危舊拱橋綜合加固技術(shù)探討

1、危舊拱橋綜合加固技術(shù)探討        摘要:在我國(guó)城鄉(xiāng)道路上分布著大量的舊橋,這些早期修建的橋梁服務(wù)能力逐年下降,最后因病害退化為危橋勢(shì)在必然。將所有危舊橋梁全部推倒重建,既不現(xiàn)實(shí),也不,因此對(duì)其進(jìn)行維修改造是目前重要的研究課題。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹了石拱橋、雙曲拱橋加固的一些原則和方法,希望對(duì)一些相同或相似類型橋梁的加固提供了一定的借鑒。 關(guān)鍵詞:石拱橋;雙曲拱橋;加固;原則和方法 一、概述 白山大橋位于廬江縣境內(nèi)X062縣道上,建成于1978年,是盛橋鎮(zhèn)、白山鎮(zhèn)通往古鎮(zhèn)三河、合肥及合界高速公路的重要通道,人

2、車流量較大,重載車輛多。該橋中心樁號(hào)為K19+060,橋梁全長(zhǎng)272m,全橋由主橋與三個(gè)方向引橋組成。 二、全橋情況調(diào)查及病害原因分析 2.1 主橋 2.1.1 橋面系 調(diào)查中發(fā)現(xiàn)橋面泄水管基本堵塞,已失去使用功能,雨水無法及時(shí)排泄,陰雨天橋面積水嚴(yán)重,導(dǎo)致雨水下滲,拱腳出現(xiàn)水跡、泥痕。 橋梁全長(zhǎng)范圍內(nèi)無伸縮縫,橋面水泥混凝土鋪裝層出現(xiàn)多處坑槽、網(wǎng)狀裂縫等病害。推測(cè)原因可能是鋪裝層下拱上填料強(qiáng)度不足,橋面鋪裝在長(zhǎng)期溫度效應(yīng)作用下,局部產(chǎn)生溫縮裂縫,超載車輛及雨水下滲加劇了這種情況的。兩主跨拱頂處均出現(xiàn)輕微下沉現(xiàn)象。 人行道部分路緣石向外側(cè)移,護(hù)欄構(gòu)件傾斜、欄桿混凝土剝落。 2.1.2 主拱圈

3、橋梁實(shí)測(cè)拱軸線與設(shè)計(jì)拱軸線基本吻合,主拱圈的拱肋、立柱、橫系梁外觀良好,未發(fā)現(xiàn)有損傷情況。 2.1.3 腹拱 拱波為預(yù)制無筋微彎板,相鄰板之間僅通過砂漿聯(lián)系,大部分拱波出現(xiàn)橫向裂縫,部分裂縫嚴(yán)重的地方出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。 從拱波橫向裂縫出現(xiàn)的位置推斷,裂縫產(chǎn)生的主要原因是沒有保證相鄰板間相結(jié)合的有效措施,由于聯(lián)系薄弱很容易形成單板受力。 另外從現(xiàn)場(chǎng)情況可以看出,在以往的養(yǎng)護(hù)作業(yè)中也曾對(duì)拱波部分的病害進(jìn)行過一定處理,但由于資金、技術(shù)條件等因素限制,只作了簡(jiǎn)單水泥漿灌縫及表面涂抹處理,而未能作徹底治理。 2.2 白山岸引橋 該引橋原為1跨13m的石拱橋,本次加固前已改造為鋼筋混凝土空心板橋,目前該引橋使

4、用狀況良好。 2.3 同大岸引橋 該引橋由一孔直徑14m的漿砌塊石圓形拱圈構(gòu)成,拱圈頂部有幾條較大的破壞性縱向裂縫,其中一條橫向裂縫貫穿拱圈全截面高度。橋臺(tái)側(cè)墻共有四條較大裂縫。 結(jié)合主拱圈和橋臺(tái)病害情況,分析會(huì)有以下原因,一是早年主拱圈砌石施工質(zhì)量相對(duì)較差,二是橋臺(tái)基礎(chǔ)位于軟弱地層,橋臺(tái)在水平推力作用下產(chǎn)生了位移沉陷,再者是超重車輛使得拱上填料發(fā)生側(cè)向推移。以上裂縫寬度均在30mm50mm之間,且側(cè)墻有傾斜跡象,該石拱橋主體已嚴(yán)重破壞,嚴(yán)重影響過往車輛安全。 三、加固原則 (1)提高老橋承載能力和整橋結(jié)構(gòu)剛度,保證車輛通行安全。加固后荷載等級(jí)由汽-15,掛-80提高到公路-級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 (2)在

5、可能的情況下,盡量多的利用舊橋原有結(jié)構(gòu),節(jié)約工程造價(jià)。 (3)施工期間橋梁限制重,輕交通正常通行。 四、確定加固方案 (1)橋面系全部更換,拆除舊橋護(hù)欄及鋪裝層。安裝泄水管和預(yù)制護(hù)欄,在主跨拱腳位置增設(shè)三道伸縮縫,形成全新的橋面系。橋面鋪裝采用C40鋼纖維防水混凝土,并且增設(shè)直徑12mm螺紋鋼筋網(wǎng)片,提高鋪裝層整體強(qiáng)度,增加抗磨耗性能,防止橋面雨水下滲。 (2)為保證施工期間不中斷橋梁的交通,采用半幅限載正常通行,半幅封閉施工措施。 (3)主橋?qū)p壞的腹拱拱波全部更換,加鋪鋼筋混凝土拱板,增大結(jié)構(gòu)截面尺寸。下部結(jié)構(gòu)的微裂縫采用注漿補(bǔ)縫法及直接封閉法處理。 (4)對(duì)同大岸石拱橋采用整體現(xiàn)澆內(nèi)襯拱

6、肋加固。環(huán)形拱肋增設(shè)徑向水平聯(lián)系梁,拱肋間設(shè)置橫系梁,加強(qiáng)各拱肋間的整體性,改善荷載的橫向分布狀況。 (5)拱上填料全部更換為二灰(石灰、粉煤灰)輕質(zhì)填料,這樣可達(dá)到減輕拱上建筑重量,從而降低主拱圈應(yīng)力水平的目的。 (6)合理處理拆除舊橋的建筑廢料,減少環(huán)境污染。 1         五、加固方案實(shí)施 5.1 同大岸引橋加固施工 該橋采用漿砌塊石圓環(huán)形拱圈,為工程實(shí)踐中極其少見的異形石拱橋,可以形象地理解為一孔徑14m的圬工砌體圓管涵。由于有近二分之一拱圈淹沒于水下,故需先在拱圈上下游兩側(cè)修筑施工圍堰,封閉拱圈范圍

7、內(nèi)水流,再將孔內(nèi)水排盡之后,方可進(jìn)行下部?jī)?nèi)襯拱肋的施工。 5.1.1 圍堰施工 在對(duì)橋洞兩側(cè)水下深度及地形構(gòu)造探測(cè)后,繪制了橋下河床斷面圖,即著手圍堰的施工。 鋼圍堰制作及就位。針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況,決定采用平板式鋼圍堰緊貼拱圈上下游兩側(cè)封堵水流。平板式鋼圍堰是在橫向工字鋼主梁及豎向槽鋼加勁肋架組合成一個(gè)整體框式骨架的表面焊接一層5mm鋼板制作而成。鋼圍堰結(jié)構(gòu)的焊接要做到下料準(zhǔn)確,骨架各部分之間焊接需牢固,必須保證焊縫的強(qiáng)度。特別要注意相鄰鋼板間焊縫的強(qiáng)度,這是非常關(guān)鍵的一道工序。焊接完成經(jīng)細(xì)致檢查后,采用兩臺(tái)25T吊車安裝鋼圍堰,操作時(shí)緩緩下沉至指定位置,鋼圍堰精確著位是施工中的重要環(huán)節(jié),直

8、接影響到圍堰最終定位質(zhì)量。經(jīng)過不斷調(diào)整圍堰的傾斜度和位置,直至準(zhǔn)確貼于引橋側(cè)墻。 由于圍堰兩端與側(cè)墻、圍堰底部與河床相接處不能密實(shí),為防止漏水采用土袋填充。 5.1.2 內(nèi)襯拱肋的施工方法 由于環(huán)形結(jié)構(gòu)的澆筑難度很大,故按照下列施工順序:澆筑拱肋圓環(huán)下半部分(包括底部橫系梁)澆筑中部橫系梁及徑向水平系梁澆筑拱肋圓環(huán)上半部分(合攏)及頂部橫系梁。特別需要注意的是只有當(dāng)橫系梁及徑向水平系梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上時(shí),方可進(jìn)行上半部分圓環(huán)的施工。內(nèi)襯拱上半部分和頂部橫梁需植筋,并預(yù)留壓漿孔,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后進(jìn)行壓漿處理(采用強(qiáng)度5Mpa的水泥漿),以確保內(nèi)襯拱肋與原拱圈的緊密結(jié)合

9、。 5.1.3 裂縫處理 鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)裂縫處的鋼筋容易被雨水或濕氣侵蝕,所以必須對(duì)舊橋裂縫進(jìn)行認(rèn)真處理,保證橋梁的耐久性及使用的安全性。在認(rèn)真細(xì)致的調(diào)查研究后,決定對(duì)于寬度0.20mm的裂縫,采用注漿補(bǔ)縫處理;對(duì)于寬度<0.20mm的裂縫,采用直接封閉方法;裂縫較大且已松散的混凝土先鑿除松散層,舊結(jié)構(gòu)因表層風(fēng)化或混凝土腐蝕、碳化等原因,形成一個(gè)薄弱的面層,如不鑿除,必然會(huì)影響到新舊混凝土的粘結(jié)能力,鑿毛并高壓沖洗干凈后,重新澆筑混凝土與舊混凝土緊貼。 5.2 主橋加固施工 5.2.1 更換腹拱拱波 將損壞的腹拱拱波拆除,重新預(yù)制后安裝,相鄰拱波之間勾縫后,在拱波表面澆筑一層厚8cm

10、的外包鋼筋混凝土拱板,待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后就可以進(jìn)行二灰回填料的施工。需要注意的是,拱波預(yù)制件混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%后,方可進(jìn)行運(yùn)輸、安裝。 5.2.2 橋面鋪裝拆除、換填拱上填料 施工期間需要半開放,橋面系改造施工作業(yè)面狹小,因此鑿除原有橋面鋪裝層時(shí),不能使用重型設(shè)備和大范圍施工。同時(shí)為避免損傷老橋使之產(chǎn)生新病害,橋面鋪裝的拆除采用空壓機(jī)配風(fēng)鎬鑿除,用小型裝載機(jī)配合人工裝廢料運(yùn)至指定堆放點(diǎn),嚴(yán)禁對(duì)原橋梁結(jié)構(gòu)造成損傷。 破除橋面鋪裝和挖除拱上填料時(shí),必須注意使拱上受力平衡,防止主拱圈受力不均勻。拆除過程中應(yīng)由跨中對(duì)稱地向拱腳方向進(jìn)行,兩側(cè)的拆除進(jìn)度做到基本一致。在回填拱上填料和澆筑橋面混凝土?xí)r,也必須對(duì)稱的由拱腳向跨中方向進(jìn)行,其兩側(cè)的澆筑進(jìn)度也應(yīng)做到基本一致,并且嚴(yán)禁在橋面上堆放施工材料。 5.3 建筑廢料處理 白山大橋地處水網(wǎng)圩區(qū),周圍居民點(diǎn)地勢(shì)相對(duì)河堤較低洼。經(jīng)過調(diào)查走訪發(fā)現(xiàn),附近居民對(duì)舊橋拆除下來的建筑廢料持歡迎態(tài)度,主要可以用來墊高場(chǎng)院、夯填宅基地等。通過協(xié)商,施工方將廢料相對(duì)集中堆積于橋面,居民自己裝運(yùn),雙方不需支付對(duì)方任何費(fèi)用。 這種方法目前雖未形成制度化,但在減少環(huán)境污染,節(jié)約廢料運(yùn)輸、處理成本方面卻不失為一次有益的嘗試。 結(jié)束語(yǔ) 面對(duì)大量的危舊橋梁,全部拆