增大截面法在涵洞加固中的應用
2015-05-27
1、工程概況
福建省浦城至南平高速公路K1728+038鋼筋混凝土蓋板通道涵，設計為l0×h0=4.0m×4.0m，正交，分離式C20混凝土基礎，C25混凝土墻身厚1.1m，C30鋼筋混凝土蓋板厚40cm，洞頂最大填土高度3.69m。建成通車后出口段第1、2、3節(jié)蓋板下沉，墻身錯位，最大下沉10cm，錯臺達20cm。為保證其處于完好的受力工作狀態(tài)，延長使用年限，保證車輛安全通行，必須進行加固處理。設計采用L型角鋼聯(lián)接相鄰錯位涵節(jié)，對涵壁鑿毛，植入HRB335Φ16鋼筋，固定HRB335Φ12＠20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片后，進行全斷面C30混凝土封閉處理。
2、施工工藝流程及施工方法
2.1工藝流程
施工準備→L型角鋼加固錯臺涵節(jié)→洞身側墻和蓋板底面鑿毛→澆筑底板混凝土→澆筑側墻混凝土→澆筑頂板混凝土→拆模和養(yǎng)護→澆筑通道路面→沉降縫瀝青麻筋填塞。
2.2施工方法
2.2.1施工準備
1）、施工場地必須做到“三通一平”。
2）、交通管制：涵洞上方行車道實行交通管制，避免車輛荷載影響施工和安全。
3）、原材料檢驗：鋼筋主要采用HRB335Φ12鋼筋，水泥采用P.O42.5級水級，粗集料采用4.75~16mm和16~31.5mm（方孔篩篩孔尺寸）兩粒級摻配，細集料采用中砂。使用前各原材料必須取樣進行質(zhì)量檢驗，合格后報監(jiān)理工程師批準使用。
4）、混凝土配合比設計：開工前必須進行混凝土配合比設計試驗，經(jīng)試配確定每立方米水：水泥：砂：4.75~16mm碎石：16~31.5mm碎石用量=175：357：633：498：747kg。
2.2.2 L型角鋼加固錯位涵節(jié)
對涵身錯位的沉降縫進行清理后，采用L200（寬）×20mm（厚）型角鋼聯(lián)接相鄰錯位的涵節(jié)，每根角鋼長度從原涵頂至涵底，L型角鋼采用膨脹螺絲固定于相鄰臺壁，膨脹螺絲水平向為兩排，水平間距10cm，豎向間距50cm。
2.2.3洞身側墻和蓋板底鑿毛
為保證新舊混凝土面良好結合，以提高抗彎剛度達到補強效果，必須對原涵洞側墻面和蓋板底面進行鑿毛處理。施工時使用沖擊鉆在表面打毛坑深3～20mm，然后用水將浮塵沖洗干凈。
2.2.4澆筑底板混凝土
混凝土澆筑前用噴壺灑水濕潤承層面，先攤鋪一層約20cm厚混凝土，用插入式振動器振搗，再用表面振動器縱橫各一遍振平。將預先加工好的HRB335Φ12＠20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片放置在混凝土面上，再攤鋪振搗第二層混凝土至設計厚度后抹平。使用插入式振動器時，移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍，與側模應保持5～10cm的距離，插入下層混凝土5～10cm。每一處振動完畢后應邊振動邊徐徐提出振動棒，應避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預埋件。每一振動部位振搗延續(xù)時間為20～30s，以混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。使用表面振動器時，移位間距應使振動器平板能覆蓋已振實部分10～20cm，振動板在一個位置的持續(xù)振搗時間不少于15s。振動板須由兩人提拉和移位，不得自由放置或長時間持續(xù)振動，移位控制以振動板底部和邊緣泛漿厚度3±1mm為限。
2.2.5澆筑側墻混凝土
1）鋼筋加工和安裝
用沖擊鉆在側墻鉆孔植入HRB335Φ16鋼筋，間距為縱50×100cm成梅花型布置，然后將加工好的HRB335Φ12＠20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片固定在植入鋼筋上。
2）模板安裝
考慮到頂板混凝土施工需要，采用1.25m(縱) ×1.2m（橫）鋼模板。因為涵洞每5m一節(jié)，縱向剛好分為4塊，頂板橫斷面3.6m，正好分為3塊。安裝前對底板接口處混凝土進行鑿毛和沖洗，安裝時可用已鉆孔植入的Φ16鋼筋作為內(nèi)撐，外撐用鋼管配合頂托支撐加固模板。模板不應與腳手架發(fā)生聯(lián)系，以免腳手架上運存材料和人工操作引起模板變形。澆筑混凝土期間，設專人檢查支架和模板的穩(wěn)固情況，當發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時及時處理。
3）澆筑混凝土
混凝土分層對稱連續(xù)澆筑，人工將混凝土送入模板內(nèi)，控制混凝土自落高度不超過2m，以防止粗細集料離析。由于是薄壁結構，工作面狹小，故每塊鋼模安裝一個附著式振動器將混凝土振搗密實。
2.2.6澆筑頂板混凝土
由于頂板混凝土呈仰面，工作面又狹小，澆筑難度較大，因此施工時邊綁扎鋼筋邊支模邊澆筑。將端頭模板和第一片模板（橫向安裝3塊，縱向安裝1塊鋼模為一片，一個涵節(jié)正好安裝4片）固定后，將混凝土送入模板內(nèi)振搗密實，安裝第二片模板并澆填混凝土。如此連續(xù)安裝第三、四片模板澆填混凝土，直至在另一端頭封模，按此法此完成每個涵節(jié)頂板混凝土的施工。混凝土澆筑須連續(xù)進行，其綁扎鋼筋和支模等中斷時間應小于先前混凝土的初凝時間或重塑的時間。
由于混凝土振搗后自行坍落，新舊混凝土層間不可避免形成間隙。為了消除間隙，必須進行注漿回填。注入水泥凈漿強度等級為M30，每立方米配合比水泥：水：膨脹劑用量=1446：504：144.6kg。澆筑時在每一涵節(jié)的四角距邊緣1m和正中央處各預埋1個鋼管，共預埋5個鋼管。鋼管外徑D與注漿管直徑d相匹配，且D-d=1～2mm，其長度同混凝土厚度，拆模后將鋼管從混凝土中取出。為防止注漿時水泥漿從兩端頭間隙中溢出，端頭模板拆模后用高標號砂漿將間隙封填密實。若注漿過程還有漿液從間隙中溢出，應及時采取封堵措施。當混凝土強度達到設計強度75%時注漿回填間隙。注漿先從四個邊角預留孔開始，最后再補注中間孔。將注漿管接入一個邊角預埋孔上，當水泥漿從相鄰的邊角預埋孔溢出，則暫停注漿，用圓狀木塞封堵注漿孔，將注漿管接在鄰孔上繼續(xù)注漿，最后再將注漿管接入中間預埋孔注漿后用木塞封堵。在不會回復壓力，確保水泥漿不會從孔中流出時，將木塞拔除，用水泥砂漿將注漿孔封嚴。
2.2.7拆模和養(yǎng)護
側墻混凝土強度達到2.5MPa，頂板混凝土強度達到設計強度的50%后方可脫模。脫模后灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期為7～14天。每天灑水次數(shù)以能保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)為度，當氣溫低于5℃時，不得向混凝土面上灑水。
2.2.8澆筑通道路面
待現(xiàn)澆鋼筋混凝土強度達到設計強度的80%后，采用小型機具鋪筑方法進行通道混凝土新路面施工。
2.2.9沉降縫瀝青麻筋填塞
為防止沉降縫水分滲漏，須將沉降縫全斷面填塞瀝青麻筋。將混凝土內(nèi)預埋的2cm厚泡沫板剔除5cm后，清除縫內(nèi)浮漿、雜物并保持干燥，用浸制好的瀝青麻筋填塞沉降縫。
3、結語
本文所述的增大截面加固涵洞的方法經(jīng)濟、實用，它對老涵洞既沒有破壞，還能與老涵洞共同承受荷載，其安全系數(shù)大，是行之有效的方法。加固通車后，涵洞未發(fā)生任何變形和開裂，其受力性能和使用質(zhì)量大大提高。
