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结构加固技术

公路旧桥加固与管理

发布日期:2016-05-25信息来源: 力壳工程在线点击: 我要评论()

    公路旧桥具有荷载等级低、使用年限长的特点。从技术资料 分析 ,大多数桥梁是三不知:①不知基底地质;②不知基础深度;②不知隐蔽部分的尺寸。从桥梁技术状况分析,由于河床屡遭洪水冲刷,河床底部加深,桥梁墩台基础外露、冲空,产生不均匀沉降,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂,有的甚至出现开合现象;有的桥梁由于桥台较高,受行车及台后土压力的作用,桥台出现开裂、凸肚等病害;桥面混凝土铺装层由于使用时间长加之重车作用,导致开裂、剥落等病害。按桥梁技术状况来评定大多属三类桥梁。随着国民 经济 的 发展 和重点工程的建设, 目前 公路桥梁所承受的负荷有3个特点:① 交通 量不断增大;②重型车辆增加及超载现象严重;②超限运输的出现和增加。按现在桥梁和运输状况,桥梁的承载能力和通过的车辆荷载是公路与运输的矛盾之一。旧桥加固,提高旧桥的承载能力,确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。自1984年以来,我单位3次完成超限运输旧桥加固及大中型危桥的维修加固工作,在公路旧桥加固和管理方面取得一些经验,本文按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固 方法 。1、塞缝灌浆 塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍,产生裂缝的原因很多,也很复杂。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,也就意味着受力有效截面变小,结构应力增大,承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满,使力的作用、传递尽可能恢复到原状态。塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥(砂)浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥(砂)浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆的通常做法是:先用1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6—8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6一1.0m,缝小处孔距为0.4—0.6m.待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为0.25一0.30m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。我们采用灌水泥(砂)浆的方法加固了三那线上的长虹桥(一孔112.254m石拱桥)的主拱圈、腹拱上的裂缝以及30余座(道)桥涵裂缝;采用灌环氧树脂(砂)浆加固了三那线的锁龙寺桥(全长63.2m的钢筋混凝土双悬臂梁桥),新邱线上的江边大桥(钢筋混凝土现浇T梁桥),屏八线的白河桥(钢筋混凝土T梁桥)等。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。2、上部结构改建 在调查 研究 旧桥的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拼宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输要求。2.1拼宽原桥对验算不能满足超限运输要求的旧桥,经技术经济比较后,按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁,以确保超限运输安全。如三那线K186十325处的龙亩沟桥为一孔石拱桥。右边部分于1940年修建,净跨9.2m,宽6.4m;左边部分于1966年拼宽修建,净跨8.0m,宽2.5m.经验算左边部分能够满足超重车通行,加固方案为在左边紧靠1966年修建的石拱桥拼宽3.4m,使其共同受力,供超限车辆通过。设计应考虑与原桥协调,则拼宽部分的桥台高度、跨径、矢跨比等均与1966年拼宽的石拱桥相同,荷载按超重车考虑。2.2利用原桥台改拱式结构为板式结构对于小跨径石拱桥,由于拱圈厚度不能满足超限运输要求或因地基较差发生不均匀沉降,致使拱圈开裂,降低承载能力,可采用此办法。如三那线K206十398处瓦窑桥,为一孔5m,矢跨比为l/4的石拱桥,拱圈厚0.4m,拱上填土高度为0.2m,由于基础发生不均匀沉降,致使拱顶关门石下落lcm,两端头子石开裂。在确定加固方案时,考虑到拱上填土较薄,不能满足拱上加板的要求,因此采取拆除桥面铺装、石拱圈,并将原桥台起拱线以上部分的填土、侧墙拆除,然后加高桥台至设计标高,按超限荷载设计钢筋混凝土预制板的加固方法。如果拱上填土高度能满足加钢筋混凝土板的要求,可不拆除石拱圈,钢筋混凝土预制板的板底距拱顶的净距要求不小于5cm.我们采用此方法加固了14道石拱涵。采用以上两种方法加固的桥涵,通过试载及重车通行,经观察加固效果较好。3、旧桥下部结构加固 桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小,水流不大的石拱桥,我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。如三那线K139十723处,建于1940年的8m石拱桥,桥台高6.72m.由于桥台太高,且位于长距离的高路堤纵坡上(桥面纵坡达5.5%),在行车和土压力的共同作用下,使两岸桥台和靠那发岸拱脚开裂,三岔口岸桥台条石多处开裂,且下部明显凸肚。经分析比较,确定采用钢筋混凝土框架加固桥台:(1)沿横桥方向对在岸桥台各设置4个钢筋混凝土立柱,联接4排钢筋混凝土横系梁紧靠桥台;(2)顺桥向则对应于立柱设4排支撑梁,并将所有立柱伸入拱矢高1/3处。设计的基本假设:鉴于原桥当 时尚 在维持正常的交通运输,台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担,框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。我们用此方法又加固了4座(道)石拱桥(涵)。在后来的 应用 中,取消了钢筋混凝土立柱,仅在桥台上凿出牛腿的位置,将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架,这不仅减少了工作量,而且施工方便。采用这种方法加固的桥涵,经多次实地观察,使用效果良好。4、旧桥基础加固 桥梁基础特别是天然地基上的浅基础,由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。针对以上病害,我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝,打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。4.1防治桥台基础冲刷对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的 方法 进行加固,铺砌厚度为30cm,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为1m,宽度为0.6m.采用该法共加固桥涵8座。对于桥梁上游河床变迁、水流改道,洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。如那南线K44十962.2处的金水河桥,为一孔21m钢筋混凝土梁桥,由于上游河床变迁,造成那发岸桥台基础冲空、引道被毁,经实地调查和 分析 ,采取在上游河段那发岸侧设置两道丁坝:第一道丁坝采用漫水丁坝,并按正挑布置;第二道丁坝为不漫水丁坝,并按下挑30度布置,丁坝的长度采用河宽的2/5.由于该桥上游河段较宽,且南棵岸地质为岩石,因此,采用丁坝方案是适宜的。4.2扩大基础加固法位于三那线K153十790处的栏板桥为一孔5m石拱桥,建于1940年,桥宽6.0m,1978年用钢筋混凝土梁板在左、右两侧各拼宽3.0m,拼宽的3.0m中,一半作为行车道,另一半作为人行道。该桥三岔口岸左半部分桥台开裂,裂缝为上宽下窄,经分析此病害系地基软弱所至,经调查,此处原是深水塘,为减小基底应力,采用扩大基础进行加固,具体做法:(1)挖除桥台前的淤泥,深度与原基础高度相同;(2)在基底打入4m长的木桩,木桩按梅花型布置;(3)在木桩顶铺垫25cm厚的碎石;(4)浇筑20号混凝土基础,新旧基础间采用锚固钢筋联系,使其共同受力。5、桥面铺装层的加固 桥面铺装层开裂或剥离等病害,对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀,减弱桥梁的横向整体性;对于石拱桥,由于桥面雨水下渗,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出现渗水现象等;同时由于桥面铺装层的破损,引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利 影响 ,同时又加重了桥面铺装层的病害。根据桥梁的具体情况,采用不同的加固方法,对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻,使用年限短,且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害,在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。如三那线K224十350处的长虹桥,建于1961年,桥面混凝土铺装层由于使用年限长、强度低,导致多处开裂甚至破碎,雨水下渗,主拱腹形成长20余cm的石钟乳,车辆通过时对桥梁的冲击振动大。加固方案为2(1)采用静态爆破法,对称逐块地拆除混凝土铺装层;(2)采用半幅对称施工;(3)对称逐块浇筑30号混凝土铺装层。采用此法还加固了勋坪线的三家河桥。三那线K235十600处开远禄丰乡桥,为3孔16.8m现浇四梁式钢筋混凝土T梁桥,桥面铺装层多处开裂,采用凿除混凝土铺装层直至梁顶,将梁顶凿毛并清洗干净,浇筑25号厚10cm的混凝土,并布置钢筋规格为由6i5mm间距为15cnl的钢筋网,在每跨的跨中横向和桥中线处设置缩缝,支座处设伸缝,并布置传力杆,通过加固使主梁的承载力和刚度均有提高。晋思线K247十000处阿土大桥,为5孔36m预制钢筋混凝土T梁桥,改建于1991年。桥面铺装为25号混凝土,共出现43条纵、横裂缝,经实地调查分析,混凝土标号符合设计要求,使用时间不长,该处最高气温达56℃,温差大,认为引起混凝土开裂的主要原因是温差。通过对该桥的全面验算,采用对桥面病害处治后,加铺3cm厚AM—10改性沥青碎石层的加固方案,具体做法:(1)清缝、灌环氧树脂浆;(2)洒粘层沥青;(3)铺筑3cm厚改性沥青碎石层。6、公路旧桥的管理 加强公路旧桥的管理,并进行维修和加固,使其处于正常的工作状态,充分发挥旧桥的作用,是公路管理部门的一项主要任务。对于旧桥的超限运输管理工作具有工期短、要求高、工程量较小、前期工作量大等特点,公路超限运输一般是为国家或省的重点建设工程服务,我们的经验是:(1)对于经常过大件的路段,桥梁进行重点检查和管理,收集原始档案材料,掌握其动态;(2)在施工中注意抓重点、制约工程;(3)重视加固工程中原始资料的收集和整理工作,为今后的加固工程积累经验;(4)充分调动基层单位的积极性,正确处理责、权、利的关系。笔者认为公路旧桥的维修加固同样属于桥梁工程,不能重建轻养,旧桥的加固比新建还难,因为旧桥的维修加固,没有现成的规范,更没有可供使用的标准图,桥梁的病害又错综复杂,病害原因难以确定,因此,应充分重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输的安全。 目前 制约旧桥加固工作的主要因素是资金 问题 ,在养路资金紧缺的情况下,投入到旧桥加固上的资金更加有限,现在的作法是省公路局将大中型桥梁作为计划单列,而从我单位的实际情况看,小桥的数量约占桥梁总数的90%,且小桥的病害也比较严重,对小桥的维修、加固需要投入大量的资金,为此建议采用以下办法逐步解决:(1)省公路局应加大对大中型桥梁加固资金的投入,并将属于危桥的小桥纳入这个范围,集中资金重点解决危桥的加固;(2)对于桥梁的小修保养,应纳入公路小修保养议标中,特别是实行养路工程费制后,可将各段管养的桥梁编入小修保养工程量清单内,对站(所)不能承担的项目可安排段工程队施工,总段加强检查和考核。

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