喷灌浆种类

单管法

二管法

三管法

适用土质

砂土、粘性土、黄土、杂填土、小粒径砂砾

浆液材料及配方

以水泥为主材，加入不同的外加剂后具有速凝、早强、抗腐蚀、防冻等特性，常用水灰比为1:1，也可使用化学材料。

高喷灌浆参数

水

压力(MPa)

──

──

20

流量(L/min)

──

──

80～120

喷嘴孔径(mm)及个数

──

──

2～3(1～2)

空气

压力(MPa)

──

0.7

0.7

流量(m3/h)

1～2

1～2

喷嘴间隙(mm)及个数

1～2(1～2)

1～2(1～2)

浆液

压力(MPa)

20

20

0.2～3

流量(L/min)

80～120

80～120

80～150

喷嘴孔径(mm)及个数

2～3(2)

2～3(1～2)

10～2(1或2)

灌浆管外径(mm)

φ42或φ45

φ42,φ50,φ75

φ75或φ90

提升速度(cm/min)

20～25

10～30

5～20

旋转速度(r/min)

约20

10～30

5～20

（五）高喷固结体的质量检测

1）开挖检验：待浆液凝结具有一定的强度后，即可开挖检查固结体垂直度、形状和质量；

2）钻孔检查：从固结体中钻取岩芯，进行室内物理力学性能试验。在钻孔中做压水或抽水试验，测定其抗渗能力；

3）标准贯入试验：在旋喷固结体的中部可进行标准贯入试验。

4）载荷试验：静载荷试验分垂直和水平静载荷试验两种。试验时，需在受力部位浇筑0.2～0.3m厚的混凝土层；

5）围井试验：在板墙一侧增加喷孔，与板墙形成封闭围井，在井中进行压水和抽水两种试验，或观测井内外水位，多用于防渗效果检查。

高压喷射灌浆加固地基技术主要适用于第四纪冲积层、残积层及人工填土等。对于砂类土、粘性土、黄土和淤泥等都能加固。但对砾石直径过大、含量过多及有大量纤维质的腐植土喷射质量稍差，有时甚至不如静压灌浆的效果。

对地下水流速过大，喷射的浆液无法在灌浆管周围凝结，无填充物的岩溶地段，永冻土和对水泥有严重腐蚀的地基，均不宜采用高压喷射灌浆法。

（六）高压喷射灌浆的特点

高喷法具有成本较低，施工速度较快，固结体强度大，可靠性高等优点，与普通灌浆法相比又具有以下特点：

高喷法是利用高速水流强制性地破坏土体形成固结体，在覆盖层中一般不存在可灌性问题；同时由于高速射流被限制在土体破碎范围内，因此浆液不易流失，能保证预期的加固范围和控制固结体的形状；能在钻孔中任何一段内施工，也可以在孔底或中部喷射，此外，也可以水平方向喷射和倾斜方向喷射施工；高喷法通常采用水泥浆液，不会造成环境和地下水的污染，且耐久性较好；施工噪音较小，单管和二管法施工较简便。

二、深层搅拌法技术（水泥土加固法）

深层搅拌法是利用水泥作为固化剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥（浆液或粉体）强制搅拌后，水泥和软土将产生一系列物理—化学反应，使软土硬结改性。改性后的软土强度大大高於天然强度，其压缩性，渗水性比天然软土大大降低。

（一）加固机理

软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化学反应过程。减少了软土中的含水率，增加了颗粒之间的粘结力，增加了水泥土的强度和足够的水稳定性。在水泥加固土中，由於水泥的掺量较小，一般占被加固土重的10～15％。水泥的水化反应完全是在具有一定活性的介质——土的围绕下进行，所以硬化速度较慢且作用复杂。

（二）水泥土的主要特性

1.物理性质水泥土的容重与天然土的容重相近，但水泥土的比重比天然土的比重稍大。

2.无侧限抗压强度水泥土的无侧限抗压强度一般为300～400kPa，比天然软土大几十倍至百倍，但影响水泥土无侧限抗压强度的因素很多，如水泥掺入量、龄期、水泥标号、土样含水率和有机质含量以及外掺剂等等。

为了降低工程造价，可以采用掺加粉煤灰的措施。掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般比不掺粉煤灰的高。不同水泥掺入比的水泥土，当掺入与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提高10％，因此采用深层搅拌法加固软土时掺入粉煤灰，不仅可消耗工业废料，还可提高水泥土的强度。

（三）施工技术

1.加固型式

根据目前的深层搅拌法施工工艺，搅拌桩可布置成柱状、壁状和块状三种型式，在堤防上用于地基加固，主要采用桩式，而用于防渗加固，应采用壁状式，壁状式是将相邻搅拌桩部分重叠搭接即成为壁状加固型式，组成水泥土挡墙，这种挡墙具有较高的抗渗性能，可以形成良好的隔水帷幕。

2.施工工艺

（1）湿法施工

主要的施工机械为深层搅拌机。深层搅拌法的施工主要可分为定位、预搅下沉、制备水泥浆、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌、清洗等几个步骤。

（2）干法施工

干法是采用水泥粉料，由空气输送，通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转均匀分布在整个空隙轨道面内，进而和原位地基土搅拌并混合在一起。施工机械主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等。

施工工序主要为1）柱体对位2）下钻3）钻进结束4）提升喷粉5）提升结束桩形成体等几个步骤。

（四）适用范围

深层搅拌法最适宜加固各种成因的饱和软粘土，常用于淤泥、淤泥质土、粘土、亚粘土等地质的加固，成桩深度可达30m，采用多头小直径桩成墙深度可达18m。

在堤防除险加固工程中，深层搅拌桩适用于处理软基堤防上滑坡段的。同时，还可以组成截渗墙，取得较好的防渗效果。

（五）深层搅拌法主要优点

1.加固效果好，加固方式灵活，适用面广

深层搅拌法可采用不同的加固型式、不同的桩长和置换率以满足不同土质条件和不同荷载要求的加固目的。对河道这种区域狭长、地质条件复杂，对沉降要求较高的工程比较适宜。采用搅拌桩挡土墙作为河岸边坡支护不仅能够保证边坡稳定，还具有防渗功能。

2.施工速度快

一般来说，每台深层搅拌机建造搅拌桩截渗墙的工效达13.2m2/台·时。

3.可充分利用原软土，无弃土问题

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二、主要开展的科研项目介绍

1、我省于1983年完成“提高小型梁板桥承载能力的研究”，为定性地衡量改建前后桥梁刚度及承载能力提高程度，提出了“刚度提高度”和“承载能力提高度”两个指标，以及计算方法。两者反映的是全桥状况，前者指全桥刚度提高了的倍数，后者指全桥承载能力提高了的倍数。该项成果多次被外省引用。

2、1988年～1991年完成的“锚喷砼加固双曲拱桥的研究”，使一座五孔跨径45米的双曲拱桥由原设计荷载：汽－13，拖－60，提高到汽－超20，挂－120，并安全通过总重134吨的超重车。该项成果，经交通部科技情报所检索查新证实，在当时属全国采用锚喷砼加固桥梁中，跨径最大、提高桥梁荷载等级最多。

3、1994年成功完成全国首座梁底侧采用体外预应力直索加固提载梁式桥的研究，并同时采用锚喷技术，解决了体外预应力索锈蚀和受温度变化失效的技术难题。

4、1996年完成了“带挂孔普通钢筋砼双悬臂梁桥加固研究”课题，成功地应用钢纤维砼解决了桥面负弯矩区砼开裂、致使钢筋锈蚀的问题。

5、成功完成悬臂式拓宽梁式桥和拱式桥桥面的研究，使净－7的桥面拓宽至净－9+2×1.5米人行道，总宽12.5米。

6、成功完成碳纤维布加固梁式桥的研究，并通过加固前后鉴定性静载试验证实了提高抗弯能力的加固效果。

7、先后成功应用粘贴钢板、粘贴钢筋、外包砼和套拱法等加固桥梁上部结构；以及多种方法加固桥梁下部结构。

三、典型桥梁的加固方案介绍

1、德兴香屯大桥（锚喷法、双曲拱桥）

1.1大桥设计简况

香屯大桥是通往德兴铜矿公路上的一座大桥，1969年8月竣工通车。

大桥设计荷载为汽—13，拖—60，桥面净宽为净-7+2×0.25m。上部构造为5孔45m（矢跨比1/6）的双曲拱，横向6肋5波。下部构造为重力式实体桥墩和加后座的U型桥台。除德兴台奠基于密实卵石层以外，其余墩台均建于千枚岩基岩上。

1.2香屯大桥病害状况

（1）主拱圈裂缝

①主拱圈中波纵向裂缝，检查时发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝。

②肋、波连接处裂缝。各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。

③拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝，有不少是U形裂缝，这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内。

④横系梁裂缝。为数较少但除第1、4孔外均有发现。

（2）主拱圈轴线下降

主拱轴线普遍下降，拱顶下降5～18cm，L/4点下降0～9cm，而且上下水下降值很不一致。

（3）桥面变形及破碎

桥面纵向变形已呈波浪形，但高差尚不很大。而桥面破碎现象甚为严重，且集中在3、4、5孔及两台后座上，在墩顶附近伸缩缝处裂缝尤其发达，以致破碎露筋。

（4）腹拱、立墙病害

腹拱及立墙均为浆砌片石材料，由于防水层质量差，许多腹孔及立墙上均有渗水痕迹，以致发现不少因长年流水侵溶悬挂着的“石笋”。腹拱圈及立墙上也发现有裂缝。

（5）桥台后座变形严重

两桥台后座挡墙与桥台连接处沉降缝均增大至8～10cm（设计为2cm），且从外部可见内部填料中的空洞。在横向、后座两挡墙均偏出桥台外缘5～8cm。后座上桥面沉陷多次,修补时发现其填料在上层2m左右为煤渣，车辆通过时，煤渣则由沉降缝处外泄，因而其上路面不能稳定。

⑤墩台身裂缝

各桥墩上均存在竖向裂缝，反映了施工时混凝土浇筑及水泥、骨料质量的一定问题，但裂缝多般为早期出现的许多裂缝，因年代较久，沿缝出现白色晶体析出物。

浆砌片石桥台上亦发现不少竖向、斜向裂缝，但较细微。

1.3香屯大桥加固设计要点

通过对该桥进行检查及分析的情况来看，尚未发现墩台基础出现病害的反映，即使是置于非岩石基底上的德兴岸桥台亦未发现位移的迹象，所以大桥的加固主要针对上部构造和桥台后座。

1.3.1主拱圈加固

原横系梁尺寸偏小，横向联系差，属薄弱构件，针对这一病害，将原横系梁由116×15×18cm加大截面尺寸至116×15×50cm，把拱顶部分三根横系梁改为横隔板116×30×84cm，以加强横向整体性，使全拱宽共同受力。除端系梁外，其它横系梁原定用喷锚技术施工，后改为预制安装。

由于主拱圈受力大，裂缝多，采用拱肋及拱波部分外包钢筋网并喷射25#厚6cm砼加固拱圈截面，以提高各孔的整体刚度和承载力，为使拱脚应力减小，在每跨拱脚至第二腹孔的拱圈顶现浇30#钢筋砼，厚10cm，其设计图如下：

1.3.2桥面

原桥面缺乏稳定而坚实的基层，整体性差，有必要将原桥面彻底清除，并挖除部分砂砾垫层（如是非砂砾填料，必须挖除，换上砂砾填料，夯实），再加铺水泥稳定砂砾基层，厚15cm，其上浇筑20cm厚钢筋砼桥面。

1.3.3桥台后座加固

将桥台后座上路面除去，改成30#钢筋砼单向简支预制板，厚35cm，支承于两侧墙上。用Φ24mm的锚固钢筋使之与侧墙相接，其上铺装15cm厚30#砼桥面,钢筋砼板与后座填料间留有空隙，以使活载压力直接作用在侧墙上，从而减去了活载引起的对侧墙的土压力，并增加侧墙抗剪能力和基底摩阻力。

1.4加固后承载能力评定

（1）在汽—超20主要组合荷载，挂—120附加组合荷载和特挂—150附加组合荷载作用下，预测各测点应力，变形和裂缝宽度均满足规范规定的容许限值，因此本桥能承受汽—超20，挂—120和特挂—150。

（2）本桥采用喷锚混凝土补强提高旧桥承载能力达到预期效果。

（3）本桥喷锚混凝土补强层与旧桥共同作用是不完全的。由于喷锚混凝土中存在空穴，结合粘结强度不高等原因，共同作用程度仅达65.6%。建议今后采用“湿喷法”进行锚喷施工，提高新旧砼共同作用程度，使喷锚混凝土层与旧桥起到完全的整体作用，提高加固效果。

（4）由于老桥收缩、徐变已基本完成，所以喷锚混凝土不承受原桥及自身恒载，在工作阶段仅承受活载，故喷锚混凝土强度不控制。

2、320国道灵溪大桥（体外预应力直索加锚喷法、梁式桥）

2.1灵溪大桥概况

灵溪大桥位于320国道上，原是一座年代已久的老式桥。该桥于1970年10月由七孔不等跨八字撑架木梁桥改建成七孔不等跨简支钢筋混凝土梁桥，全长119.99m，上部构造为四梁式T梁。下部构造均为重力式墩台、八字墙。设计荷载为汽—13、拖—60，桥面净宽为净-7+2×0.5m人行道。320国道改建成二级公路后，该桥通过的交通量较大，并常有200—300KN左右载货重车经过，且来往行人及自行车、板车亦较多。因此该桥成为全线缩颈段，时有交通事故发生。为确保交通畅通，与行人和车辆交通安全，经上级批准，将此桥加固和拓宽为荷载标准汽—20，挂—100，桥面净宽为净-9+2×1.5m人行道。

2.2灵溪大桥拓宽加固方案

2.2.1拓宽加固

灵溪大桥两端引道已改建为二级公路，混凝土路面亦已修建完成。另改桥位新建已属不可能。故仅就地改建或拓宽加固两种方案进行了比较。

（1）就地改建方案。为了不中断交通，就地改建就必须搭便桥，由于桥下水深常年在3～4m左右（因下游建坝），搭便桥费用较高；且改建需拆除原有上、下部结构物，又需一笔可观费用。但改建后，各桥孔跨径标准全部结构都是“新”的，在心理上感觉更美观、耐用、可靠。

（2）拓宽加固方案。此方案可不需搭便桥，只需适当控制交通，边通车边拓宽加固。由于可以利用原有墩台，拓宽加固主要在上部构造上进行，因而可节约更多投资。只要拓宽加固方案得当，亦可满足设计荷载要求。但桥孔尺寸长短不一，原桥混凝土标号低，又有一定的病害，虽经拓宽加固，似乎总感觉不如新桥。

经过研究讨论，认为按照江西现时公路建设资金紧张的状况，能节省的建设费用应尽量节约、以投入到其它必需的建设项目中去，故应选择拓宽加固方案。

2.2.2原桥主梁加固增强方案

加固增强方法很多，如：①以锚喷或现浇混凝土方法增加T梁受拉区钢筋及加大梁身断面；②以钢板粘贴加固增强；③以体外预应力加固增强等。据计算，原主梁增强至能承担汽车-20级，挂车-100的设计荷载需增加较多钢筋，费用较高，故不选用①法；②法因钢板外露，需经常养护且粘贴钢板不易使其紧密与梁身结合，故亦未采用。③法所需钢材较少，且施加预应力可使梁裂缝减少或闭合，施工也简便，但也存在预应力钢材防锈蚀问题及加强经常养护问题，同时预应力钢材直接受大气温度影响较大。经反复研究，决定采用先用体外预应力加固增强，再以喷射混凝土将其覆盖的方案。此方方案既可解决预应力钢材防锈蚀问题，又可避免其直接受大气温度影响，同时喷射混凝土后尚可增加梁身抗剪能力。

（1）利用墩顶上两孔梁端空间设置现浇横向悬臂挑梁，其上安装预制的微弯板。

（2）在挑梁悬臂部分架设预制的π形人行道梁。两边桥孔人行道梁较主梁长，一端支承在边墩挑梁上一端支承在路堤上特设的支墩上，此举系为了避免加宽桥台。

（3）在人行道梁内侧的凸缘与旧桥面板间，用25号混凝土浇筑桥面加宽部分，桥面铺装层混凝土同时浇筑形成净-9m行车道，在桥面铺装层及桥面加宽部分，均设置了钢筋网，使整体性能加强。

（4）桥面伸缩缝设置在挑梁顶中心，将行车道铺装延伸搭架在挑梁上形成。挑梁上桥面铺装层下垫设二层油毡，使其能随温度收缩。伸缩缝中充填聚氨脂材料。

墩上悬臂梁及微弯板构造图

2.3加固后试验结论

（1）从挠度测试结果表明，试验荷载下人行道梁和T梁挠度均很小。推算得的汽—20荷载（已考虑冲击系数）作用下T梁挠度仅为3.607mm，其f/L=1/4574；人行道梁挠度为4.142mm，其f/L=1/4104，均远小于L/600，完全满足使用要求。

从第二加载阶段挠度实测值与计算值比较表可看出，实测值大大小于相应荷载的计算值，其校验系数仅为0.329～0.369，说明人行道梁和T梁的实际刚度比理论计算用的刚度大很多，如T梁计算开裂惯性矩为0.0978m4，返算的实际惯性矩为0.14135m4，而梁的计算换算惯性矩为0.23197m4。

（2）由测试资料可知，加固拓宽前后跨中加载弯矩增大1.631倍时,实测的边T梁挠度和梁底受拉区钢筋应力仅分别增大1.071倍及1.063倍，可见该桥在加固拓宽后上部结构承载能力大，安全可靠。

（3）由测试资料推测的汽—20荷载作用下梁的应变、应力值与行人荷载、恒载作用下梁的应变、应力值均较容许值为小，可见加固拓宽后桥梁结构完全满足设计要求。

2.4大桥加固效果评价

（1）灵溪大桥采用先以体外预应力加固T梁，后用锚喷混凝土使预应力钢束与梁体粘合的加固方法，是行之有效的，达到了预期的目的和效果。此法在国内尚系第一次使用，它不仅使梁的抗弯、抗剪强度及刚度得以增大，且能有效地防止预应力钢束因暴露在大气中引起锈蚀，也使其不直接受大气温度影响，即可使预应力钢束工作安全可靠，也减少了今后养护工作和费用。该方法具有施工设备简单、施工操作容易、施工速度快和在施工过程中基本不中断交交通等优点。尤其通过施加预应力，主梁将会产生上拱，这对改善旧桥的下挠状况是十分有利的，且可使裂缝减小或闭合。施加体外预应力与喷射砼加固旧桥的组合体根治了原结构由于裂缝等原因产生的应力集中并恢复了原结构变形的协调性，使其能抵御更大的外荷载。喷射砼包裹着预应力钢筋，既发挥了预应力的作用，又发挥了喷锚砼优越性，也解决了体外预应力钢材养护难题，经济效益十分显著，为类似桥梁的加固改造提供了一种十分有效的好途径。

（2）灵溪大桥采用在墩上浇制的悬臂梁上架设人行道梁以加宽桥面的方法，使人行道梁除承受人行荷载外，还分担了部分行车荷载，充分利用其承载能力，节约了建造新的深水墩台的费用，可供类似梁桥拓宽桥面参考。

（3）浮动式工作平台对加固梁桥是一种很经济的方法，本身安装拆散均简单，使用稳定安全。值得在桥下常年有水且不很高的梁桥加固时采用。

（4）该桥加固拓宽工艺简单，施工方便，设备少，加固费用仅95万元，如就地建新桥还需搭深水便桥，费用较大，总需要费用250万元，加固拓宽费用仅为其40%左右。经济效益显著。

（5）该桥加固拓宽施工除部分项目系在半幅通车的情况下进行的。其余均是让车辆双向通车，社会效益明显。

（6）本桥设计的重点是巧妙地利用了墩上悬臂梁来加宽桥面，避免加宽墩台，即节省了经费，又大大加快了进度，同时施工操作又简单。

（7）不同的桥梁具备不同的特点，但同类型的桥梁有着相同的特性，其加固方法可以借鉴，但也要具体问题具体分析，巧妙地利用其特性，则许多难点就可迎刃而解。如灵溪大桥墩上悬臂梁、边孔人行道梁的设置。

（8）该桥加固拓宽后营运至今，经跟踪观察使用情况良好。

3、赣州西河大桥（钢纤维砼加固负弯矩区、双悬臂梁桥）

3.1西河大桥概况

赣州市西河大桥位于市区内，跨越章江，为该市联络东西城区及由105国道进入市区的跨江通道。该桥桥长256.2m，为9孔双悬臂钢筋砼梁桥，孔径为12.6+7×33+12.6m。悬臂孔挂梁计算跨径为14m。原设计荷载为汽—10、拖—60，桥面宽度为净-7+2×1.5m人行道。该桥于1955年按苏联标准图并参照洛河桥施工图设计，1956年建成通车。

由于大桥建成后交通量日益增多，汽车载重愈来愈大，致使该桥已在主梁正、负弯矩区、牛腿上出现众多裂缝，桥面铺装及伸缩缝亦出现破碎及其它损坏现象。由于该桥病害严重，故被禁止稍重车辆通过。1992年以来，赣州公路分局曾先后三次组织对该桥进行检查，拍摄录像。1993年在对大桥进行加固设计前，亦进行了较全面细致的检查。

3.2大桥病害检查情况

西河大桥病害主要表现在：

（1）主梁裂缝及主梁变形

主梁裂缝主要发生在锚跨中部（正弯矩区）梁的下缘及悬臂梁根部（负弯矩区）上缘，后者大都贯穿整个车行道翼板。各裂缝宽约在0.1～0.5mm之间。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂，属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面，雨水易从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。

主梁永久性变形严重，从桥栏杆柱变化，可明显看到这种波浪起伏状态，墩台处与墩中桥面高差大者已达6cm左右。

（2）牛腿裂缝

牛腿裂缝大都发生在悬臂孔赣州方向的主梁牛腿上。裂缝大者达21mm之多，为支座附近竖直裂缝。第七孔处下水南昌方向牛腿砼在支座处脱落一块，支座钢板外移，钢筋外露，支撑其上挂梁，锈蚀严重。挂梁上牛腿裂缝较少，大多是（嵌固端）转角处斜裂缝或竖向裂缝。

在后来凿开牛腿原砼时，发现由于钢筋较密，砼有浇筑不实之处，有空洞存在。

（3）桥面及伸缩缝

桥面呈波浪状。桥面铺装层裂缝及破碎现象甚为严重，在墩顶处及挂孔牛腿上伸缩缝处裂缝尤其发达，以致破碎脱落。究其原因，可能是因桥面铺装层下是较软的油毛毡防水层，在重车及冲击荷载作用下易产生这种破裂现象。

悬臂孔上伸缩缝全部破坏，缝壁破碎。

3.3西河大桥加固方案

在进行加固前静载试验的同时，我们也进行了对该桥主要部件结构强度的验算。计算表明，对该桥单纯采取修补的方法，只能恢复到满足汽—10荷载的要求，而不能满足汽—20荷载运行的要求。

按容许应力法计算，悬臂孔支点截面受压区砼最大应力达13.5Mpa，超出实际砼容许压应力值；而按承载能力极限状态计算，跨中截面正截面强度不足，梁所能承受之最大弯矩为11839.87KN.m，不能满足所需承受的弯矩13184.81KN.m。根据现场检查、试验及计算分析资料，要使西河大桥通过加固达到承受汽—20、挂—100荷载等级的要求，就必须对主挂梁牛腿、主梁及其上桥面铺装进行加固补强，并对牛腿支座及伸缩缝加以改造。

3.3.1悬臂孔主梁及挂梁牛腿的加固

（1）经计算，牛腿最弱截面为θ=28.86°或θ=41.19°（不计H）的斜截面，按偏心受拉构件验算，拉应力分别为2.0及2.2Mpa，按对牛腿截面尺寸能否符合裂缝控制要求验算，发现牛腿截面尺寸不足，公式Fvk≤β（1－0.5（Fhk/Fvk））（ftk/（0.5+a/ho））中系数β需≥1.39方能满足，而承受静力荷载的牛腿抗裂度取值至少应是β=0.80。依上可见，加固前牛腿状况显然不安全。加以牛腿伸缩缝处不平顺、不平整引起的跳车、冲击，可使垂直荷载实际上增大很多。因而牛腿砼内部微裂缝不断发展，最后引起严重开裂而破坏。

（2）由于牛腿是悬臂梁桥的一个关键部位，它是否牢固可靠对桥梁能否维持安全通行是起决定作用的因素之一。牛腿又是悬臂梁的薄弱环节，牛腿处梁高突变减小，截面凹折转角多，而要传递的集中力数值非常大，且频繁承受车辆冲击力作用，所以是受力非常复杂的部位。现有各种验算方法带有相当的近似性，还不能完全反映受力情况。为此，对牛腿加固我们提出了两种方案：

方案一：凿除原牛腿的低标号砼（旧170号砼），改为浇筑30号钢纤维砼。浇筑钢纤维砼时，在新老砼结合面上涂以环氧砂浆以增进两者粘结。

方案二：将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。此种方案，可使原牛腿上受力减少，但牛腿的砼则因破碎开裂，仍需凿除后重浇新砼；端横梁也因原宽度不足及标号过低，也需凿除重浇加宽，这就增大了工程量。该方案另一缺点是传力情况不明确。

实桥加固时采用了第一方案。

3.3.2主梁负弯矩的加固

根据检查、测试资料及计算成果，主梁负弯矩区在一般荷载下即产生大量裂缝，其上桥面铺装层亦产生大量网裂。此种裂缝不仅不美观，使人产生不安全感，在实际上也会因雨水渗入主梁和翼缘板中，导致锈蚀受力钢筋，影响桥梁使用寿命。

在考虑加固方案时，根据计算资料增加了纵向受拉钢筋，置于原铺装层范围内，计算结果还表明，由于新设计标准的荷载负弯矩作用，桥面砼的拉应力将达到3.96Mpa，采用现桥涵设计规范中所列各标号普通砼均仍会因抗拉设计强度无法满足而使梁顶开裂；只有采用钢纤维砼，其抗拉设计强度有可能大于此拉应力，从而保证桥面不出现裂缝。故我们在加固方案中对负弯矩区桥面铺装层采用浇筑钢纤维砼，要求其与梁顶翼缘板真正牢固连成整体。所以在将梁顶翼缘板顶打毛外，还要在其上设锚筋和在顶面上刷粘层剂使新老砼紧密结合。在浇筑钢纤维砼铺装层前，尚需用高分子化学材料压入梁顶的裂缝内，使裂缝粘合。

对此负弯矩区加固提出的另一种方案是在桥面铺装层范围内采用无粘结预应力加固。此措施旨在使桥面原裂缝进一步闭合，同时可因悬臂负弯矩减小而减小悬臂端挠度，并减轻主梁和挂梁衔接处冲击。该方案因施工工期短、施工技术较新，且需一定设备，一般施工队伍不一定具备条件而放弃。

3.3.3主梁锚跨及挂梁正弯矩区加固

在按承载能力极限状态计算时，在汽—20、挂—100荷载作用下主梁截面强度不满足，故需补强。补强的措施是在凿去原桥面铺装层及油毛毡后，将原桥面打毛，用锚杆在原铺装层厚度范围内加一层钢筋网，然后浇筑30号UEA补偿收缩自防水砼。采用UEA补偿收缩自防水砼的目的是因为UEA补偿收缩是一种适度膨胀的砼，在钢筋和邻位约束下，可在砼中建立0.2～0.7Mpa预压应力，使结构达到抗裂防渗的目的，即解决防水问题。挂梁则除在原铺装层厚度范围内不增钢筋网外，其余均与主梁加固方法相同。

3.3.4主梁裂缝粘合

为改善主梁负弯矩区受力情况，并增加梁板耐久性能及刚度，同时为了在加固施工中需要将导梁移孔时，主梁及挂梁能安全承受在上通过的导梁设备重，本桥加固设计采用了以高分子化学材料对主梁及挂梁裂缝以压灌的方法，使裂缝予以粘合。

3.4试验结果

（1）赣州西河大桥加固前后采用两辆黄河牌重车加载时，尽管加固后试验荷载的内力较加固前大9%左右，但在相同位置上实测的应力值，仍见明显减小，说明加固效果是较好的。

（2）在黄河车及大交通车作用下，考虑了冲击系数实测活载应力值，与恒载应力计算值合计值，均小于砼轴心抗压强度和钢筋抗拉设计强度值。说明该桥承载能力完全满足设计荷载标准（汽—20、挂—100）。

（3）由实测最大挠度值可见，锚跨跨中挠度为计算跨径的1/4583，远小于规范的1/600。悬臂跨悬臂端在两列大交通作用下的挠度为悬臂长度的1/788，小于规范的1/300。说明加固后桥梁刚度是较好的。

3.5加固效果与跟踪观察

赣州西河大桥通过在桥面铺装层内增设纵向钢筋，用钢纤维砼重新浇筑牛腿和浇筑负弯矩区桥面铺装层，用GJK-1高分子化学材料粘合梁体裂缝等措施，将西河大桥原仅能承受汽—10、拖—60的承载能力提高到汽—20、挂—100标准，说明此种加固方法是有效的。施工期限也较短，经费也较少，完全可以应用到同类的双悬臂钢筋砼梁桥加固上。该桥经加固后开放交通至今，使用情况一直良好，经跟踪观察未发现新的病害。

4、320国道黄花大桥（悬臂拓宽桥面、双曲拱桥）

4.1黄花大桥概况

黄花大桥位于江西省萍乡市湘东区改建后的320国道K1127至K1128段，是萍乡市湘东镇于1974年建成的、跨越萍水河下游的一座钢筋砼双曲拱桥，全长188m，主桥三跨，每跨净距28.5m，两岸引桥各为六孔，跨径4～6m不等。主桥设计荷载：汽-13，拖-60，桥面净宽7.3m，无人行道，矢跨比1/6，设计拱轴系数M=2.20，主拱圈宽度为8m，拱圈厚0.88m，立柱式腹拱墩。下部构造为：15#片石砼实体墩和桥台，桥墩顶宽2.5m，基础均为明挖扩大基础。

1987年320国道改线测设时经与新桥方案反复比较后决定利用该桥。为判定黄花大桥既有结构状况和承载能力及进行加固的可行性，1992年元月对该桥进行了详细的结构检查和静载试验，以期对大桥上下部构造的承载能力（强度和刚度）进行鉴定，为加固拓宽利用该桥提供科学依据。

4.2加固技术及采用方案

4.2.1上部构造

由于设计荷载增大，桥面拓宽，车辆横向不利位置较原桥面净宽不利位置外移（原桥设计荷载为汽-13，拖-60，桥面净宽：净-7.3+2×0.25m安全带），增加了人行道活载，故对主拱圈，腹拱圈、拱上立柱等均采用锚喷砼加固，边肋亦予以加宽，拱背现浇砼加固。

4.2.2下部构造

根据结构检查和静载试验结果，证明主桥墩台的强度和刚度能满足现设计荷载要求，地基也坚实可靠，故对主桥墩台不予加固。

4.2.3大桥拓宽技术的研究

（1）拓宽原则

由于原桥面净宽7.3m，无人行道，为配合二级路的宽度要求，需将桥面拓宽至12m，即净-9+2×1.5m人行道。而主桥两岸引桥（引道）均铺筑好砼路面，故主桥拓宽必须沿桥中心线对称地在上下游加宽。

（2）拓宽方案拟定与比选

①拓宽方案一

于墩台上挑出悬臂梁，然后增设边拱肋，修建拱上构造，拓宽桥面至净-9+2×1.5m，重修桥面铺装。

优点：拓宽部分直接传力到墩台上，受力明确，对原桥各拱肋受力影响不很大。

缺点：墩台上挑出的悬臂梁，因要承受增设的拱肋，故必须做得较强劲，造价较高，施工难度较大。

②拓宽方案二

在桥的两侧和重修的桥面一道现浇车行道悬臂板和人行道悬臂梁，再在人行道悬臂梁上搁置微弯板。

优点：采用悬臂梁（板）加微弯板结构，构件轻巧，并充分利用了重建砼桥面作为悬臂梁（板）的锚固端，造价比方案一低，施工（安装）也方便。

缺点：悬出部分主要依靠边肋承受，故受力不如方案一有利，因此应对拱肋予以加固加强。

经对方案一、二的经济技术比选，最后采用拓宽方案二作为本桥拓宽方案。

（3）拓宽设计要点

①由于该桥为空腹式双曲拱桥，现采用悬臂梁结构来拓宽大桥桥面，所以应尽量使悬臂梁处于拱上立柱或附近，使得尽量通过立柱来传力给主拱圈和墩台上。

②车行道桥面悬臂板和人行道悬臂梁根部支于原拱桥侧墙上，悬臂板和悬臂梁相交处亦浇成一个整体。人行道板采用轻巧的少筋微弯板。

③为加强主桥的整体性，减少桥面接缝，桥面铺装采取全桥连续续，仅在桥面两头各设置一道伸缩缝，桥面在跨墩（柱）部分底层设置钢筋网。

4.3黄花大桥加固效果与社会效益分析

（1）社会效益好。

黄花大桥于1993年10月完成加固与拓宽施工并通车，营运至今，大桥状况良好，现该桥通行的交通量达8000余辆/日。

（2）本桥梁采用锚喷钢筋砼加固和悬臂式拓宽的技术方法改造，不仅便于施工，确保质量，而且施工期间可不中断交通，因而社会效益显著。

（3）本桥采用加固拓宽方法改造，不仅在总体上具有上、下部构造配合恰当之优点，而且给人们以轻巧、优美、安全之感，施工亦安全简便，质量易于保证，工期短。从而说明该桥加固拓宽设计新颖、美观、实用，结构合理，便于施工。

（4）该桥梁改造工程费用低。经加固拓宽后的黄花大桥，不仅满足了汽-20，挂-100，净-9+2×1.5m人行道的二级公路桥梁设计要求，而且比新修桥梁节约经费150多万元。同时节约了大量的钢筋、水泥、木材等建筑材料。

（5）黄花大桥的加固与拓宽设计被江西省交通厅授以优秀设计二等奖。

5、进贤北门桥（外包砼加大截面、刚架拱桥）

5.1北门桥的概况

进贤北门桥位于江西省进贤县县城，于1984年竣工通车。北门桥桥梁总长55.6m,主孔为1孔净跨36m的刚架拱，矢跨比为1/6，南北副孔为跨径6.0m的微弯板组合梁。基础及下部结构为组合式L形桥台与桩基础，桥面净空为净-7+2×1.0m人行道，原设计荷载为汽车-20级，挂车-100。

北门桥通车后，在对该桥进行验收时，部分拱腿拱脚断面上缘即出现裂缝。1987年抚州供电局运输一台主变压器时，上海城建学院曾对该桥进行检测，上述裂缝深达450mm左右，裂缝宽度为0.6-0.8mm。检测后所附《进贤北门桥承载能力评价报告》中指出：“刚架拱与副孔简支梁的伸缩缝北边拉开12mm，南边拉开20mm，说明桥台有水平位移，不均匀沉降和转动，北边桥台沉降较南岸桥台多一些，以上变位主要是由于台后高填土沉降引起，桥台变位是引起拱腿根部开裂的主要原因之一。”

由于拱腿系刚架拱桥的主要受力杆件，考虑到安全问题，南昌公路分局将该桥列为危桥，对通行车辆采取限载100KN通过。

5.2病害检查

（1）拱腿病害

拱腿根部拱脚处有7处出现由上自下裂缝，拱腿拱脚处上缘裂缝宽度南岸桥台2－5mm，北岸桥台2－3mm。

（2）桥台病害

桥台立墙出现全断面横向裂缝，南、北桥台八字墙受土压力作用向外突出。

（3）部分微弯板组合横梁出现由下自上裂缝，缝宽0.2～0.4mm。

（4）行车道主要发现横向裂缝，主孔与南、北副孔伸缩缝均向两侧滑动，而且有一定规律可循。

5.3加固方案及其内容

通过对老桥的计算分析，我们认为应对老桥进行全面加固，并依靠加固后老桥本身的结构来达到满足通行超重平板车是一个最为安全和兼顾长远利益。

（1）加固的具体范围及内容

①拱脚断面

拱脚断面由于开裂严重，且经常处于水位之下，所以必须重点加固。可采用以下办法：将拱腿断面保护层凿开，在原主筋旁焊接新的主筋，并增加新的箍筋。钢筋数量由电算得出，钢筋长度在裂缝位置左右3m内可满足锚固的要求。裂缝用环氧树脂填死闭合。然后浇筑新的混凝土，再在其外拱腿四周用粘贴钢板并打栓钉的办法来特别加强。

②上弦杆下缘

主孔方面：由于每片上弦杆的下缘仅宽30cm，按照计算最不利截面将对应配13Φ22，所以加固还必须采用加大断面法，凿开下缘保护层，露出主筋和箍筋，将箍筋接长，焊上新的主筋。然后浇筑新的混凝土，再在局部几个断面的下缘用粘贴钢板并打栓钉的办法来特别加强。

③副孔方面：采用满堂脚手来加固。

④桥面全面加固

因为施工质量良好的桥面，将会提高微弯桥面板的承载力，并且顶层钢筋将参与抵抗弦杆断面负弯矩，所以决定凿除原有破损桥面，除配常规的构造钢筋外，在负弯矩区加设受力钢筋，纵向可设在弦杆计算的负弯矩区起抗拉作用，横向全桥布置，并保证截面的厚度，以提高微弯桥面板的承载力。

⑤桥台立墙等

篇3

前言桥梁在营运使用过程中，或者由于某种原因而产生较大损坏，承载能力降低；或者，随着交通运输的日益繁忙，桥梁承载能力和通过能力不能满足要求。解决服役桥承载能力和通过能力不足的问题，通常有二种方案可供选择：一是拆除服役桥后重建新桥的重建法和换下全部服役桥主梁，架设荷载等级高的新梁的换梁法，另一种即采用各种加固措施，或除采取加固措施外，同时对服役桥加以拓宽的加固法。前者施工费时、费力，且造价较高，后者所需费用节约很多，一般仅为建造新桥的1/10至3/10[1]。显然，桥梁的加固与维修具有非常明显的现实价值。

1．服役桥维修加固的特点

与新建桥梁工程相比，服役桥的维修加固施工有不少特点。首先，维修加固的标准与设计时所采用的标准往往会有不同。由于服役有建筑物的存在，以及未来使用年限要求的不同，桥梁加固或改建的标准不可能与设计时所采用的标准完全相同。比如，服役桥的荷载等级假设是汽车-13级，而经加固后，其荷载等级可能会提高[1]。故应在保证行车安全的前提下，根据使用要求和耐久性要求的具体情况，正确地掌握和提出加固或改建的有关标准要求。其次，维修加固工作的难度要比新建时大。维修加固桥梁建筑物的工作必须在不妨碍交通的条件下进行，因此，往往会增加不少困难。即使会使施工产生困难，也必须尽量照顾交通。为此，在桥梁维修加固工作中，应从设计上和施工组织上采取有效措施，尽量减少对交通的影响。再者，桥梁的维修加固工作应充分利用原有结构。桥梁的维修加固，应在对原有结构作周密、细致检查评定的基础上，合理利用原有结构，能不更换原有结构的就不更换，能充分利用服役桥的，要充分利用。

2．桥梁加固的工作内容及步骤

2.1桥梁加固的工作内容

桥梁加固与改建工作的主要内容：对发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵设备彻底进行整治加固、改善和更新。目的是恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限；提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁加固与改建工作的主要内容有：

对服役桥上部构件进行加固；对服役桥下部构件进行加固；拓宽桥梁的行车道或人行道；升高桥梁上部构造的高度；更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构；部分或全部更换桥梁损坏或破服役了的结构物。

桥梁的加固与改建工作，应充分利用原有的部分，凡能加固的，则不宜改建。如能部分改建的，则不应全部改建。

2.2桥梁加固的工作步骤

对服役桥进行维修加固，一般可采用如下的步骤：

（1）检查桥梁现状及损坏情况；

（2）调查桥梁历史技术资料及现有交通状况；

（3）提出维修加固或改建方案并进行分析比较；

（4）确定方案并付诸实施，即进行维修加固或改建施工。

3．桥梁加固的原则及方法

3.1桥梁加固的原则

（1）桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。因此，桥梁加固工作一般以不更改原建筑形式为原则，只有在复杂的情况下，才更改其结构。

如仅加固仍不足以适应交通运输的需要，必须进行重建桥梁的一部或全部时，则重建桥梁需考虑到将来的发展，并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。

（2）桥梁加固可以有各种不同的方式，视服役桥的情况，承载能力的减弱程度以及今后的任务而变。桥梁的加固一般有如下几种[2]：

1）扩大或增加原结构构件截面，以提高原结构的强度和刚度。

2）以新的结构代替服役的应力不够的结构。

3）改变原结构的受力体系，使原结构减少受力。

4）对原结构施加外应力（如预应力），以改变原结构的受力图形，达到提高桥梁刚度和强度的目的。

（3）采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时，应特别注意新加部分与原有部分的结合，使其成为一个整体起到加固作用。

（4）不管采用何种加固方案，都应考虑投资少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求。.2桥梁加固的主要方法

3.2.1扩大或增加构件截面法

（1）桥面补强层加固法

通过一定的工艺和结构措施，在梁顶面（桥面）上加铺一层钢筋混凝土面层，使其与原有主梁形成整体，达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的，以提高桥梁的承载能力。其特点是：

1）施工简便，亦较经济，但加铺梁面层后，静载增加，承载能力提高不显著；

2）施工需凿除原有桥面铺装，同时考虑到新服役混凝土相结合，新浇混凝土的干燥收缩影响等，尚需设置连续钢筋和钢筋网等；

3）此法利于在抗压截面较小的场合使用；

4）浇筑后混凝土须经养护，故必须对交通加以限制。

（2）增大梁截面和配筋加固法

在梁底或侧面，加大钢筋混凝土截面（增配主筋），使梁抗弯截面加大，提高梁的承载能力，其特点是：

1）为加强新服役混凝土的结合，需对服役梁面凿毛工作，操作麻烦、凿除工作量大，常需在桥下搭设脚手架；

2）对T形梁有采用底面及侧面同时加大，以及底部马蹄形加大两种加固形式；

3）加固效果显著，适用于梁桥及拱桥对拱圈的加固。

（3）钢板粘贴或增设其他钢梁，以作成组合梁的加固法

用环氧树脂类粘结剂，将钢板（或槽钢）粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替钢筋作用，提高梁的承载能力，其特点是：

1）不需要破坏被加固的原有结构物；

2）加固工程几乎不增大原结构的尺寸；

3）尽管工程质量要求很高，但施工时并不要求高级的专门技术人员操作；

4）能在短期内完成加固工程；

5）几乎可以不改变具有历史价值建筑物的原有艺术特点。

（4）粘贴炭纤维布加固法

碳纤维是一种高新材料，它有着优异的力学性能，是在几千度的高温下经特殊工艺制造出的一种高科技产品。用环氧树脂类粘结剂，将炭纤维粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以炭纤维布代替钢筋作用，提高梁的承载能力，其特点是[1]：

1）优异的力学性能。可有效应用于多种形式的结构补强，包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展等等；

2）优异的化学稳定性。碳纤维片具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力，具有足够的适应气温变化的能力，外加防火涂料后可以有效地防火。因此，可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长构件寿命；

3）材料本身质轻高强。可以不增加结构体积和不改变结构外形，增加的结构重量可以忽略，便于用所需的色彩涂装，而不留补强痕迹，这是其他方法不可比拟的；

4）施工工序简单。可用小型电动工具操作，工种少，用工少，工期短，进度快，更有资料表明能在持续交通有震动的情况下施工，而不影响补强效果，从而大大缩短施工断交的时间，具有较大的经济效益和社会效益。

3.2.2改变结构体系法

（1）增设纵梁法

在墩台地基安全性能好、并有足够承载能力的情况下，可增设承载力高和刚度大的新纵梁。当基础承载力不足时，必须对基础采取加固措施。新增主梁与服役梁连接，共同受力，从而达到提高桥梁承载力的目的。当新增主梁位于两侧时，则兼有加宽的作用[3]。

（2）增设立柱或桥墩，使简支变连续，或改桥为涵的改变结构体系法

通过改变桥梁结构体系，如在简支梁下增设支点（墩台），缩短桥跨，或把相邻两跨简支梁加以连接，从而使简支梁变成连续梁。对于小桥，还可采用改桥为涵的形式，来提高桥梁的承载能力。前者，一般为临时通过重车的应急措施，后者则必须视通航及排洪灌溉而定。

随着我国公路交通运输事业的蓬勃发展，新建桥梁不断涌现，而原有桥梁也在不断地老化。服役桥的加固是一项具有现实意义而又复杂的工作，它所需要考虑的因素及涉及到的问题很多，从某种意义上，无论是技术改造方案的拟定与设计计算，还是技术改造的具体实施，都是值得人们不断地去研究的方向。

参考文献：

[1]杨文渊，桥梁维修与加固[M]，人民交通出版社，1997年

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1.1玉铁铁路简介玉铁铁路工程北起黎湛铁路玉林站，终到铁山港，整体历程约为132km。由2009年12月28日施工，共通过21座隧道。其中，A路段主要经过风化岩层等复杂地貌，具有施工难度大、技术水平要求高等特点。

1.2路机注浆加固技术施工要求1)设计加固深度与范围。A路段加固范围主要为风化岩层区域，孔间距为1．5m，孔深分为2m、4m两种形式。采用先外后内的注浆顺序，形成“帷幕”;行“隔行跳打”施工工艺，先排为主、后排补注，避免出现冒浆、跑浆等现象［1］。2)施工设备。简单统计在A路段施工中的施工设备情况见表1。

2钻孔与注浆

2.1主要注浆材料主要采用P．042．5袋装水泥，根据相关标准进行水泥采购、入场与储存管理，保证水泥质量满足A路段施工建设的实际要求。水泥浆水灰比为1∶0．9。

2.2施工工艺A路段路基注浆加固工艺具体流程见图1。图1A路段路基注浆加固工艺流程

2.3主要施工工序在A路段施工过程中，其施工方法主要有以下几点。1)准备注浆、钻机设备。根据测量点位，当钻机准备就绪后，将钻机平稳安放，将水平钻头水平角度调整为垂直(参照钻机水平角度);注意注浆机、制浆机及其配套设施安置，固定注浆管线，通常情况下，注浆管线的长度应为(40±10)m，长度过长容易增加压力损失。现场准备拌合设备与材料，如粉煤灰、水玻璃等。2)钻孔施工方法。采用200型盘式钻孔机旋转钻进，使用50mm钻头，并依靠48普管护壁。整个钻孔过程严格采用干钻法，切忌在钻孔过程中加水［2］。3)浆液配置。按照上文分析合理配比水浆泥。根据制浆机容量取水;根据水灰比例选取相应重量的水泥，开启制浆机后边搅拌边添加水泥。通常情况下，搅拌时间可控制在(5±2)min(浆液无大范围沉淀即可)，搅拌结束后将水泥浆置入储浆桶。水泥浆置入储浆桶后要不断进行人工搅拌，避免浆液沉淀。在A路段施工中，主要水泥浆配置原料为水、P．042．5水泥。先加水，后添加水泥与外加剂，拌合(15±5)min。水泥浆流过过滤筛后应过滤2～3边，再存入浆液池。4)注入压力。注浆压力与土质强度、重度有关，而这部分数值难以确定，因此在A路段施工中根据传统施工经验，将注浆压力控制为0．4MPa。5)终孔标准。采用压力－流量双控的方法控制注浆量，当注浆压力达到设计注浆压力并稳定时基本原则(稳定时间为4min)。注浆压力大于2倍设计压力并无法注浆可终孔。个别注浆孔注浆量偏大应停止注浆，分析注浆量偏大的原因后继续注浆。6)注浆结束封孔。注浆结束后，应立即拔出套管并用水泥将浆孔封堵。清洗制浆机、注浆泵后，移至下一处并施工。7)注浆效果检查。①注浆结束后，与物探结果资料进行对比，结合浆孔缝合效果，判断注浆效果。②注浆前后，对比钻孔注水实验单位吸水量，正常条件下，注浆后单位吸水量应略小于注浆前(约为5%)，且未发现漏水现象。③钻孔效果检查，采取抽样检测方法，选取4%的注浆孔，根据芯浆情况判断注浆效果［3］。

3施工注意事项与常见问题处理

3.1施工注意事项在A路段施工时，为提高施工质量，主要进行以下几方面控制:①施工之前正确判断管沟具置。②在高压线下施工过程中，钻探机根据具体施工条件进行相应改装，并重视保护高压线路。③注浆孔应采取跳孔施钻的方式，切忌出现钻完全部注浆孔在注浆的情况，避免孔位串浆。注浆流程应按照“自路基坡脚向线路中心”的顺序，先两侧注浆再中间注浆，保证注浆质量。④注浆钻孔的孔位移动距离为0．5±0．1m，大于这个范围时必须进行处理。⑤注浆过程中，要重视地面观测记录;记录钻孔与注浆流程。⑥注浆过程应加强技术指导和基础数据统计工作，为日后进行数据分析提供具有参考价值的资料。⑦注浆过程中应加强环境保护，及时处理浆液废弃物。例如，在整理好场坪后，应在注浆场坪四周修建排水设施，保证污水能及时。⑧注浆结束后及时采用水泥砂浆、C15混凝土将注浆孔封填，并饱满至孔口［4］。

3.2路基注浆加固技术常见问题处理1)在A路段施工中，主要出现以下几点问题:①在注浆孔定位中，钻机受施工场地的影响，回转半径变小，定位速度减慢;同时钻塔较大，增加钻孔难度，经常出现钻孔偏离的现象。面对这一问题时，在钻孔过程中要尽量靠近最初的设计位置，对一些容易出现偏差的地形可进行简单加工后在进行处理。②由于A路段钻孔地层杂质较多，若钻孔振动较大可引发塌孔等现象，因此在施工过程中借助PVC管护孔，可有效避免塌孔等现象。③在注入浆液时，容易出现搅拌浆液不均匀与储浆桶内浆液沉淀现象，因此必须要紧抓搅拌环节，避免沉淀现象发生。④在注浆孔裂缝处理中，要不断观察裂缝变化问题，及时调整注浆压力值，必要时可停止注浆。2)要特别注意是注浆流程的连续性，若受外力因素而中断可采取一下措施进行处理:①应尽快恢复注浆，若注浆间隔时间过长应冲洗钻孔再进行注浆(若无法冲洗，应清理钻孔后再注浆)。②恢复注浆时，应继续使用同级水泥浆(注浆率与中断前相近即可)，使用中断前同级水泥浆灌注最佳，注浆率与中断前相比减少较少则应使用加浓浆液灌注。③注浆后，若注浆率低于中断前且在短时间内停止吸浆，必须立即采取补救措施。例如，可增加相邻孔注浆压力或适当增加注浆孔数量。

3.3施工质量控制与检验方法1)分期、分批供应符合设计要求的水泥与外加剂等材料，在每次原材料供给之前应及时检查验收，并做好管理、发放工作。水泥与中砂等施工材料必须接受检验，试验师检验合格后，方可用于施工。2)注浆后，对比钻孔注水实验单位吸水量，正常条件下，注浆后单位吸水量应略小于注浆前(约为5%)，且无法发现漏水现象，若发现漏水情况，应立即进行处理。