ในการออกแบบเพื่อบูรณะสะพาน ตามกระบวนการข้างต้น ที่ปรึกษาจะพิจารณาความสึกกร่อนของสะพานและพิจารณากำลังของสะพานที่ต่ำกว่าค่าที่ยอมให้ตามมาตรฐาน แล้วจึงดำเนินการเลือกวิธีการบูรณะสะพานหรือเสริมกำลังที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มกำลังของสะพานในรูปแบบที่ตอบโจทย์ทางด้านวิศวกรรม เศรษฐศาสตร์ และ สิ่งแวดล้อม ตัวอย่างของวิธีการบูรณะสะพาน แสดงดังนี้

1. การซ่อมแซมประเภทความเสียหายไม่รุนแรง

ความเสียหายบริเวณคอนกรีตหุ้มเหล็กเสริม จะใช้การฉาบปะด้วยคอนกรีต ซึ่งโดยปกติจะใช้กับการซ่อมโครงสร้างจากภายนอกที่เสียหายจากการหลุดเป็นแผ่น (Delamination) และการหลุดร่อน (Spalls) หรือมีรอยแยกขนาดใหญ่ วิธีการนี้ประกอบด้วย

โดยวิธีการซ่อมแซมนี้เป็นการซ่อมแซมพื้นฐาน ซึ่งจะถูกนำมาใช้ในทุกรูปแบบความเสียหาย

การฉาบปะ (Patching)

2. กรณีที่โครงสร้างสะพานได้รับความเสียหายมาก

• • รูปแบบทางเลือกที่ 1 : การเสริมกำลังโดยใช้แผ่นโพลีเมอร์เสริมเส้นใยคาร์บอน (CFRP Reinforcement)

มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มกำลังรับโมเมนต์ดัดและกำลังรับแรงเฉือนในคาน นอกจากนั้น หากนำไปพันรอบเสา สามารถเพิ่มกำลังรับแรงอัดในเสาได้ ตัวอย่างของการเสริมกำลังด้วยคาร์บอน ไฟเบอร์ โดยการเสริมกำลังใต้ท้องคานและพื้นมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อเพิ่มกำลังรับโมเมนต์ดัด และกำลังรับแรงเฉือน หากนำไปพันรอบเสามีวัตถุประสงค์หลักเพื่อเพิ่มกำลังรับแรงอัดในเสา

การนำ CFRP Wrap เสริมใต้ท้องคานและพันรอบหน้าตัดเสา

เสาเพื่อเสริมกำลังรับแรงอัด จะเป็นการนำแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์พันรอบหน้าตัดเสา โดยวิธีการนี้จะเป็นการเพิ่มแรงโอบรัดให้กับหน้าตัดเสา ทำให้เป็นการเพิ่มกำลังรับแรงอัด รวมทั้งความเหนียว (Ductility) ของเสาได้ ตัวอย่างของการเสริมกำลังของเสา โดยใช้คาร์บอนไฟเบอร์ได้

การนำคาร์บอนไฟเบอร์พันรอบหน้าตัดเสา

ตัวอย่างของการเสริมกำลังของเสา

• • รูปแบบทางเลือกที่ 2 การเสริมกำลังโดยใช้แผ่นเหล็ก (Steel Plate Reinforcement) เป็นวิธีที่ใช้เหล็กแผ่นมาทำการยึดติดบริเวณท้องของของคานสะพานหรือพื้นสะพานเพื่อใช้ในการเพิ่มกำลังรับแรงดัดของหน้าตัดสะพาน หรือนำแผ่นมายึดติดบริเวณด้านข้างของสะพาน ก็จะใช้ในการเพิ่มกำลังรับแรงเฉือนของหน้าตัดสะพานได้ ตัวอย่างการใช้แผ่นเหล็กเสริมกำลัง

การเสริมกำลังหน้าตัดโครงสร้างสะพาน โดยการใช้ Steel Plate

• • รูปแบบทางเลือกที่ 3 : การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลัง (External Post-tensioning) การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลัง (External Post-tensioning) เป็นการนำลวดอัดแรงมาช่วยในการรับแรงดึงในโครงสร้าง และอัดแรงในลวดดังกล่าวภายหลังการติดตั้งแล้วเสร็จ เพื่อให้สามารถรับแรงจากน้ำหนักบรรทุกได้ทันที การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลังเป็นวิธีที่เหมาะสมมากสำหรับการเสริมกำลังดัด สามารถใช้อุปกรณ์ได้หลากหลายชนิด ซึ่งจะมีความสามารถในการรับน้ำหนักและมีระบบการป้องกันสนิมที่แตกต่างไปด้วยเช่นกัน โดยปกติแล้วจะใช้เหล็กเส้นกำลังสูง (High Strength Thread Bar) ในชิ้นส่วนที่ตรงและใช้ลวดเกลียว (Strand) ในกรณีที่ต้องมีการดัดแปลงรูปร่าง วิธีการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลังเป็นวิธีการเสริมกำลังโครงสร้างแบบเชิงรุก (Active Strengthening) ซึ่งจะช่วยให้มีการกระจายน้ำหนักบรรทุกได้ในทันทีเมื่อทำการติดตั้งแล้วเสร็จ ตัวอย่างของการเสริมกำลังด้วยวิธีนี้

การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลัง (External Post-tensioning)

• • รูปแบบทางเลือกที่ 4 : การเสริมกำลังโดยการขยายหน้าตัดด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก (Reinforced Concrete Jacketing) เป็นการเสริมกำลังโดยการใช้คอนกรีตหุ้มแทน คอนกรีตเก่าที่เสื่อมสภาพ หรือเสียหายจากสาเหตุต่างๆ ตัวอย่างการเสริมกำลัง

ตัวอย่างของการเสริมกำลังโดย Reinforced Concrete Jacketing

นอกจากวิธีการออกแบบเสริมกำลังโดยการเพิ่มกำลังรับน้ำหนักของหน้าตัดสะพานในส่วนต่างๆ นั้น ในกรณีที่โครงสร้างสะพาน มีความเสื่อมสภาพเนื่องจาก สภาพแวดล้อม ภายหลังการเสริมกำลังตามวิธีการข้างต้นแล้ว ส่วนพื้นผิวหรือโครงสร้างที่มีโอกาสสัมผัสอากาศ ควรดำเนินการหุ้มหรือเคลือบด้วยวัสดุป้องกันต่างๆ ตัวอย่างวัสดุที่ใช้ในการเคลือบป้องกัน

ตัวอย่างวัสดุที่ใช้ในการเคลือบป้องกัน

• • รูปแบบทางเลือกที่ 5 : การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายในทีหลัง (Internal Post-tensioning) เป็นการเสริมกำลังโครงสร้างด้วยวิธีการขยายหน้าตัดให้กับชิ้นส่วนที่ต้องการซ่อมแซม เช่น พื้นและคาน โดยอาศัยคอนกรีตและเหล็กเสริมเป็นตัวช่วยในการขยายหน้าตัด เพื่อให้ชิ้นส่วนดังกล่าวมีความสามารถในการรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นหรือเพิ่มความแข็งแกร่ง (stiffness) ให้กับโครงสร้างในตำแหน่งที่มีการรับโมเมนต์สูงสุด จากนั้นให้ทำการวางท่อสำหรับการอัดแรงไว้ภายในคอนกรีต ตัวอย่างของการเสริมกำลังด้วยวิธีนี้

การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลัง (Internal Post-tensioning)

ในการเลือกวิธีการเสริมกำลังโครงสร้างสะพานที่เหมาะสมจะต้องคำนึงถึงปัจจัยต่างๆ เนื่องจากโครงสร้างสะพานแต่ละตัวมีลักษณะทางกาพภาพที่ไม่เหมือนกัน ดังนั้นโครงการศึกษาการเสริมกำลังสะพานกรมทางหลวงรุ่นเก่าประเภทคานตัวทีโดยวิธีการวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งาน เพื่อยกระดับมาตรฐานการให้บริการรองรับการเปิดประชาคมเศรษฐกิจอาเซียนนี้ จะเลือกวิธีการเสริมกำลังโครงสร้างสะพานทั้งหมด 5 รูปแบบ ได้แก่

• • การเสริมกำลังด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (Carbon Fiber Reinforcement Polymer, CFRP)
  • การเสริมกำลังด้วยแผ่นเหล็ก (Steel Plate Reinforcement)
  • การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายนอกทีหลัง (External Post-Tensioning)
  • การเสริมกำลังรับแรงอัดให้แก่เสาโดยวิธีขยายขนาด Concrete Jacketing
  • การเสริมกำลังโดยการดึงลวดอัดแรงภายในทีหลัง (Internal Post-Tensioning)

จากนั้นจะนำวิธีการเสริมกำลังโครงสร้างดังกล่าวมาวิเคราะห์หารูปแบบการเสริมกำลังโครงสร้างสะพานประเภทคานตัวทีที่ทำให้ค่าใช้จ่าย เช่น ค่าเสริมกำลัง ค่าซ่อมแซมและค่าก่อสร้างใหม่ ตลอดอายุการใช้งาน (Life-cycle Cost) มีราคาต่ำที่สุด โดยสะพานยังคงมีความปลอดภัยอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

การจัดการจราจร

การจัดจราจรระหว่างการก่อสร้าง ที่ปรึกษาได้พิจารณารูปแบบที่แนะนำในแบบมาตรฐานการติดตั้งป้ายและเครื่องหมายจราจรระหว่างการก่อสร้างของกรมทางหลวง (Work Zone) โดยจะมีการปรับปรุงให้สอดคล้องกับ ประเภทของสะพาน ขั้นตอนการบูรณะสะพาน โดยจะออกแบบให้ลดผลกระทบต่อการจราจรได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะสมกับงบประมาณ และ พื้นที่ที่ดำเนินการก่อสร้างและบูรณะต่อไป