棖沖大橋維修加固工程設(shè)計及施工技術(shù)分析

蘇超云， 鄧敏捷

(湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計研究總院，湖南 長沙 410007)

棖沖大橋維修加固工程設(shè)計及施工技術(shù)分析

蘇超云， 鄧敏捷

(湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計研究總院，湖南 長沙 410007)

橋梁作為公路交通的重要組成，有力地提高了陸地交通質(zhì)量，但橋梁建設(shè)具有技術(shù)高、耗資大等特點，必須要盡可能延長其使用壽命。以棖沖大橋維修加固工程為實例，介紹了橋梁現(xiàn)狀，對橋梁各個節(jié)點受力進行了分析，以此制訂了裂縫灌漿、鋼筋種植、拱圈和橋墩加固的方案和技術(shù)等內(nèi)容，為以后類似的工程提供技術(shù)參考。

橋梁工程；棖沖大橋；維修加固；施工技術(shù)

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2015年，我國境內(nèi)有大小各類橋梁超過70萬座，且超過60%的橋梁其使用年限大于30 a，超過80%存在各類病害。所以針對橋梁的維修加固工作已成為當前保證我國陸地交通安全順暢的重要措施之一。由于橋梁的結(jié)構(gòu)、所處位置等存在很大區(qū)別，因此必須要針對每個橋梁的特點設(shè)計維修加固方案[1]。

1 工程概況

棖沖大橋地處湖南省瀏陽市棖沖鎮(zhèn)境內(nèi)，該橋修建于1979年，距今已有37 a。原橋面寬度為9.0 m(7.0 m行車道+2×1.0 m人行道)，橋梁總長162.39 m，橋梁跨徑：3-凈45 m雙曲拱，拱圈為變截面(見圖1)。老橋設(shè)計荷載等級：汽 — 15級、掛-80。該橋由于設(shè)計荷載等級較低，在通過幾十年的運營后出現(xiàn)了較多的問題，維修加固工作勢在必行。

圖1 棖沖大橋?qū)嵕皥D

2 橋梁病害現(xiàn)狀

根據(jù)有關(guān)部門的專業(yè)鑒定，將瀏陽市棖沖大橋歸為四類橋，其主要病害有以下幾點：

1)該橋兩側(cè)護欄構(gòu)件脫落、缺失，個別構(gòu)件出現(xiàn)剝落、露筋、裂縫；人行道出現(xiàn)少量缺失現(xiàn)象，出現(xiàn)較多坑槽、松動現(xiàn)象。

2)橋面砼局部松散、露骨；局部出現(xiàn)淺坑槽，影響安全及舒適行車。

3)各跨腹拱圈出現(xiàn)縱向貫通裂縫，裂縫寬度超限，部分腹拱拱頂出現(xiàn)橫向貫通裂縫并伴有泛堿，各腹拱圈內(nèi)均出現(xiàn)滲水病害。

4)主拱圈第2、第3跨出現(xiàn)滲水病害，各跨跨中位置橫系梁出現(xiàn)豎向開裂，拱波有縱向裂縫。

5)橋梁下部構(gòu)造采用重力式墩臺，經(jīng)檢測，河床出現(xiàn)明顯的沖刷下切現(xiàn)象。

3 加固方案和設(shè)計標準

3.1 加固方案

本工程遵循《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60 — 2004)要求，將棖沖大橋按照公路 — Ⅱ級標準進行提高承載能力維修加固設(shè)計。具體維修加固方案如下：

1)拆除原有混凝土橋面及人行道欄桿，拱上砂礫填料松散部分進行換填，填料上新做FYT — 1防水層，并使用18 cm厚防水鋼筋混凝土對橋面進行鋪裝，橋面寬度調(diào)整為8.8 m，新做防撞欄桿和橋面泄水孔。

2)對主拱圈、拱波、橫撐、橫墻、腹拱圈及側(cè)墻裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿封縫處理，在主拱圈拱肋底面增加20 cm厚，拱肋側(cè)面增加15 cm厚C40鋼筋混凝土。在立墻位置處設(shè)置橫隔板，跨中老橫系梁處增設(shè)1道橫隔板[2]。

3)在主拱圈拱腳第1腹拱部分，填實腹拱上部，再增厚20 cm，拱腳部分漸變至30 cm厚。

4)腹拱圈采用碳纖維棒網(wǎng)涂抹5 cm厚聚合物砂漿進行補強。

3.2 工程設(shè)計分析

1)本工程的設(shè)計標準見表1所示。

2)對原結(jié)構(gòu)的復算分析。

本工程的主拱圈結(jié)構(gòu)計算模型見圖2所示。本橋不考慮拱上建筑與主拱圈的聯(lián)合作用，主拱圈按照無鉸裸拱計算；拱上建筑、橋面鋪裝和欄桿作為均布荷載施加[3]。

表1 棖沖大橋維修加固工程設(shè)計標準

圖2 棖沖大橋主拱圈結(jié)構(gòu)計算模型

根據(jù)相關(guān)規(guī)定：按公路 — Ⅱ級車道荷載計算拱圈的正彎矩時，應乘以各截面相應的折減系數(shù)；計算拱圈的溫度變化時，溫度作用效應可乘以0.7的系數(shù)。在此重點分析圖2中的1、7、11號節(jié)點加固前和加固后的受力情況(具體數(shù)據(jù)見表2～表4所示)。

表2 加固前、后1號節(jié)點受力(拱腳)

表3 加固前、后7號節(jié)點受力(1/4截面)

續(xù)表3 加固前、后7號節(jié)點受力(1/4截面)

表4 加固前、后11號節(jié)點受力(拱頂)

本項目采用計算機模擬技術(shù)(midas FEA)對加固前后的這幾個節(jié)點進行受力分析，結(jié)果如下：在加固前，棖沖大橋的拱腳、1/4截面和拱頂截面均有不能滿足規(guī)范要求的參數(shù)，經(jīng)加固后再進行驗算，各項參數(shù)均可滿足要求，可以說明加固方案是可行的。

4 施工技術(shù)分析

4.1 裂縫灌漿

本工程采用壓力注漿法施工，材料為專業(yè)環(huán)氧灌漿膠，灌漿范圍有拱圈裂縫、腹拱圈裂縫、橫撐裂縫、橫墻裂縫等。具體施工流程為：表面處理→粘貼注漿和出漿嘴→封縫和密封檢查→灌漿→檢查[4]。

本項目要求裂縫灌漿膠漿液的粘度小、滲透性好、可灌性好；施工前應對裂縫進行全面調(diào)查，核實裂縫數(shù)量、長度、寬度等，并對裂縫進行編號，以確保施工時不遺漏；裂縫縫口表面應平順、干燥、無油污；注漿嘴沿裂縫走向布置，間距視縫寬度一般為20～40 cm；壓力注漿修補裂縫應根據(jù)漿液流動性選擇注漿壓力，本項目范圍一般為0.1～0.4 MPa；表面封縫材料固化后應均勻、平整，不出現(xiàn)裂縫；當注入裂縫膠達到7 d固化期時，采用取芯法對注漿效果進行檢驗。

4.2 鋼筋種植

本項目的鋼筋種植施工流程見圖3。鉆孔前用鋼筋探測儀確定鋼筋位置，不得與原鋼筋位置重合。鉆孔若遇到鋼筋應立即停鉆，并做適當調(diào)整；利用壓縮空氣和硬毛刷清理鉆孔；植筋前用丙酮或工業(yè)酒精擦拭孔壁、孔底和植入鋼筋；膠黏劑采用專用灌注器進行灌注，灌注量一般為孔深的2/3，并應保證在植入鋼筋后有少許膠黏劑溢出；注入膠黏劑后應立即單向旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，直至到達設(shè)計的深度，并保證植入鋼筋與孔壁間的間隙基本均勻，校正鋼筋的位置和垂直度；膠黏劑完全固化前，不得觸動或振動已植鋼筋，以免影響其黏結(jié)性能[5]。

4.3 拱圈加固

圖3 鋼筋種植施工流程

本工程拱圈加固包括主拱圈和腹拱圈，其基本步驟相近。首先對損壞嚴重的原表面進行鑿除處理；然后在表面噴涂強化劑，目的是用于增強原結(jié)構(gòu)表面材料的密室性，提高與聚合物砂漿的粘結(jié)力；其次，在表面安裝碳纖維筋，本項目采用螺栓固定，錨栓孔間距以1 000 mm為宜，錨栓孔深度應在40 mm左右，錨栓直徑Φ6 mm；之后在表面噴涂高粘高強聚合物砂漿，施工溫度適宜在10～35 ℃；養(yǎng)護期為3 d，之后涂抹表面防腐材料，分2次分別涂抹表面防腐材料A、B，2次涂抹方向應相同[6]。

4.4 橋墩基礎(chǔ)加固

本工程在橋墩基礎(chǔ)周邊2.0 m范圍內(nèi)先壓注水泥漿固結(jié)河床面，再拋鋼筋石籠，阻止河床沖刷下切。

5 結(jié)束語

橋梁的維修加固可有效提高橋梁使用情況和壽命，但該類工程對施工技術(shù)要求較高，而且技術(shù)人員應根據(jù)每座橋梁的具體情況設(shè)計出不同的加固方案，這樣才能保證經(jīng)濟適用。棖沖大橋的加固措施充分結(jié)合了橋梁本身特點，通過除險加固后各項指標均滿足使用安全要求，取得了較好的經(jīng)濟社會效益。

[1] 代晉，余瓊.峨邊大渡河維修加固工程施工控制[J].佳木斯大學學報(自然科學版)，2009(1)：32-35.

[2] 翁輝，徐健.長興港大橋維修加固工程吊桿更換設(shè)計[J].西南公路，2013(4)：41-44.

[3] 黃彪.東莞石碣大橋維修加固工程施工技術(shù)總結(jié)[J].山西建筑，2010(15)：37-40.

[4] 孫志雄，林明星.大南沙大橋引橋維修加固實例分析[J].公路交通技術(shù)，2012(3)：26-30.

[5] 彭申凱，王潔.五河淮河大橋維修加固的設(shè)計和施工[J].安徽建筑，2007(4)：72-76.

[6] 梁展凡，韋景光，李宗文.百色百林大橋舊橋維修加固技術(shù)[J].西部交通科技，2009(6)：21-25.

1008-844X(2017)02-0252-04

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