危橋加固改造技術(shù)應(yīng)用探討
2010-05-21
引言
近年來(lái)，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，改革開(kāi)放前期修建的各等級(jí)道路超過(guò)規(guī)劃通車數(shù)量的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，加之超載等不利情況，很多橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害。但由于受資金的限制，部分橋梁無(wú)法實(shí)施整體重建，因此，危橋加固與改造成為橋梁施工領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。
郴州地區(qū)XO91線山背橋地處平原微丘區(qū)，跨小型河道，橋梁始建于20世紀(jì)8O年代初，全長(zhǎng)68m，橋?qū)?m。其構(gòu)造為2×15m跨石拱橋+1×20 m跨T梁，擴(kuò)大基礎(chǔ)，重力式U形橋臺(tái)。自該橋建成投入使用后，由于屢次遭罕見(jiàn)洪水沖刷，過(guò)水?dāng)嗝娆F(xiàn)已嚴(yán)重不足，兩岸橋臺(tái)及導(dǎo)流附屬設(shè)施破壞嚴(yán)重，一側(cè)河岸橋臺(tái)已被徹底掏空，錐坡完全損毀，危及行車安全，已無(wú)法正常使用。針對(duì)橋梁病害的實(shí)際情況，有關(guān)部門組織專家對(duì)該橋進(jìn)行了考察和鑒定，將該橋定為5類危橋。在分析橋梁病害產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出了改造加固措施。
1 主要病害
(1)一側(cè)河岸橋臺(tái)被洪水淘空，基礎(chǔ)沉降嚴(yán)重，開(kāi)裂明顯。
(2)橋面及欄桿損毀嚴(yán)重。
(3)部分橋墩存在沖刷現(xiàn)象。
(4)兩岸八字墻均被沖毀。
(5)拱橋橋面開(kāi)裂嚴(yán)重，拱圈及側(cè)墻存在裂縫。
鑒于該橋已無(wú)法滿足使用要求，必須進(jìn)行加固改造，同時(shí)為了加大橋梁的泄水能力，從根本上解決洪水季節(jié)沖刷的威脅，主管部門在征求各方面意見(jiàn)后，決定對(duì)該橋梁實(shí)施加固改造。
2 加固改造的主要思路
原T梁跨破壞嚴(yán)重，已無(wú)法加以利用，擬新建2跨16m預(yù)應(yīng)力空心板梁替代。拱橋部分則根據(jù)具體情況，對(duì)提出的兩種方法進(jìn)行分析。
2．1 利用舊橋臺(tái)在舊拱橋上加板(梁)
有些石拱橋由于填土太高或拱圈已經(jīng)開(kāi)裂，拱圈已不具備使用價(jià)值，而橋臺(tái)仍完好可以使用。因此，可采取拆除拱上側(cè)墻和填土，然后加高橋臺(tái)，在裸拱上搭架澆注鋼筋混凝土板(梁)，
從而形成拱上有板(梁)。湖南省有部分地區(qū)的小型拱橋采用這種方法進(jìn)行改造，效果良好。
2．2 錨噴加固石拱橋
針對(duì)部分石拱橋的橋臺(tái)、拱圈開(kāi)裂，而又受地形、排水或工期的限制不能搭架的情況，除對(duì)裂縫進(jìn)行壓漿處理外，可采用與隧道的初期支護(hù)類似的辦法，在橋臺(tái)的前墻、拱圈上設(shè)置錨桿、掛鋼筋網(wǎng)，然后再噴射混凝土。
(1)對(duì)裂縫進(jìn)行壓漿加固。對(duì)于較寬的裂縫，采用水泥砂漿封閉裂縫表面，每隔50cm預(yù)留壓漿孔，待封閉砂漿形成強(qiáng)度后，用水灰比0.8、壓力0.4～0.6MPa的水泥漿在壓孔處進(jìn)行壓漿，壓漿管貫穿整個(gè)構(gòu)造物，壓漿時(shí)鄰孔為排氣孔，當(dāng)排氣孔冒漿后即對(duì)壓漿孔和排氣孔進(jìn)行堵塞，然后再對(duì)下一個(gè)孔壓漿；對(duì)于較細(xì)的裂縫，可不予封閉，但仍應(yīng)壓漿。
(2)襯砌混凝土，以提高承載力和整體性。在前墻與拱圈間加襯一層鋼筋混凝土，襯砌采用C30混凝土現(xiàn)澆，厚50cm，縱橫向分別布設(shè)Φ16 mm、Φ12mm鋼筋。根據(jù)拱的受力情況，將拱頂至下緣的部分受拉筋分批彎起，過(guò)渡為拱腳上緣的受拉筋；橋臺(tái)前墻的鋼筋雙面布置，并在拱圈和前墻上設(shè)置Φ12mm、間距60cm的錨桿，以保證新舊構(gòu)造物之間的可靠連接。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和所具備的條件，擬結(jié)合上述兩種方法共同確定改造方案，即對(duì)拱橋采取基礎(chǔ)包片石加固、膠結(jié)材料封閉拱圈、側(cè)墻及墩臺(tái)裂縫、拱圈空洞壓漿、新增水泥穩(wěn)定碎石調(diào)平層，并據(jù)此進(jìn)行加固改造的設(shè)計(jì)。
3 加固改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1)拆除原T梁、郴州岸橋臺(tái)及拱梁結(jié)合墩處的臺(tái)帽，拆除橋面系及防撞欄桿，保留兩跨拱橋。
(2)對(duì)沖刷嚴(yán)重的墩臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行外包片石混凝土加固，并向圍堰內(nèi)拋填片石后壓漿，兩岸橋臺(tái)兩側(cè)均設(shè)置導(dǎo)流堤。
(3)新建2跨16m空心板、空心板橋臺(tái)和拱梁結(jié)合墩處的臺(tái)帽，空心板及新建橋臺(tái)、橋墩的縱向中軸線必須與拱橋縱向中軸線吻合。
(4)新制作C4O橋面板和C30防撞欄桿，拱橋部分加鋪15cm厚、摻4%水泥穩(wěn)定碎石調(diào)平層，并增設(shè)橋臺(tái)搭板。
(5)采用環(huán)氧樹(shù)脂封閉拱圈、拱上側(cè)墻及墩臺(tái)裂縫，并對(duì)兩跨拱橋拱圈采用M7.5砂漿抹面，對(duì)空洞處壓漿。
(6)新建基礎(chǔ)基底標(biāo)高應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，要求樁基深入基巖≮3m，并保證樁尖以下4m完整基巖。
4 施工要點(diǎn)
(1)應(yīng)嚴(yán)格遵循JTJ 041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，并采取全封閉施工。
(2)橋梁相關(guān)部分結(jié)構(gòu)的拆除、加固施工、澆注順序及澆注過(guò)程，應(yīng)嚴(yán)格按照施工流程圖進(jìn)行。
(3)在拆除拱腔填料等的過(guò)程中，嚴(yán)禁大體積拆除物砸落在主拱圈上，避免危及結(jié)構(gòu)安全。拆除拱上填料時(shí)須同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行，且應(yīng)分層、分條均勻地循環(huán)拆除，每次拆除填料厚度須≯15cm，且不得觸動(dòng)橋梁護(hù)拱。
(4)橋梁拆除前，應(yīng)對(duì)主拱圈和橋臺(tái)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查；在拆除及換填施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按施工流程圖進(jìn)行，并用儀器觀測(cè)主拱圈撓度和橋臺(tái)變位情況，若出現(xiàn)異常情況，即主拱圈撓度＞1cm、橋臺(tái)沉降＞1cm或出現(xiàn)裂縫，應(yīng)停止施工報(bào)設(shè)計(jì)單位研究，下達(dá)改進(jìn)方案后方可施工。
(5)基礎(chǔ)加固施工應(yīng)遵循的步驟：①先修筑圍堰外圍，要求基底嵌巖1.2 m以上；②抽干圍堰與橋梁基礎(chǔ)之間的余水，清除淤泥和雜物；③在圍堰與橋梁基礎(chǔ)之間預(yù)埋壓漿管并拋填片石，
但不得擾動(dòng)原有橋基礎(chǔ)；④封閉圍堰頂部，待片石混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，在確保整體密實(shí)的前提下，向圍堰內(nèi)部壓注水泥砂漿。
(6)用環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)裂縫應(yīng)遵循的步驟：①先用鋼絲刷清除圬工或混凝土表面的松散層及灰渣，再用壓縮空氣吹干凈縫內(nèi)污物；②在裂縫處設(shè)置注漿嘴，間距30cm；③用封口膠封閉裂縫表層；④在確認(rèn)封縫密封不漏的情況下，用專用注膠器具將調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)注漿嘴注入裂縫，灌漿壓力為0.2MPa，當(dāng)最后的出漿口出膠且出膠速率穩(wěn)定后，再保持10min左右即可停止；⑤
拆除管路，防止流膠，一般常溫下固化2～3d即可；⑥檢驗(yàn)注漿效果，對(duì)不密實(shí)的縫補(bǔ)注。
(7)植筋時(shí)應(yīng)遵循的原則：①根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，在圬工或混凝土的相應(yīng)位置鉆孔。②先用硬毛刷清理孔壁，再用干凈無(wú)油的壓縮空氣吹出灰塵，如此反復(fù)進(jìn)行，次數(shù)≮3次，必要時(shí)可用干凈的棉布沾少量丙酮或乙醇擦拭孔壁。③對(duì)鋼筋表面進(jìn)行除銹處理，并用丙酮或乙醇擦拭。④打開(kāi)植筋膠封蓋，確認(rèn)出膠口無(wú)堵塞，換上并擰緊混膠嘴，裝入施膠槍，扣動(dòng)膠槍把手，將最初流出的膠液舍棄，直至流出的膠液色澤均勻一致方可施膠。⑤向植筋孔內(nèi)注膠時(shí)，每個(gè)孔的注膠量應(yīng)略大于其理論需膠量。需注意必須從孔底向孔口填膠，以保證孔內(nèi)空氣排出、注膠飽滿。當(dāng)孔深>20cm時(shí)，應(yīng)在混膠嘴上加配適當(dāng)長(zhǎng)度的延長(zhǎng)管。⑥將鋼筋旋轉(zhuǎn)插入至孔底，保證孔口溢膠，防止漏膠。膠層飽滿與否，將直接影響錨固力的大小。⑦凝膠后，于室溫下固化1～3d，在固化過(guò)程中應(yīng)避免擾動(dòng)。⑧外觀檢查注膠是否飽滿、固化是否正常。對(duì)重要部位的植筋需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其錨固力是否滿足設(shè)計(jì)要求。檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下一道工序的施工，如澆注新的混凝土。⑨整支膠在擠膠過(guò)程中應(yīng)盡量保持均勻、連續(xù)，避免中間停頓。冬季施工時(shí)，為便于擠膠，可先將膠管置于4O℃左右的溫水或暖房中預(yù)熱。
(8)嚴(yán)格控制橋面標(biāo)高，新澆的行車道板標(biāo)高不能超過(guò)現(xiàn)有橋墩面標(biāo)高；縱坡應(yīng)保持與原橋面縱坡一致。
(9)行車道板澆注完成后，待達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)應(yīng)及時(shí)切縫，切縫位置必須準(zhǔn)確。
(10)預(yù)應(yīng)力管道定位要準(zhǔn)確、固定牢靠，保證澆注混凝土?xí)r不變形。預(yù)應(yīng)力的張拉在空心板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)方可進(jìn)行，采取應(yīng)力和應(yīng)變(延伸量)雙控，張拉工序?yàn)椋?→初張拉10%σk張拉100%σk，持荷5min→錨固。
(11)預(yù)制空心板邊板時(shí)，應(yīng)注意預(yù)埋防撞欄桿連接鋼筋及泄水管等構(gòu)件；預(yù)制橋頭空心板時(shí)，應(yīng)注意預(yù)埋伸縮縫錨固鋼筋。
(12)澆注鉸縫混凝土前，必須清除結(jié)合面上的浮漿，并用水沖洗干凈后，方可澆注縫內(nèi)混凝土及水泥砂漿，鉸縫混凝土及砂漿必須振搗密實(shí)。
(13)為使橋面鋪裝與預(yù)制空心板結(jié)合為整體，空心板頂面必須拉毛，并用水沖洗干凈后，方可澆注橋面混凝土。
(14)橋面鋪裝層中的鋼筋保護(hù)層厚度必須符合要求，并加強(qiáng)保護(hù)層的養(yǎng)護(hù)。
(15)施工防撞欄桿前，必須先澆注空心板間鉸縫，邊板與次邊板中的預(yù)埋鉸縫錨固鋼筋須焊接。
5 結(jié)語(yǔ)
工程實(shí)踐證明，危(舊)橋的改造加固必須以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況為基礎(chǔ)，參照橋梁的設(shè)計(jì)和施工資料，結(jié)合自然環(huán)境，準(zhǔn)確分析橋梁病害的成因，制定科學(xué)合理的改造加固措施，力求做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。該橋?qū)嵤┘庸谈脑旌?，橋梁病害得到了有效控制，資金投入控制及實(shí)際運(yùn)營(yíng)效果達(dá)到了預(yù)期目的，說(shuō)明所采取的技術(shù)措施是可行的。
