淺析沙沙坡橋梁加固

譚開艷

【摘 要】本文通過沙沙坡橋梁加固實例，簡要闡述了重力式U型橋臺開裂后運(yùn)用預(yù)應(yīng)力錨索框格梁等加固的基本方法。

【關(guān)鍵詞】橋梁加固；預(yù)應(yīng)力框格梁

中圖分類號： U445.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）06-0193-003

【Abstract】in this paper， the basic methods of reinforcement such as the prestressed anchor cable and girder are briefly introduced in this paper through the example of the reinforced concrete bridge.

【Key words】Bridge reinforcement； Prestressed beam

0 概述

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路里程快速增長，橋梁座數(shù)/里程也快速遞增，有的新建好的橋因為原來設(shè)計不合理，有的因為施工質(zhì)量問題，大部份因為耐久性差和年久老化，部分功能喪失或者減弱，出現(xiàn)病害，存在安全隱患，加之車流量逐年增多、車輛超限超載嚴(yán)重，自然災(zāi)害等原因，加速橋梁病害的產(chǎn)生。處理不及時，就會造成橋梁損壞、坍塌，影響橋梁正常通行使用功能。所以對橋梁的某些薄弱或者缺陷環(huán)節(jié)進(jìn)行加固，消除病害，恢復(fù)橋梁的安全承載能力和通行能力，延長橋梁的使用壽命。

大關(guān)麻柳灣至水富（麻水） 公路，是省道主干線之一，全長150公里，該路段分別修建于上世紀(jì)六十、七十年代，路線區(qū)位于云南高原與四川盆地過渡地帶，地勢西南高東北低，山脈走向與公路走向基本一致，地勢陡峭，切割較深，屬典型的山地構(gòu)造地貌。省道麻水線，麻柳灣至鹽津縣城屬山嶺重丘區(qū)三級公路，是1992年在四級公路的基礎(chǔ)上改建成的、其余路段為山嶺重丘區(qū)四級公路，（麻水）公路沿關(guān)河而下經(jīng)過大關(guān)、鹽津、水富三個縣共計150公里。

1 橋梁主要技術(shù)狀況

沙沙坡橋，位于省道主干線（麻水）公路k23+500處，是1992年（麻水）公路（麻鹽）段改造時修建，橋長56米，主跨徑30米，為空腹式石拱橋，橋面總寬9.2米，行車道寬7米，設(shè)計荷載：汽-20級、掛-100，橋臺為重力式U型橋臺，寬8米，漿砌塊石支砌，基礎(chǔ)為石砌擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2 存在的病害和病害發(fā)生的原因分析

2006年10月4日，在橋梁例行檢查中發(fā)現(xiàn)沙沙坡橋鹽津岸橋臺前墻在主拱圈頂上距送水方向側(cè)墻邊沿50厘米，腹拱座下距送水方向側(cè)墻邊沿180厘米處有一條從主拱圈上到腹拱座下開裂的豎向裂縫，而且還在發(fā)展（見裂縫觀測記錄表）。

通過對裂縫的觀測和現(xiàn)場觀察分析，證明該橋臺送水方側(cè)墻向外傾移，出現(xiàn)病害的主要原因是橋臺回填不密實，渝昆高速公路修建緊靠該橋，鹽津岸橋臺送水方錐形護(hù)坡被部份破壞，支撐體受到破壞；橋臺施工精度不夠、地基處于不均勻沉降、交通量增大、車輛超載嚴(yán)重等原因造成沙沙坡橋臺側(cè)墻外傾，前墻開裂。

3 設(shè)計方案選擇

簽于鹽津岸橋臺前墻開裂，通過觀測分析證明送水方側(cè)墻以外移，鹽津岸橋臺迎水方與送水方已基本分離成兩個單獨的受力體系，對橋臺整體結(jié)構(gòu)極為不利，如果不及時處理，極有可能造成橋臺側(cè)墻傾覆，后果不堪設(shè)想。根據(jù)該橋病害發(fā)生的主要原因，為消除其病害，恢復(fù)其橋臺整體結(jié)構(gòu)功能，保證其橋臺的承載能力，提出下列處治方案：

3.1 方案一

（1）拆除鹽津岸橋臺上部開裂部分臺身和相連腹拱，重新恢復(fù)重建臺身和相連腹拱。

（2）修復(fù)橋臺錐坡，增加橋臺側(cè)墻抗側(cè)移及抗傾能力。

3.2 方案二

對橋臺周圍進(jìn)行圍護(hù)，按照路基填筑方法，對原地面進(jìn)行清理，分層填筑碾壓夯實，對橋臺側(cè)墻施加橫向壓力，以免橋臺側(cè)墻繼續(xù)外傾，造成嚴(yán)重后果。

3.3 方案三

（1）裂縫用水泥砂漿進(jìn)行封閉，封裂目的使裂縫形成一個密封性空腔，再采用水泥注漿法自下而上分段將水泥漿注入、填充，以改善回填土密實度和強(qiáng)度，改善其物理力學(xué)性質(zhì)，也為錨索施工鉆孔時不卡鉆掉鉆、順利成孔提供條件。

（2）在橋臺兩側(cè)設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索框格梁，橋臺內(nèi)部橫向?qū)Υ╁^索，施加預(yù)應(yīng)力，讓框格梁象兩塊夾板，在錨索預(yù)應(yīng)力的作用下緊緊夾住橋臺側(cè)墻，約束橋臺向側(cè)向變形，恢復(fù)橋臺的整體性（見下圖）。

（3）在橋臺臺帽下設(shè)置厚40厘米鋼筋混凝土凹形現(xiàn)澆板補(bǔ)強(qiáng)，將橋臺前、側(cè)墻連成一整體，以增強(qiáng)橋臺前墻、側(cè)墻整體結(jié)構(gòu)，分散車輛荷載應(yīng)力，改善橋臺不均勻受力狀況（見下圖）。

（4）修復(fù)橋臺錐坡，增加橋臺側(cè)墻抗側(cè)移及抗傾能力。

3.4 設(shè)計方案比較、選擇

方案一，拆除橋臺開裂部分臺身，必然要拆除相連腹拱，拆除后主拱圈受到偏壓，增加了許多不確定因素，而且要阻斷交通，不可取。

方案二，采取填土圍護(hù)，投資最省，施工速度最快，又保證交通通行。但受到緊靠的、正在修建的渝昆高速公路的影響，基本不可行。

方案三，采用注漿法改善回填土，預(yù)應(yīng)力錨索框格梁和鋼筋混凝土凹形板加固。此方案優(yōu)點能維持交通通行，投資不大，完工后能恢復(fù)橋臺的正常使用功能，所以采用此設(shè)計方案。

4 施工工藝、施工注意事項

4.1 施工流水工藝

封裂——橋臺背注漿鉆孔——水泥注漿——搭設(shè)鋼管腳手架——測定錨索孔位——成孔——錨索加工與安裝——架立框格梁模板及鋼筋制作——澆筑框格梁混凝土——錨索張拉及鎖定——注漿——封錨——錐形護(hù)坡修復(fù)——開挖橋臺路面及填土——制作模板及鋼筋——澆筑鋼筋混凝土凹形板——路面恢復(fù)——開放交通

4.2 封裂

干凈清除裂縫表面松散物以及縫內(nèi)異物，保持裂縫干燥，采用1：1水泥砂漿對裂縫口進(jìn)行封裂，封裂目的是使裂縫形成一個密封性空腔，確保水泥注漿漿體不能從裂縫口溢出。

4.3 水泥注漿施工

（1）在橋臺頂施工面上，選擇注漿孔鉆孔住置，臺背注漿孔的深度3-10米不等，根據(jù)臺背回填土厚度確定；注漿孔的間距和孔數(shù)應(yīng)按照臺背填料的注漿滲透能力來確定。

（2）注漿采用硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為P32.5，注漿漿液濃度應(yīng)根據(jù)施注前試驗數(shù)據(jù)確定，水泥砂漿拌合好后，考慮到沙沙坡橋臺體后空隙多，吸漿量大，首先采用無壓自重注漿，然后再有壓復(fù)注，注漿采用間斷式，注漿壓力大小根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，注漿施工順序從橋臺后開始，向鹽津方向路基推進(jìn)。

4.4 預(yù)應(yīng)力錨索框格梁施工

4.4.1 搭設(shè)鋼管腳手架

腳手架各種桿件采用外徑48mm、壁厚3.5mm的3號鋼焊接鋼管、必須使用有合格證的合格產(chǎn)品。使用前技術(shù)人員對扣件要全數(shù)仔細(xì)進(jìn)行檢查，不得有氣孔、砂眼、裂紋、滑絲、銹蝕等缺陷?？奂c鋼管的貼合面要嚴(yán)格整形，保證扣件與鋼管扣緊。腳手架搭設(shè)采用里外雙排架搭設(shè)，里側(cè)立桿距橋臺20cm（按設(shè)計），立桿橫距1m（按設(shè)計），縱距1.2m，大橫桿步距1.2m，小橫桿間距1.5m；立桿和大橫桿均采用一字扣件對接；在搭設(shè)過程中立桿要搭設(shè)在大橫桿的外側(cè)，相鄰兩根桿件接頭要相互錯開一步且不于500mm， 各接頭中心距主節(jié)點的距離不應(yīng)大于步距的1/3。立桿支座要穩(wěn)固架設(shè)在澆筑好的混凝土承臺上，并增設(shè)豎向鋼管以及剪刀撐，腳手架架立完成后要嚴(yán)格檢查其穩(wěn)定性，防止因鉆機(jī)振動導(dǎo)致支架變形，影響鉆孔的效果和施工安全。

4.4.2 測定孔位、成孔

精確測定其孔位、對孔位進(jìn)行測量放樣，互相復(fù)核結(jié)果，保證放樣的準(zhǔn)確；錨孔成孔直徑大干110毫米，在送水側(cè)架設(shè)鉆孔機(jī)，對鉆機(jī)就位進(jìn)行校核，確保準(zhǔn)確無誤。鉆孔考慮到隨鉆桿加長因自重會產(chǎn)生向下的撓度變形，為此先考慮<1°仰角進(jìn)行鉆孔，鉆孔時要經(jīng)常檢測、校準(zhǔn)，保證一次性鉆孔成功。

4.4.3 錨索加工與安裝

錨索在鉆孔的同時于現(xiàn)場進(jìn)行編制，錨索采用4根7Φ5（按設(shè)計）的高強(qiáng)低松弛鋼絞線組成。安裝前，為避免在張拉過程中滑絲，同樣在張拉前需要將鋼絞線表面清理干凈，要確保每根鋼絞線順直，做到不扭不叉，且排列均勻、除銹、除油污，對有死彎、機(jī)械損傷及銹坑處必須剔出。向錨索孔裝索前，工作人員要核對錨索編號是否與孔號一致，確認(rèn)無誤后，再以高壓風(fēng)清孔一次，再著手安裝錨索。

4.4.4 框格梁施工

框格梁的施工應(yīng)自下而上分級開展施工，框格梁鋼筋加工幾何尺寸、焊接和規(guī)格及數(shù)量必須符合設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定，電焊條規(guī)格必須符合要求，焊接要做好焊接試驗。技術(shù)人員要嚴(yán)格檢查鋼筋數(shù)量及布置情況?？蚣苤鹘畹谋Ｗo(hù)層一定要滿足設(shè)計要求，按照沙沙坡橋的設(shè)計要求最小不能少于50mm，箍筋凈保護(hù)層不得小于35mm。鋼筋最好制成整體長骨架，其制作、搭接、安裝均要符合設(shè)計及技術(shù)規(guī)范要求。模板要有足夠的強(qiáng)度、剛度、支撐牢固，不得彎曲變形。模板安裝嚴(yán)格按設(shè)計圖紙尺寸進(jìn)行作業(yè)，垂直度、軸線偏差、標(biāo)高均必須滿足技術(shù)規(guī)范要求。澆筑前一定檢查框架的截面尺寸，澆筑框架混凝土必須連續(xù)作業(yè)，邊澆筑邊振搗。澆筑過程中混凝土如有滑動跡象可采用蓋模壓住或采用速凝。

4.4.5 錨索張拉及鎖定

混凝土通過養(yǎng)生后達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度再對錨索進(jìn)行張拉。采用雙向張拉，張拉荷載為420KN，伸長量誤差控制在正負(fù)6%以內(nèi)。張拉施加預(yù)應(yīng)力時技術(shù)人員要隨時觀測墻體的變形情況，確保橋臺不產(chǎn)生新的變形。

根據(jù)規(guī)范要求，在張拉施工時對其實施雙控，張拉錨索前需對張拉設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時，將千斤頂、油管、壓力表和高壓油泵聯(lián)好，在壓力機(jī)上用千斤頂主動出力的方法反復(fù)試驗三次，取平均值，繪出千斤頂出力（KN）和壓力表指示的壓強(qiáng)（MPa）曲線，作為錨索張拉時的依據(jù)。因國產(chǎn)壓力表初始起動壓強(qiáng)不完全相同，所以，標(biāo)定曲線上必須注明標(biāo)定時的壓力表號，使用中不得調(diào)換。壓力表損壞或拆裝千斤頂后，要重新標(biāo)定。

4.4.6 注漿、封錨

張拉完備，在48小時內(nèi)必須進(jìn)行孔道壓漿，壓漿前技術(shù)人員應(yīng)對每束孔道進(jìn)行仔細(xì)檢查，清除孔道內(nèi)的雜物和積水，并對錨墊板注漿孔進(jìn)行疏通，用水泥漿對錨具夾片空隙進(jìn)行封堵，待封堵料達(dá)到一定強(qiáng)度后方可壓漿，壓漿順序先下后上。水泥漿采用42.5#普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比為0.40-0.45，壓漿時要撐握技術(shù)，做到緩慢、均勻的進(jìn)行，不得中斷?？椎缐簼{完畢后，經(jīng)檢查無不飽滿情況，待漿體己經(jīng)凝固后，即進(jìn)行封錨作業(yè)，封錨時，對錨具、錨墊板以及外露鋼絞線上的黏漿要鏟除干凈，用聚氨酯防水涂料進(jìn)行防水處理，對封錨處的混凝土進(jìn)行鑿毛處理，浮漿、灰渣等雜物要清理干凈。

4.5 錐形護(hù)坡修復(fù)

采用7.5#水泥砂漿砌片石對錐形護(hù)坡進(jìn)行修復(fù)。

先對以破壞的，松散的原錐坡體進(jìn)行清理，清除松散體到實體，并使實體面為平面，砌筑時應(yīng)先立桿掛線放樣，外面線應(yīng)順實，逐層收坡；砌體應(yīng)自下而上逐層砌筑，砌體應(yīng)分層坐漿錯縫砌筑，砌筑過程中經(jīng)常校正線桿，砌筑中砂漿必須飽滿，嚴(yán)禁使用風(fēng)化石。

4.6 40厘米厚鋼筋混凝土凹形現(xiàn)澆板施工

（1）由于要保證交通通行，40厘米厚鋼筋混凝土凹形板施工時采用半幅施工。

（2）開挖半幅橋臺路面及填土至設(shè)計標(biāo)高，對設(shè)計標(biāo)高下回填土如有松散部份必須清理干凈，重新回填合格料，并碾壓達(dá)到要求密實度。

（3）按設(shè)計要求技術(shù)人員指導(dǎo)施工人員架立邊緣模板，鋼筋按設(shè)計制作、焊接、架立到位。

（4）沙沙坡橋澆筑C30混凝土，并采用插入式與平板式振搗器配合振搗密實，達(dá)到設(shè)計要求強(qiáng)度。

（5）混凝土通過養(yǎng)生達(dá)到齡期后鋪筑路面完成后，開放交通后又對另一半幅進(jìn)行同樣施工方法進(jìn)行施工。

5 安全措施

施工按照貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主”的方針，加強(qiáng)施工安全管理，特別是標(biāo)志標(biāo)牌設(shè)置，沙沙坡橋施工工程位于交通主干線上，不能中斷交通，車輛的通行管理顯得尤為重要、也會給施工安全管理造成很大的壓力。

5.1 交通管制

該橋位于交通主干線上，不能中斷交通，必須保證車輛通行，同時又要保證工程的施工場地，因此、中斷半幅交通，作為施工面，設(shè)置隔離墻，留出半幅路保證車輛通行，同時考慮減輕車輛荷載對送水方側(cè)墻的壓力，阻止送水方側(cè)墻因交通荷載造成繼續(xù)外傾，應(yīng)盡量采用迎水方半幅通行，并實行嚴(yán)格的交通管制。

（1）施工兩端按交通安全規(guī)范要求設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志。

（2）施工兩端設(shè)專人指揮交通，單向放行，24小時不間斷。

5.2 施工安全

施工前必須制定完善的安全生產(chǎn)管理規(guī)章制度，并嚴(yán)格執(zhí)行，施工人員進(jìn)場必須進(jìn)行安全生產(chǎn)教育，施工中必須嚴(yán)格按安全施工規(guī)范、操作規(guī)程進(jìn)行施工，必要時，與施工方簽訂安全施工合同書，確保其施工安全。

6 結(jié)束語

施工完備后，對橋臺開裂處和整個橋臺布設(shè)觀測點，對橋臺裂縫發(fā)展?fàn)顩r和整個橋臺使用狀況進(jìn)行觀測，每一個月進(jìn)行一次觀測。經(jīng)過完工后一年時間的觀測，未發(fā)現(xiàn)觀測點有位移變化，整個橋臺保持良好的使用狀況，說明外傾也穩(wěn)定，達(dá)到了加固的目的。