橋梁樁基礎(chǔ)增大截面加固設(shè)計與施工

陳操勛

(中榕規(guī)劃設(shè)計有限公司，湖南 長沙 410000)

隨著我國橋梁的不斷建設(shè)的同時，以往建設(shè)的橋梁在運(yùn)營過程中也出現(xiàn)不同的病害。因此，為節(jié)省造價和減少對社會的影響，養(yǎng)護(hù)加固必須投入到我們的工作當(dāng)中來。首先，通過現(xiàn)場調(diào)查，采取科學(xué)的技術(shù)手段，分析病害的成因，并形成檢測報告。其次，依據(jù)檢測報告，同時在滿足規(guī)范要求的前提下，進(jìn)行設(shè)計與施工。在本文，結(jié)合鸕鶿大橋的檢測報告和《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》JTG/T J22-2008，選用增大截面的方法，主要闡明樁基加固的設(shè)計、施工，可供類似工程借鑒。

1 工程概況與檢測結(jié)果

1.1 工程概況

鸕鶿大橋位于某省道上的一座大橋。橋梁位于直線段上，上部結(jié)構(gòu)采用跨徑10 m×30 m的預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，橋?qū)?2.5 m，橋梁全長307 m。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，橋臺采用肋板臺，均采用嵌巖樁基礎(chǔ)。橋梁原設(shè)計荷載：汽車-20級。

1.2 檢測結(jié)果

2018年，檢測中心組織對鸕鶿大橋病害狀況進(jìn)行了全面檢測，全橋技術(shù)狀況如表1。

表1 橋梁技術(shù)狀況等級評定

綜上所述，本橋?qū)儆谌悩蛄?，較差狀態(tài)，有中等缺損，尚能維持正常使用功能。因此，需要對本橋進(jìn)行維修加固。橋墩主要病害為樁基較大范圍剝落、露筋，有12處樁基剝落、露筋，本文主要闡明橋墩樁基加固的設(shè)計、施工，其余構(gòu)件不予贅述。

2 增大截面加固設(shè)計

2.1 設(shè)計方案

表2 橋墩樁基沖刷病害及處置表

C30增大截面鋼筋混凝土厚度取30 cm，高度取基礎(chǔ)頂至最大沖刷線以下50 cm，高度取5 m?？v向主筋采用56根φ25,間距按12.4 cm布置，凈保護(hù)層8 cm，采用φ10的螺旋箍筋，間距按10cm布置。按設(shè)計圖紙如圖1所示。

圖1 設(shè)計圖紙

2.2 計算過程

(1)強(qiáng)度計算

根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》JTG/T J22-2008第5.1.4規(guī)定，增大截面加固橋梁構(gòu)件需按兩個階段進(jìn)行作用(或荷載)效應(yīng)計算。

因第一階段新澆自重荷載較小(占樁身自重6%)，樁基為嵌巖樁，基本可忽略不計，僅對第二階段增大截面加固后進(jìn)行計算。根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》JTG/T J22-2008第5.3.1規(guī)定,其正截面受壓承載力應(yīng)按下列公式計算:

構(gòu)件高度取基礎(chǔ)頂至最大沖刷線以下50 cm，高度為5 m，強(qiáng)度計算結(jié)果，見表2。

表2 強(qiáng)度計算結(jié)果表

經(jīng)計算，第二階段軸向力組合設(shè)計值均小于規(guī)范下計算值。

(2)裂縫寬度計算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》JTG 3362-2018第6.4.3，當(dāng)圓形截面偏心受壓構(gòu)件滿足e0/r≤0.55時，可不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，本項目橋墩樁基e0/r=0.027且小于0.55，因此可不進(jìn)行裂縫寬度計算。

(3)構(gòu)造措施

按《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》JTG/T J22-2008第5.5.1規(guī)定執(zhí)行。

綜上所述：橋梁樁基礎(chǔ)在增大截面加固后，承載能力比原設(shè)計有所提高，但加固后的承載力并不是原承載力和新增部分承載力的簡單相加。受壓構(gòu)件增大截面加固實(shí)際也是二階段受力,存在著應(yīng)變滯后的問題有待解決。目前對加固后構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)φ的研究極少,因此，需要現(xiàn)場檢測其應(yīng)力指標(biāo)，以滿足其設(shè)計值。

3 施工順序

(1)施工便橋和鋼板樁圍堰。

(2)進(jìn)行河床清理，用吸泥泵清除河床底的淤泥，清淤范圍：每根樁基周圍河床半徑3 m左右的范圍。要求將現(xiàn)河床線處樁基周圍河床表面松軟浮土清理干凈后，露出河床表面密實(shí)原狀砂礫石土。

(3)打磨機(jī)清理增大截面水下混凝土的原樁基礎(chǔ)表面，清理完后進(jìn)行錄像檢查。要求將樁基及墩柱周圍表面松軟混凝土清除干凈后，露出新鮮混凝土。

(4)裸露后的鋼筋，涂刷阻銹劑。

(5)增大截面范圍內(nèi)鋼筋下料、綁扎，并臨時固定。

(6)安裝鋼板護(hù)套的定位裝置，用手拉葫蘆配合將兩個下護(hù)套吊至橋墩處，將在工廠加工好的兩塊半圓形鋼板護(hù)套包住樁基，上至樁基礎(chǔ)頂面，下至現(xiàn)清理后河床線以下50 cm，鋼板內(nèi)側(cè)與樁基表面間距30 cm。用螺栓將兩個半圓護(hù)套連接成為一體，并在鋼板錨固翼板上每隔50 cm左右用普通螺栓將兩塊半圓形鋼板錨住形成樁基增大截面鋼護(hù)筒，在兩塊半圓形鋼板護(hù)套錨固翼板接觸處需設(shè)置橡膠防水材料，鋼護(hù)筒分段預(yù)制時用螺栓將其法蘭對接，直至安裝完成。

(7)澆注C30混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度，完工后驗(yàn)收。

3 設(shè)計、施工及運(yùn)營中的建議

(1)設(shè)計時，應(yīng)在滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加大鋼筋保護(hù)層厚度。

(2)施工時，采用科學(xué)的檢測手段觀測全橋的狀態(tài)，一旦有安全隱患需立即停止作業(yè)，及時向建設(shè)單位報告。

(3)結(jié)合本橋現(xiàn)狀，建議按照原設(shè)計荷載等級設(shè)置限高限載標(biāo)志。

(4)加強(qiáng)日常檢測和養(yǎng)護(hù)維修。

4 結(jié)束語

采用鋼筋混凝土增大截面的加固設(shè)計方法，延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命，節(jié)省了工程造價，采用鋼板樁圍堰，節(jié)省了工期，減少了社會影響，解決了近期橋梁樁基礎(chǔ)進(jìn)一步惡化的問題，加固后結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性明顯提高，站在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度上分析，本方案基本可行。