時間:2022-12-29 03:15:40
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇橋梁加固工程,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、橋梁需要加固的原因
橋梁是公路的咽喉,主要功能的好壞影響著整條線路的暢通,公路中設計標準較低的橋梁嚴重制約了公路運輸事業的發展。我國的橋梁設計標準是隨著經濟的發展而不斷提高的,當前的橋梁已經不能適應當前的設計標準要求。在國民經濟迅猛發展的今天,交通量及車輛的載重也不斷加大。對于修建年代較早、設計標準低的橋梁病害已經更加嚴重,不能再維持使用,只能關閉交通,這樣就制約了交通運輸事業的長遠發展。
二、橋梁加固工程施工前的具體準備
(一)電力線路
在箱內可以鋪設380V動力線路一條,220V照明線路一條,每16m設簡易活動配電盤一個,每4m設照明燈一盞,照明及動力線路均采用膨脹螺栓,也要防止地面潮濕出現漏電的情況。
(二)通風
在箱內可以安裝4臺排風設施,并保持好室內的空氣流通,給箱內作業人員一個良好的工作環境。
(三)疏通、清理
疏通原箱內通風孔及泄水孔,在不通處可采用鉆機成孔或人工鑿通保持箱內與箱外正常通風,此外箱內不能產生積水,及時清理箱內混凝土殘渣及雜物。
三、結合橋梁各組成部分采用的加固方法
(一)塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、 環氧樹脂(砂)漿,再按一定的壓力灌入結構物縫隙內,最后起到填塞裂縫、提高結構整體強度的作用。裂縫是橋梁病害中極為普遍的現象,產生裂縫的原因也比較復雜。當結構物出現裂縫時,也就意味著受力有效截面變小,結構應力增大,承載能力降低。塞縫灌漿一般可以應用于處理橋梁上、下部結構裂縫,應該按裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂。
塞縫灌漿的基本做法是:先用1:1水泥砂漿勾縫,勾縫時須預留直徑約6―8mm的灌漿孔。鋼筋混凝土梁的裂縫較小,用環氧樹脂勾縫。在公路舊橋加固中,塞縫灌漿是綜合處治的方法之一,使用的極其普遍,效果較好。
(二)舊橋下部結構加固
橋臺特別是高度較大的橋臺,主要受到行車荷載及土壓力的作用,因此經常出現的病害有橋臺開裂、翼墻外崩、開裂及錯位的現象。水流不大的石拱橋我們所采用的是在橋跨內加鋼筋混凝土框架進行加固。
(三)舊橋基礎加固
橋梁基礎尤其是天然地基礎上的淺基礎,因埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空,導致橋臺基礎沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,也會產生橋臺發生不均勻沉降。鑒于這些問題,我們可以采取對河床用漿砌片石進行鋪砌或打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。因河水改道,洪水直接沖刷橋臺基礎,最后導致基礎沖空甚至掉腳,可以采取橋跨范圍內滿鋪15號片石混凝土的方法進行加固。
(四)橋面鋪裝層的加固
橋面鋪裝層開裂或剝離等病害,對于鋼筋混凝土梁板橋容易使鋼筋銹蝕,減弱橋梁的橫向整體性;因橋面雨水下滲,能加大拱上填料的含水量,使拱圈出現滲水現象。此外,由于橋面鋪裝層的破損,而引起的橋面平整度差,會使橋梁產生震動,也對橋梁產生不利的影響。總之,根據橋梁的具體情況,可以采用不同的加固方法。
(五)公路舊橋的管理
加強公路舊橋管理,并進行有效的加固和維修,并保證在正常的工作狀態下,充分發揮出舊橋的作用,這也是交通管理部門的一項重要任務。舊橋的管理工作具有工期短、工程量小等特點。
1、對橋梁進行重點檢查和管理,并收集原始的檔案材料,及時的掌握動態;
2、重視起加固工程中原始資料的收集和整理,為今后加固工作積累一定的基礎;
3、調動起各基層單位的工作積極性,處理好責、權、利的關系。橋梁病害錯綜復雜,沒有現成的規范,使病害原因難以確定,因此重視公路舊橋的管理工作,確保公路運輸的安全。
四、施工方案
(一)施工放樣
1、加固工程在既有結構物上進行加固,就要考慮施工中的誤差,以保證不損傷原主梁預應力筋,達到加固效果;
2、腹板扦釘孔高程控制按設計圖要求控制與主梁頂板底面倒角處相對尺寸;
3、結合原主梁懸澆施工的特點,即預應力束定位、梁體的外輪廓尺寸、鋼筋及預埋件位置均以與底板底面相對位置控制,使加固工程以原各施節段前端底板底面分中點連線為橋中心控制線。
(二)新老混凝土結合的有效措施
1、為保證后澆混與原腹板很好地結合,以達到共同受力,鑿毛時須首先去除有礙新老混凝土結合的雜物,鑿除裂縫壓漿時封閉的表面環氧膠泥,剝除封閉膠帶,最后對原混凝土面進行鑿毛。灌注前應將結合面上灰塵及雜質清理干凈,用水沖洗風干。
2、植扦釘
腹板上布置有梅花型扦釘,其中的間距大約是30cm,與外側箍筋焊連,上下倒角布置扦釘,間距大約為20cm;加固腹板端部布置扦釘間距為20cm,要求與加固腹板外側水平筋焊連。
(三)鉆孔
1、腹板加固φ27mm扦釘孔采用沖擊鉆電錘成孔,鉆頭直徑為φ27mm。設計鉆孔深度15cm,成孔時鉆尖深度應不小于15.5cm,全橋共計鉆φ27孔43262個。鉆孔時應該控制深度,不能損傷預應力筋。
2、豎向預應力孔施鉆避碰原有預應力措施:豎向預應力筋孔、振搗孔及混凝土灌注孔均采用130型金剛取芯機成孔。鉆孔均在預應力束間隙內進行,即使放樣施工位置準確,原橋本身預應力安裝也存在偏差。因主梁原預應力束過于密集,就要求鉆孔精度很高,并能保證鉆孔時不鉆斷預應力束,正式開鉆前先組織工人試鉆,并給工人講解原預應力束的位置,以確保施工順利進行。
鉆孔時當鉆機鉆深在9-23cm時應注意力集中,如發現卡鉆或鉆機晃動時,應該及時的停機查找原因,并及時的取芯觀測鉆孔的實際情況。
五、橋梁加固技術的發展方向
對橋梁的加固技術來說,預應力加固法的加固效果較為明顯,但是其施工工藝比較復雜,附屬的構造措施也很多,因此只能局限于體外預應力。為了求全面兼顧良好的使用性能、用料的經濟性和施工簡易性的橋梁加固措施,仍需要人們的不斷發現和研究,并進一步的做好預應力砼技術及常規加固方法相結合的新型橋梁加固方法。
1常見的道路橋梁結構病害
1.1路橋地基的不均勻沉降引發的病害地基不均勻沉降是引發路橋病害的最主要原因之一,地基不均勻沉降會使得路橋面各部位受力不均,從而導致裂縫的出現,嚴重時甚至會導致橋面的塌陷和橋梁的損毀。因此必須予以高度重視,通常地基出現不規則沉降主要有三方面的原因。其一,施工前勘探和設計的不科學。通常一個項目施工前都必須進行實地的地質勘探,并提出工程地質報告真實反應地段的地質情況,在此基礎上再有工程設計師進行工程設計,作出設計圖,這兩項工作是緊密相連,缺一不可的,對于實際施工起到了基礎性的作用,因此,一旦這兩項工作沒做到位,就很可能導致后期施工地基不穩,出現不均勻沉降。其二,施工過程中的不規范,工程施工是工程建設的主體工序,因此必須在每一環予以重視,如果在施工環節中出現管理不善,偷工減料,甚至偏離工程設計初衷,則很大程度上影響了工程質量,也就無法保證地基的穩固。其三,周圍環境的影響,由于一個地區可能有數個工程在施工,當周圍工程打樁深挖不合理時,則很可能影響到本工程地基的穩固,從而導致地基的不均勻沉降。
1.2橋面鋪裝層出現裂縫通常橋面鋪裝層出現裂縫有三方面的原因.其一是施工中周圍溫度變化不均導致的裂縫。目前,我國道路橋梁的鋪裝層多采用半剛性結構,這種結構雖然能夠提升鋪裝層的強度、密實度以及壓實度,但也使得鋪裝層承重面對溫度變化過于敏感,南方溫差比較小影響不明顯,但在北方由于溫差較大,路橋面溫度不均引發裂縫比較常見。其二是車輛行駛的影響,車輛行駛中往住會有急剎車現象,還有部分汽車存在超載問題,在這兩種情況的持續作用下,路橋面長期受到磨損和擠壓,最終很可能出現裂縫。其三是施工中混凝土配料的不合理性,因為目前路橋面主要以水泥混凝土為原材料,混凝土的配比必須根據實際施工需要進行配置,因此一旦施工人員沒有真實掌握初凝期鋸縫時間,混凝土配比失誤時就很容易在竣工通車后產生裂縫。以上裂縫在長期作用下會逐步加寬加深,并最終導致路橋面出現凹陷和坑槽。
1.3梁端頭局部破損梁端頭破損是路橋結構中組容易出現的破損,且比較難修復,其破損主要表現為梁端頭伸縮縫的損壞和變形。通常導致梁端頭局部破損的原因有以下三個:其一,設計之初計算失誤,工程設計師在對路橋進行設計時對于梁端缺乏嚴謹,對其伸縮量的計算失誤,在這樣的情況下梁端經過車輛反復碾壓極容易破損,并導致伸縮裝置的失靈。其二,施工人員施工失誤,現實施工中,施工人員應該重點對梁端伸縮縫進行施工,稍微出現閃失都容易導致日后問題的出現。其三,養護工作不足,在養護缺失的前提下很容易導致伸縮裝置損壞,特別是容易導致“伸縮縫跳車”,不僅降低了行車人員行車過程中的舒適度,還增加了對橋梁的沖擊力,破壞了橋梁整體結構,縮短橋梁的使用壽命。
1.4剝蝕剝蝕是自然力和人為因素共同作用的結果,通常表現為公路橋梁表面出現蜂窩面、起皮甚至整體性剝落。剝蝕不僅影響公路橋梁結構的外觀形態和整體美觀,還會導致鋼筋,加速道路橋梁鋼筋的銹蝕速率。
1.5混凝土的碳化混凝土碳化主要是自然因素造成的,因為空氣中二氧化碳會與混凝土中的氫氧化鈣發生化學反應形成碳酸鈣,導致混凝土碳化,碳化的混凝土PH值會不斷下降,而包裹在混凝土中的鋼筋一般不做表面防腐處理,PH值過低的混凝土不僅起不到保護鋼筋的作用,還會對鋼筋造成腐蝕,這不僅大大縮短了橋梁的使用壽命,還可能引發安全事故。
2道路橋梁病害的加固流程和技術分析
2.1地基不均勻沉降的加固流程和分析首先,在項目施工前,應該對該施工地段的地質條件進行認真詳細的勘探,對施工地段的地質情況有一個科學的認識,然后根據地質情況和施工實際需求,對工程進行科學分析,確立科學合理的布局和結構,作出合理設計圖,并對特殊部位設置沉降縫。其次,在施工中應該著重關注關鍵部位的施工,完善監督和管理工作,特別是對于鋼筋混凝土等重點材料必須進行科學試驗,經過嚴格檢測,選擇符合設計要求強度的材料品種,施工中還應該設置專用水準點和沉降觀測點。
2.2裂縫的加固流程和分析首先,應該重視路橋面的設計和施工,因為路橋面的鋪裝層是車輛直接碾壓和受力部位,如果不加以重視,長期的碾壓下很容易導致損壞,并為日后裂縫出現埋下隱患。其次,應該控制過往車輛的載重,堅決杜絕車輛超載現象發生。再次,應該重視公路橋梁結構的保養,定期維護和修補,一旦出現裂縫應及時清理縫中的雜物并予以修補,避免裂縫繼續擴大造成更大破壞。
關鍵詞:橋梁快速加固工程;CFRP材料;應用
中圖分類號:K928文獻標識碼: A
Abstract: with the rapid development of China's economy, China's transportation industry is also in constant development, automobile increasingly large, heavy-duty, traffic volume has increased year by year, caused by the increasing pressure to the existing highway bridges. And the bridge is designed according to the old standard construction, the insufficient bearing capacity. According to statistics, there are about 5500 of this kind of bridge. To make these old bridge can continue to play its role, need to be strengthened. At present, about concrete bridge reinforcement method mainly has the pressure grouting, spraying mortar method, bridge deck reinforcement method of reinforcement, beam lower section enhancement method, steel bonding method, additional longitudinal beam method, the structure system change reinforcement method, prestressed strengthening method. Based on the author's years of experience on fast bridge reinforcement application of CFRP materials engineering are described.
Keywords: strengthening of bridges CFRP material; application
1 碳纖維增強復合材料加固橋梁的優點
CFRP材料加固橋梁優點顯著,使用CFRP材料加固結構主要是將其粘貼在或者是植入結構組織的受拉區表面,通過使用其超高性能抵抗結構中承受的拉應力。和粘貼鋼板加固工程相比,粘貼CFRP材料加固橋梁具有以下幾方面的特點:(1)施工操作便利,不需要使用一些大型的工程機械,對環境要求不高,占用施工場地面積較小。(2)效率高強度高。其自身強度較高,在加固修補混凝土結構操作中此項優點能夠完好發揮。強化結構的組織應力,改變受力方式,完成高效加固的修補目標。此項操作受抗震加固與補強方面的意義十分重大。(3)良好的耐腐蝕性與耐久性,通過相關的研究實驗證明,CFRP材料在加固修補混凝土結構時耐腐蝕性與耐久性較強,對于強酸鹽堿物質的抵抗能力較強。(4)施工質量有保證,因為CFRP材料在固化之前較為柔軟,就算是加固的結構表面并不平整,基本上也可以實現100%的有效粘貼率。除此之外就算是粘貼固化之后,發現表面存有氣泡,修補起來也是非常的方便,只需要將樹脂注射進氣泡當中,占據氣泡的空間就可以了。但是粘貼鋼板卻難以達到有效的100%的粘貼率。(5)加固成本低,經過相關研究證明,使用CFRP材料取代傳統鋼板的橋梁加固,能夠節約大概1/4的資金成本。
2 CFRP材料在橋梁加固工程中的應用
2.1 CFRP材料加固工藝的操作要點。雖然CFRP材料加固工藝并不復雜,但是對于施工要求卻相當嚴格,其主要的施工要點包含了以下幾方面的內容:(1)進行加固工作前需要了解各項加固結構的詳細參數,因為不同的參數對構件極限的承載力以及破壞程度都有較大影響,只有掌握了各種數據,設計工作才能夠保證井然有序。(2)在實際工作的結構加固操作中,纖維是一次受力,有相應的應變滯后現象,所以在進行加固組織結構施工的過程中需要根據設計的相關要求減輕負重,抵消或者降低組織構件已經出現的裂縫與變形,提高碳纖維的利用效率,保證碳纖維能夠在最短的時間內加入到實際的工作中去。(3)混凝土表面的處理程度會對加固的效果產生的影響。可以選擇使用鋼絲刷對混凝土的表面進行清理,除去灰塵以及混凝土碎屑,露出新鮮的混凝土面;使用砂輪機將表面完成打磨操作,并且除去剩下的混凝土粉末,在底層涂上一層粘結劑,涂抹之前需要先用丙酮將其清洗一遍。(4)涂底層膠。在混凝土基面干燥之后,對其涂上一層底膠,保證底膠能夠滲進混凝土表面的空隙當中,確保碳纖維和混凝土之間的結合緊密程度。一般在選擇面積時,需要保證使用標準量對厚度進行相應的控制,使用毛刷和滾筒把底部的膠均勻的覆抹在混凝土的表面,在涂抹操作結束之后,大致7天以后開展下一步操作。(5)粘貼CFRP材料。把CFRP根據之前設計好的尺寸進行裁剪,裁剪完成之后粘貼在樹脂的涂層之上,使用滾輪或者橡皮刮刀按著纖維自然方向用力進行推平,把當中的氣泡消除,保證碳纖維材料能夠完全融合在樹脂中,在一些連接部位,需要保證兼顧程度,因此需要多涂刷一些。除此之外,施工人員需要注意的是,在粘貼CFRP時,一定要將混凝土的基面擦洗干凈,粘結劑需要均勻的涂刷,粘貼的過程中配合滾輪進行來回的滾實,保證不會出現起鼓的現象。
2.2 CFRP材料運用在我國的橋梁加固工程中。我國真正開始使用CFRP材料在橋梁加固工程中,是從上個世紀90年代后期開始的。分析這些年的應用情況,可以發現CFRP材料用在橋梁工程的頻率越來越多。像南京機場路高架橋空心板的補強修復以及盧溝新橋的補強修復等等。所以,伴隨著碳纖維材料廣泛使用在橋梁結構加固工程上,我們需要更多的碳纖維材料加固理論支撐實際的操作。
3 CFRP材料在實際橋梁工程運用中存在的問題
因為我國使用這項技術發展的時間較短,不管是經驗或是數據理論都有待加強,這些客觀原因造成CFRP材料在橋梁工程中的應用還有各種問題需要解決,總結主要的問題有以下幾點:
3.1 CFRP的抗疲勞問題。特別是纖維薄布和砼組織界面的疲勞破壞與環境影響問題。現如今關于這項問題的研究在國際上還只是處于剛剛起步的階段,我國對于這項問題的研究也是近兩年開始入手操作。
3.2 CFRP材料的老化問題。CFRP材料在大氣下暴曬,或者受到了液體的浸泡和化學物質的侵蝕等等,會出現老化情況,這種老化會造成力學性能出現變化,因此研究出防止CFRP材料老化措施也是一項重點難點問題。
3.3 準則的確定。現如今我國在碳纖維材料加固修補工作中,沒有一整套統一的理論,以至于這項新的技術在推廣過程中遭遇到相對嚴重的問題。因為沒有統一的規章,各項理論都是零散存在,造成推廣過程中阻力十分明顯。
3.4 研制新型產品。因為碳纖維和玻璃纖維相比,延展性不強,有較強的脆性,所以需要研究出碳纖維和其他纖維材料混合的新型纖維材料,不但能夠增加組織結構的抗變形能力,提升其操作的延展性,而且因為其他纖維材料的成本不高,加固的成本也就可以明顯降低。
總而言之,碳纖維材料使用在橋梁工程應用中還存在著一系列的問題需要深入研究,將這些問題攻克后能夠在理論操作和實際工程中都有更加長遠的發展和改善。
4 CFRP材料在加固工程中的應用前景
和傳統的橋梁加固方式相比,CFRP材料加固橋梁操作中,施工更加的便利,而且適應性能更強,抗腐蝕能力好,基本上不會增加自身結構的重量,不會造成原組織結構的損壞。這些優良技術會給橋梁加固修補帶來巨大的變革,為橋梁加固工程開辟出更多更新的產業道路,保證橋梁加固技術能夠取得長遠的進步。另外,我國最近幾年地震頻發,震后粘貼碳纖維片材加固以及在震前就使用CFRP材料完成抗震性能的提升,能夠良好的抵御地震帶來的影響。伴隨著CFRP材料性價比的穩步提升,以及各項操作工藝的成熟,未來的橋梁加固建設中,CFRP材料使用的范圍將會越來越大。
5 結束語
我國碳纖維加固橋梁技術發展的時間還很短,但是其優勢是顯而易見的,未來橋梁加固工程中使用CFRP材料是歷史的必然需求。但是因為現如今我國的設計標準還不全面,所以,需要更加深入的研究此項技術,保證CFRP加固技術能夠為工程建設提供更大的支持。
參考文獻
我國經濟發展的持續繁榮帶來了公路建設業的迅猛發展,而橋梁設施是公路交通網中的關鍵組分,其質量的優劣在很大程度上決定著路橋設施運行壽命及安全。如今多數路橋工程建設中均暴露著樁基構筑過程中的缺陷問題,其中有不平衡下沉等情況,對此多采用的樁基加固工藝是微型樁固化過程。文章對橋梁工程施工中的樁基加固技術進行研究。
關鍵詞:
橋梁工程施工;樁基加固技術;公路交通;路橋建設;不平衡下沉
伴著經濟規模的擴大和經濟快速發展的需求,同時也由于汽車制造技術水平的提升,持續增多的重型貨車及私營運輸車輛給公路交通設施帶來了前所未有的壓力,其重點表現在汽車載荷超重、外形尺寸超大,由此給公路及橋梁建設造成了更為嚴格及更高水平的性能要求。本著充分保障公路運輸安全及滿足汽車駕駛舒適度的要求,特別需要將現有的路橋樁基實施固化過程。重點是那些運營時間很長,并且嚴重地暴露出多種隱患及病害的老舊橋梁,要側重地給予整體的加固與檢修,從而能切實保障重載汽車在駛過橋梁時的安全性能。在此,筆者重點探討了橋梁工程建設中樁基加固的工藝過程,且將微型樁基礎固化工藝作為施工例證,闡釋了樁基固化的作業流程。
1橋梁工程施工中易出現的質量缺陷
1.1立樁基礎下沉立樁基礎區域沉入的工程廢渣沒有完全清除干凈,沉渣層厚度過大,很可能導致立樁基礎下沉。在立樁基礎下沉過程還未造成頂部連續梁的斷裂時,此時,因為樁基的承壓能力不足以支撐上部梁體施加的重力負荷,故需要對樁基實施穩固化處理過程,從而抑制樁基連續沉陷趨勢。在此基礎上,還要上頂梁體使其完全復原到以前要求尺寸,完全消除因為樁基下沉引發出的施加于梁體本身的新生應力,以免出現梁體開裂事故,且有效保障工程的安全耐用。再有一種現象即為樁基起初設計結構不符合工程要求,在相同連續橫梁下部選用了相異的樁基礎結構,立樁基礎的失均衡下沉狀態極易導致施加于連續梁體的次生應力出現,而且可能在工程設計時將本施工區域地質巖體摩阻指數選取略大(選取規范中的最大數值),摩擦樁區段長度略短。
1.2施工中灌注樁易出現的問題在橋梁工程的施工作業中,采用灌注樁模式的樁基礎構建方式系跨水橋施工過程中最為常用的施工模式,因而其最易發生的工程質量缺陷重點體現在水泥結構松散、出現蜂窩、產生氣孔等不正常情況。在水泥灌注過程中立樁本體產生離析透氣現象,水泥本體內部出現松散氣眼、沙窩等不利情況。另外,立樁基礎松軟,沉淀層尺寸過大,樁基清孔不完全,軟淤泥沉降物被掩埋在水泥構架下部,立樁端部不緊密堅實,剛度差;澆筑水泥到立樁頂部時,承載力不夠,一些泥漿摻入或因為立樁頂部不堅實,進而導致立樁基礎構建質量達不到設計標準。在實施水泥澆筑環節中,產生導管漏水、阻管、坍落氣孔等異常情況以及水泥澆筑緩慢,致使起始澆筑水泥已發生初級凝固,因而其流動能力差,后續澆筑的水泥沖壞頂層而上長。澆筑過程中出現小部分區域塌壁現象,由此導致在兩個水泥層間混有泥渣雜料,甚至使整個樁由于混有泥渣而出現斷樁情況。
2微型樁固化工藝
橋梁施工作業中常用的微型樁是屬于一類直徑較小的鉆空型立柱樁,其特點是能夠完全滿足于橋梁工程施工作業中的樁基加固過程。利用此類微型樁的樁基加固工藝是采用地質類鉆探設備實施鉆孔作業。參照相異的工程地質結構,適合運用干式鉆孔或連續泥漿灌注護壁鉆孔兩種類型。如果運用連續式泥漿灌注鉆孔模式,待其鉆到預訂深度值時,再利用沖水方式進行鉆孔等清洗工作;如果運用干式鉆孔工藝,那就必須重復提鉆實施清孔過程。進行完清孔作業后,要馬上裝入設筋框架及灌漿引管。至于帶筋鋼籠應當參照擬定的不同用途而進行制作。當需用的孔眼直徑較大時,應選取鋼筋籠模式;在需要較小孔徑的孔眼時,選用單條鋼筋。在進行完上述作業程序后,實施壓力型灌漿過程。適宜先往孔內放入直徑為13厘米的碎石塊,爾后往鉆孔內澆筑均質水泥灰漿或混凝土砂漿,亦適合采用不往孔內投放碎石方式而單純地往孔中依托外界動力壓入方式澆灌混凝土砂漿。
3橋梁建設中微型樁加固施工工藝的特征
第一,采取微型樁加固工藝能夠促使構建成特定模式的、呈現網狀排列的微型樁模式,此類由數個微型樁構建成的作業模式,能夠非常有效地增強橋梁樁基礎的負荷功能,而且所有單樁都能同時負載施加于其的各類應力負載,且顯現出理想的固化作用。第二,橋梁施工中的微型樁樁基固化工藝能夠實現恰當的樁具排布作業,且工序過程比較簡便、技術比較先進,作業過程中所利用的操作器具短小精悍,故其作業過程成本投入較少,而且適用范圍廣,在多類地質結構中的路橋樁基固化過程中均適合應用。第三,橋梁施工中微型樁基固化工藝在具體工程運用中所獲得的固化效果極為明顯,實施的樁基固化工序結束后,所構建樁基結構的負荷性能更加強勢和優越。采用微型樁基固化工藝對橋梁項目建設工程的立樁基礎實施固化過程,能夠大幅度增強樁基的載荷性能,取得更為牢靠的固化質量。
4鉆孔灌注樁加固原理及處理方法
4.1優化持力層條件、增強樁的承載力在鉆孔灌注樁的施工作業環節中,樁底負荷、樁體表皮、土層移動均和樁基的負荷功能存在著極為密切的作用關系。而且要實現大幅度增強立樁的負荷功能,對其樁基的注漿過程即需要賦予超高的輸送壓能差,進而促使得漿料可以在振搗器附近區域將樁邊土層實施泥土下壓開裂、開裂縫隙滲氮、裂縫填充澆筑、樁邊土層壓實、樁土固結的過程,以便將樁基附近的松散的礫石、土壤顆粒都通過該方法膠結成為一片高強度的泥土,從而在提高樁基附近承載層自身的力學性能和物理性能的同時,也有效地提升了灌注樁的承重能力,保證了樁基的加固質量。
4.2增加樁側摩阻力鉆孔灌注樁以及灌注樁底部這兩者之間所存在的差距,就是下樁側模阻力大小的首要因素;裝擋泥樁通過與樁體周圍的土層結合,有效地降低了摩擦系數,同時也降低了樁側的摩擦阻力。樁底的高壓注漿以及漿液都是沿著樁土與樁體界面,不斷進行擴散、填料,水泥綜合影響等因素來置換并且填補兩者之間的空白,使得樁側的摩阻力有了極大的提升;漿料水平滲入到樁側土之后,也能夠起到極好的直徑樁效應,極為有效地提升了樁體地層的應力效應以及荷載的傳遞特性。
4.3壓漿參數的選取灌漿參數中主要包括水灰比、注漿壓力、注漿壓力終止等。在進行樁基施工的過程中,必須要結合以往的施工經驗來進行參數的預設,之后再根據該預設參數設置,進行樁測試工作,樁測試全部完成之后,其數據都必要達到建造之初所設計的強度,并進行靜載試驗,最后測試各項參數。嚴格按照規范要求,進行水泥凈漿配合比設計,確定理論配合比,并進行相關的檢驗。泌水率最大不得超過3%,拌合后3h的泌水率宜控制在2%,24h后泌水應全部被漿吸收。水泥漿液從拌制到使用的最長時間,應通過試驗來確定,一般不得超過2~3h。
5運用微型樁固化工藝加固橋梁樁基結構時應關注的問題
在橋梁工程建設過程中,運用微型樁固化基礎工藝實施樁基固化作業時,因為現時橋梁結構在以前較長時間服役過程中已出現了很多質量缺陷,因而在針對其實施固化工序過程時,應著重考量的關鍵事項必然是:怎樣運用橋體樁基固化工藝來改善橋梁設施的總體品質及車輛運行承載功能。在此基礎上,當運用微型樁固化工藝對路橋項目建設過程中的橋梁樁基實施固化作業時,即應充分關注如下四個關鍵事項:第一,在開始實施整體樁基固化工序作業之前,有關工程質量監督管理者應當仔細審查本工程項目的施工圖紙,且完整交付給施工單位其所擬定的施工工藝方案,實施技術交底工作。第二,應切實保障在實施樁基固化工序過程中所用各種工程材料的質量和性能指標完全達到規定要求。第三,必須嚴格控制施工作業質量,把好工程材料的購入和驗收關,對實施固化工藝作業過程中應展開對整個施工流程的監控,真正使施工作業過程達到工程建設標準要求。第四,應切實做好橋梁土建工程施工作業質量的監控工作,掌控好水泥配制的各種組分所占比例,確保澆注水泥施工過程的人機操作和維護工序能夠安全進行且質量達標,保證工程建設材料的性能指標和內在質量,從而圓滿實現整個路橋項目建設按施工質量要求順利施工。
6結語
總之,橋梁工程樁基固化工藝是一種利用廣泛、效果優良、操作簡便的公路橋梁樁基加固工藝,其固化工序實施的效果好壞是決定樁基固化質量及路橋運營性能的瓶頸性因素。在公路橋梁項目的施工作業進程中,出于全面保障橋梁項目建設過程中達到樁基穩固的目的,確保工程設施的安全性,務必在整體分析各種相關質量因素的基礎上,慎重選擇科學、恰當的樁基固化工藝方案,以便實現優質的樁基質量,而且須大幅度增強橋梁的荷載功能,最后實現完善橋梁運營質量的目的。
參考文獻
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關鍵字:橋梁;體外預應力;加固;技術
1 體外預應力的概念及優點
1.1 體外預應力的概念
體外預應力,就是把預應力索放在梁的主體結構之外,只通過兩端的錨固以及梁中的轉向裝置與梁體相連。體外預應力技術是后張預應力體系的重要分支, 它與體內預應力即傳統的布置于混凝土截面內的有粘結或無粘結預應力技術相對應。采用體外預應力技術加固混凝土結構時體外預應力束一般采用折線形按在梁的跨中部分,體外預應力束布置在腹板下緣,在離支座(1/3~1/4)L 處,體外預應力束向上彎起,錨固在梁的兩端。
1.2 體外預應力加固技術的優點
1)施工簡單,快速,在施工過程中,無需封鎖交通,原結構仍可使用,減少交通壓力。
2)運用體外預應力加固時,無需改變截面大小,不會增加結構自重,使得荷載增加。
3)由于預應力筋與混凝土截面分離,提高了混凝土的質量和耐久性,這樣便于對混泥土的加固和維修。
4)預應力束基本不占用結構空間,不會因為預留孔的存在而降低結構的承載能力,也避免降低結構的使用功能。
5)體外預應力束在工廠定制,質量有保證。體外預應力是后張預應力體系的重要分支之一,由于無需后澆混凝土,可避免由此帶來的預應力損失。
2 加固機理和常用方法
體外預應力加固的施力工具通常采用粗鋼筋、鋼絞線、高強鋼絲等材料,其機理現以橋梁為例來說,在體外對橋梁上部結構施加預應力,以預應力產生的反彎矩部分抵消外荷載產生的內力,從而達到改善橋梁使用性能并提高承載能力的目的.如圖一
圖一(a)未加固前
圖一(b)體外預應力加固后
3 體外預應力加固常用方法
根據施加預應力的方式不同, 橋梁體外預應力加固的常用方法有:橫向收緊張拉法、縱向張拉法、豎向張拉法等。
3.1 橫向收緊張拉法
梁的兩端間隙很小時,一般采用橫向收緊張拉法。此法是在梁的下緣對稱梁中線安裝預應力筋, 在距梁端適當距離處彎起并通過支點錨于梁端的錨固鋼板上, 錨固鋼板呈U形套在梁端的下翼緣上。水平段的預應力筋用撐棍分成若干段, 兩端的撐棍還起到支點的作用。在每段中點用拉緊螺栓將兩對稱筋收緊,拉桿即產生預應力。
3.2 縱向張拉法
縱向張拉法是沿預應力筋的軸線施加預應力的方法。預應力筋沿梁底布置,到梁的兩端設導向塊處彎起,錨固于梁的腹板或頂板上,再沿梁底或梁頂進行縱向張拉,以減小梁端的剪力。縱向張拉錨固構造主要有兩種,梁頂錨固和腹板錨固。體外預應力筋張拉方法與其構造形式有關,張拉位置可以在梁頂沿斜筋方向張拉,亦可在梁底沿水平方向張拉。其張拉程序與預制混凝土梁的相同。
3.3 豎向張拉法
當采用縱向張拉法不便施工時,可采用豎向張拉法。此法采用在梁肋兩側對稱布置預應力筋,一般在梁端肋側錨固,在預應力筋中部豎直向上張拉,在梁肋底部用小橫梁固定預應力。橫梁的作用在于固定豎向張拉產生的鋼筋預應力,根據具體情況,橫梁可以設計成錨固于梁肋上不能滑動預應力筋的固定支點或可以在梁底活動的活動支點。
4 體外預應力加固施工工藝
在該橋加固措施中,施加體外預應力是難點,也是關鍵點,且體外預應力施工質量的好壞直接影響到全橋的加固效果。體外預應力施工工藝主要流程為: 施工方案編制施工機具準備轉向器安裝體外索穿索穿入限位裝置安裝錨頭單根張拉體外索防松裝置及保護罩的安裝保護罩及錨頭內灌注防腐油脂防護。
5 工程實例
某連續剛構橋梁建于 80 年代由于養護不當, 汽車超載等因素,下緣混凝土破損,部分混凝土脫落,已出現縱向貫通裂縫,主鋼筋已嚴重銹蝕。隨著交通量的增長,橋面已出現下沉,偏差原來橋面設計標高。為了保證不長期中斷交通經過研究分析,采用體外預應力的方法對橋梁進行加固。加固方案如圖二
圖二體外臨時預應力索示意圖
5.1 恢復橋面設計標高
恢復橋面高程就是通過體外預應力作用橋跨跨中,給橋面一個向上的作用力,使得橋梁跨中應受力反彈復位,抵消或減小橋面下沉撓度,使得橋面恢復到原來的設計標高。通過采用臨時橫向鋼桁架體外預應力索來恢復橋面標高。當首先采用橫向排架支撐、體外預應力索對橋梁標高臨時實施校正,即在病害橋梁體外、跨中截面的下側和支點截面的上側架設橫向預應力轉向桁架,通過這個臨時措施,把需使得橋面抬高的力轉接給橋墩,方便高效,通過調整預應力的大小,
逐步把橋面抬高到原來設計標高。
5.2 截面裂縫修補
由于交通量的增長和偶然荷載的撞擊,使得橋截面出現裂縫。由于剛橋跨中下撓較大,橋面裂縫出現在墩頂范圍內,而在跨中裂縫則出現在梁的底板、腹板及翼板上。采用高強度粘接劑,對裂縫實施灌漿封閉,而后再利為保證裂縫普查精確,使用專門的檢查儀器(25 倍讀數顯微鏡)進行裂縫普查,然后封閉所有大于 0.3mm 的裂縫,插入壓漿嘴將高分子材料壓入并填充裂縫。對于 L/4 處的腹板斜裂縫,還應當采用鋼板進行加強。如圖三
圖三鋼板加固
5.3 轉向結構施工
由于在梁內施加體外預應力鋼索,為減少對原橋的破壞,即根據加固設計要求確定體外預應力索固定點, 以滿足受力要求并確保施工質量,鋼結構形成骨架后,將用兩鋼板將鋼制構件之間澆筑C50鋼纖維混凝土填實。同時遵照“墩頂靠上,轉向貼底”為原則,將轉向鋼管經過試安定位,所有鐵件外露部分需作環氧樹脂防腐。
5.4 加固效果分析
由實踐和數據證明(如圖四,時間-位移表),體外預應力是一種有效的加固技術,效果明顯,同時還具有良好的防腐性及抗疲勞抗裂性。體外預應力受力圖式安全可靠,并且在后期管理中易檢查和更換,方便維修及調整索力。體外預應力能夠較大幅度地提高舊橋承載能力,同時施工時可不中斷交通或短時間限制交通。施工時所需的人力物力少、工期短,經濟效益明顯,不影響對結構物損傷小,不影響凈空和標高,是一種理想的加固方法。
圖四時間 - 位移圖
6結束語
1、體外預應力加固法是一種主動加固法,能較大幅度的提高構件的承受能力,在加固方法選擇過程中,宜優先考慮。
2、對橋梁上部結構施加體外預應力,以預加力產生的反彎矩抵消部分承載能力的作用。體外預應力用于橋梁的維修和加固,具有施工方便、工期短、投資少、效果明顯等特點,且可在不中斷交通的情況下實施,對結構的損失也小。
3、體外預應力結構的 最主要力學性能特點是:體外預應力索對截面的偏心距會隨著構件彎曲下撓而減少,從而減少了預應力的作用。
4、體外預應力混凝土結構特別是鋼索可以更換的體外預應力結構,其對錨具有巨大的依賴性,一旦錨具組件出現問題,其后果將是災難性的。因此,體外預應力錨具組件必須能提供比一般體內預應力索要承受體內預應力索更不利的動載及由此產生的疲勞問題。
5、由于體外預應力索暴露在外,預應力索的反腐十分重要,它關系到結構的安全性及可靠度;同時也方便了對其進行檢測,并且在有些情況下還可以更換,從而保證了體外索的防腐能力,這也正是體外預應力技術的優勢之一。
參考文獻:
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【關鍵詞】舊橋維修加固工藝研究
中圖分類號: K928 文獻標識碼: A
一、概述
浪溪河大橋位于國道220線濟南平陰縣境內,橋梁全長236.10m,中心樁號為K69+057.1。橋面寬度為凈-13m+2×1m人行道,設1%的雙向橫坡。橋梁上部構造為凈跨徑5×40m的鋼筋混凝土鋼架拱、矢跨比為1/8,橫向布置5片拱片,拱片籍以橫系梁、微彎板及水泥混凝土橋面鋪裝連成整體;下部構造為雙排孔灌注樁基礎,橋梁設計荷載為汽-20級,掛-100。
主要病害是:橋面鋪裝和微彎板破損嚴重,拱梁局部砼破損并出現許多裂縫,橫系梁局部砼脫落漏筋,橋欄桿砼局部破損等。
二、維修加固的主要內容及規模
1.維修加固主要內容
拆除原橋面、拆除微彎板,更換為整體現澆聚丙烯纖維混凝土橋面板,瀝青混凝土橋面鋪裝;采用粘貼鋼板帶法對空腹上弦桿和實腹板進行加固補強,對拱片的大小接點進行加固,鋼板外表面層均勻涂抹防銹漆對鋼板進行防護;采用植筋掛網,澆注聚丙烯纖維混凝土加固技術,采用增大截面法,對橫系梁橫截面進行加固改造,加強橫系梁的截面強度;采用灌漿法和涂抹法用環氧膠泥對混凝土裂縫進行封閉處治;對構件混凝土表面缺陷,采用107砂漿法進行修補處理。
2、施工程序及方法
2.1橋面系及微彎板拆除
根據該橋特點,確立該橋橋面系及微彎板的拆除順序,拆除時嚴格按照設計圖紙及規范進行施工。欄桿、瀝青鋪裝及鋼筋混凝土鋪裝的拆除順序應從拱頂向拱腳方向橫向對稱拆除。
2.2.混凝土表面缺陷處理
混凝土酥松較淺處的修補:首先將缺損部分表面劣質混凝土鑿除,直至露出新鮮、密實混凝土,剔除修補結合面表面浮灰,修補結合面應鑿平、整齊,用摻有水泥用量3%的RI-103型阻銹劑的525#硅酸鹽水泥純漿涂刷在鋼筋修補結合面,再用高壓射水技術清洗修補結合面,飽水24小時后,用紗布吸干自由水,在保持濕潤的條件下,涂刷兩層107凈漿,并立即攤鋪自由水泥砂漿,用力壓平抹光,30分鐘后2次抹面,覆蓋麻袋保濕養護14天。混凝土酥松區較深處與孔洞的修補:對孔洞及深度超過6cm的酥松區,首先將酥松劣質混凝土鑿除,其周邊鑿成規則的多邊形,用高壓射流清洗開鑿表面,飽水24小時,在無自由水的情況下,涂刷二層107凈漿后,立即立模澆注107細石混凝土并震搗密實,終凝后及時拆除模,覆蓋保濕養護14天后,在修補區的外露表面無塵、無自由水且濕潤的條件下,用107凈漿在縱橫向分別涂刷二遍107砂漿隨攪拌隨用,拌合在30-40分鐘內用完,每次拌合量根據修補量與施工進度而定。
2.3混凝土構件裂縫封閉處治
對所有擬處理的裂縫沿縫鑿成深2-4mm,寬4-6mm的V形槽,剔除縫口表面的松散雜物,沿縫長范圍內用丙酮進行洗刷、擦清表面。等縫處理后,齊縫用環氧膠泥封縫并埋設、粘帖灌漿嘴,灌漿嘴的間距沿縫長依縫的寬窄以15―30cm左右為宜。待密封材料固化后,沿縫涂抹一層肥皂水,并從灌漿嘴中通入氣壓為0.2mpa的壓縮空氣,檢查縫的密封效果,對漏氣部位應進行修補處理。接通管道-將配制好的膠漿注入灌漿罐-打開儲氣瓶閥門,調節壓力-打開灌漿罐通向灌漿口的閥門進行灌注-待相鄰嘴冒出漿時關閉灌注,依次壓灌至最后一個貼嘴冒漿,并用木塞塞緊,保持衡壓繼續壓灌,當吸漿率小于0.1L/min時,再續灌5-10min后即可停止灌注。灌漿后待縫內漿液初凝而不外流時,可拆除灌漿嘴,用環氧膠泥對灌漿孔進行封口抹平,進行灌漿封閉的縫要進行抽樣開孔檢查,以保證灌漿封閉質量。
2.4粘貼鋼板施工
首先對粘鋼板區進行放樣,用磨光機清除表面浮漿和松散物,按設計位置和尺寸鉆孔埋設膨脹螺栓,用丙酮清洗膨帳螺栓打入孔內緊固后松下螺母。
將鋼板螺栓位置放樣鉆孔后,用磨光機將粘貼面打磨出45度格紋,用丙酮清洗混凝土表面和鋼板粘貼面后,再在混凝土表面涂一層薄而勻的粘結膠在鋼板表面均勻抹一層結構膠,厚度2mm左右,隨機將鋼板貼在混凝土面上,立即加壓成型,使多余的膠擠出,達到粘貼密實。緊固螺母進行錨固加壓,壓加以不小于0.1 MPa 為宜,為了防止鋼板銹蝕及美觀的要求,涂抹防銹漆進行防護。
2.5橫系梁加固施工
用索具將槽鋼固定在拱肋的下面,將底模板根據設計高程控制并固定在槽鋼上面。鋼筋骨架綁扎應在以搭設的系梁底模板上進行,保證鋼筋保護層厚度。 根據設計尺寸,將側模一端與拱肋靠緊,側模底端與底模用螺絲固定緊密,支立加固后的模板保證不變形、不漏漿,模板經監理工程師驗收合格后,方可進行混凝的澆注施工。 澆筑前先檢查施工配合比,澆注過程中,混凝土振搗一定要密實,每一批同時澆注的橫系梁,制作3組試件,標養28天,拆模后及時覆蓋養護,確保構件濕度。
2.6整體現澆橋面板及懸臂板
整體現澆橋面板及懸臂板時,按施工現場實際情況計進以順橋向中線化分每孔分兩次澆注,主要施工工藝流程為:底板制做―底板定位加固―鋼筋綁扎―支立側模板―澆注聚丙烯纖維混凝土―養生保濕―拆卸底模板。
2.6.1支立橋面板的底模板: 根據設計高程,精調索具上端,使底模板的高程與底面板高度完全相同,將木條鑲嵌緊密,使底模板緊密固定在兩拱肋之間。支立懸臂板底模板:用索具將底模板兩端固定住,根據設計高程調整索具的上端,使底模板的高程與懸臂板底板高度相同,用抱卡將模板內側與拱肋卡緊,使底模板與邊側拱肋形成一個整體。
2.6.2橋面板鋼筋加工制作和綁扎橋面板底模模板架設、調整、固定工作結束以后,清理表面雜物、浮塵后,涂抹脫模劑,按設計圖紙要求進行鋼筋的布置和綁扎工作,并預留搭接鋼筋。經自檢合格后,報監理工程師驗收。
2.6.3澆注橋面板混凝土,澆注前全面檢查準備工作是否充足,澆注時嚴格按照設計配合比控制各種材料數量及各種添加劑數量,振搗密實,杜絕過振或漏振現象,澆注順序由每孔的兩端向跨中進行,在跨中合攏,在澆注過程中,隨機制作試件三組,標養28天,做好該段橋面板質量檢驗依據,澆注混凝土工作結束后,及時作好覆蓋保濕養護工作。
2.7預制安裝6m腹孔實心板
工藝流程為模板制作―原材料試驗―制作底模―鋼筋骨架加工制作―綁扎鋼筋―支立側模板―拌合澆注振搗―覆蓋保溫養護―運輸安裝,在各分項施工過程中,嚴格按照報驗程序,報監理驗收同意后,方可進行下道工序的施工。
關鍵詞:橋梁工程;施工;樁基加固技術;分析研究
1引言
目前城市在發展的過程中,對于道路建設的需求量變得越來越大,在進行橋梁工程建設的過程中,對于工程的穩固性和耐久性也變得越來越重視。因為橋梁工程的施工是一項非常復雜的項目,在進行建設的過程中,涉及的內容也比較多,需要應用的技術類型也比較多,一旦出現問題就會影響工程的施工建設,而且會影響到工程的使用。我國在進行橋梁工程施工的過程中,還是存在一定的問題,需要對這些問題進行深入的分析,并且采取有效的措施來解決這些問題[1]。
2橋梁工程樁基施工特點
我國在進行橋梁工程建設的過程中,建設數量正在不斷的增多,如果在進行樁基施工的過程中存在質量問題,不僅會影響工程使用過程中的穩定性和安全性,而且會帶來嚴重的經濟損失,還會影響后續的各項施工行為,會導致整體工程建設質量降低,甚至會影響工程的運營。要想保證橋梁樁基施工技術能夠順利地完成,在應用的過程中應該對樁基施工技術的特點進行深入的了解,并且根據實際建設情況,選用相應的施工技術,才能提高建設質量[2]。在進行橋梁工程樁基施工的過程中,涉及的內容比較多,需要保證材料的選擇符合建設要求,而且要做好工程的地質勘測工作,設計人員和施工人員需要熟練地掌握施工過程中的一些專業知識點,并且對工程建設過程中制定的施工規范和要求進行嚴格的遵守,才能保證施工安全,避免在進行建設的過程中存在安全隱患,防止安全事故的發生。在進行樁基施工的過程中,需要對出裝機設備的承載力進行合理的設計,因為在工程使用的過程中,如果發生了地震災害或者是洪澇災害情況,工程需要具備相應的承載力,才能減少人員傷亡和經濟損失情況[3]。樁基施工是工程建設過程中的一個重要項目,需要耗費大量的人力物力資源,因此在進行施工的過程中,應該充分考慮到材料的性價比,并且對施工過程中的全部造價進行優化和控制,才能提高質量。在進行樁基施工的過程中類型比較多,不同類型的樁基需要選用不同的施工技術,在施工之前需要根據樁基類型來制定一個科學合理的設計方案,并且對設計方案進行審核,才能保證施工范圍和施工工藝的應用更加準確。還需要制定一個科學合理的施工方案,對施工過程中可能存在的各項問題進行預測。在進行橋梁工程樁基施工技術應用時,需要保證各個環節的施工質量,因為這項技術一旦出現問題,就會影響到各項施工行為,因此需要對施工過程中的一些影響因素進行有效的控制,才能提高總體建設質量[4]。
3我國橋梁工程施工現狀
3.1立樁基礎出現下沉問題
我國某一工程在進行立樁施工時,需要對施工中的一些細節問題提高重視程度,在進行施工現場檢查的過程中,應該對一些灰塵和殘渣進行及時的處理,因為雜質過多會影響立樁基礎的建設,從而導致下沉現象發生。如果立樁基礎下沉不明顯,就不會導致橋梁出現斷裂現象,需要及時地對下沉現象進行補救,避免因為下沉過多導致橋梁自身的承載能力下降,從而出現斷裂的現象。在進行橋梁工程維修的過程中,技術人員需要按照原有的橋梁尺寸進行設計,并且進行修復作業,才能符合樁基的結構設計,防止工程在后期使用的過程中出現斷裂的情況。在進行樁基結構選擇的過程中,如果沒有統一規格,結構設計就會存在一定的問題,會導致結構失衡,進而導致下沉現象產生[5]。
3.2灌注樁存在問題
在進行橋梁工程施工的過程中,會靠近水源環境,需要采用灌注樁施工技術來進行施工,才能提高橋梁工程施工的安全性。在進行施工的過程中,灌注水泥作業容易出現質量問題,例如在進行灌注之后,需要對模板進行拆除,如果結構過于松懈或者是出現了異常都會對材料的質量產生一定的影響,這些問題都會導致橋梁工程建設過程中出現安全事故,如果不能對這些問題進行及時的處理,就會降低工程的使用期限,還會影響結構自身的穩定性。在進行澆筑作業的過程中,如果導管材料存在漏水現象或者是出現了堵塞問題,都會影響澆筑速度,在使用的過程中甚至會沖壞頂層,導致樁體存在雜質,會影響整體工程的施工[6]。
4橋梁工程施工中樁基加固技術的具體應用
4.1鉆孔灌注樁施工技術
在進行橋梁工程施工的過程中,應用鉆孔灌注樁施工技術,需要對孔洞進行保護,最好的保護方法是添加護壁。在實際建設過程中,需要根據工程的具體要求,對護壁的厚度和直徑進行確定,并且對護筒的掩埋深度進行計算,才能保證護筒在應用的過程中更加的穩定,需要在掩埋作業的同時進行護筒的固定。在進行成孔作業的過程中,需要使用回轉鉆機設備,在作業之前需要根據實際建設地點的條件,進行探測工作和相關的實驗,才能提高施工質量[7]。在進行鋼筋籠材料制作的過程中,對技術的要求比較嚴高,需要選用合適的制造材料,并且由設計人員來進行設計圖紙的制作,需要嚴格地按照制作要求來進行各項施工。首先要用吊車將材料放在實現選擇好的位置,在施工過程中應該一次完成,避免出現返工。混凝土材料的制作應該在施工現場,需要根據實際建設地點的條件,對結構的凝結時間進行計算,并且嚴格按照材料的配置比進行材料的制作,確保制作出來的混凝土材料能夠達到使用的要求。在進行混凝土灌注作業之前,需要對成孔狀態進行檢查,確保孔洞能夠滿足建設要求。
4.2微型加固樁基施工技術
在進行橋梁工程施工的過程中,還需要應用微型加固樁基施工技術,就是使用一種直徑比較小的穿孔機設備進行樁基的灌注,在施工的過程中,需要對設備進行選擇,并且嚴格地按照施工標準來進行各項操作,需要對鉆孔的位置和深度進行確定。在鉆孔的過程中還需要將雜質進行清理,清理之后需要進行清洗作業,才能進行后續的各項施工,在清洗作業之后需要填充鋼筋材料和填充物。如果空間比較大的話可以使用鋼筋籠材料進行填充,在完成作業之后需要進行灌漿施工,就是將碎石等材料放在直徑比較小的孔洞中,并且進行水泥砂漿的灌注,需要根據孔洞的大小選用不同材質的混合物進行填充。
4.3后壓漿施工技術
后壓漿施工技術,已經廣泛應用到橋梁工程的施工過程中,這項技術是利用三根灌注樁的融合進行具體的作業。首先需要對灌注樁進行固定,并且對樁體的長度進行檢查,在實驗過程中,應該對管道進行清理,如果管道存在問題就要立刻進行解決,確保管道材料在使用過程中不會存在問題之后,需要進行壓漿作業。在作業過程中需要對循環流動的時間進行嚴格的把控,并且對水泥漿和土層進行均勻地擴散,在各項作業完成之后需要對施工質量進行檢查,而且要保證作業質量符合國家標準和相關部門的指標,在檢驗完成之后需要進行質檢報告的填寫。
4.4其他施工加固技術
在進行橋梁工程施工的過程中,還需要對樁基加固施工作業之后的各項問題進行處理,如果樁基存在縫隙,就要及時地進行灌注和填充作業,才能保證施工材料的密度符合建設要求,在施工過程中可以適當地注入減水劑材料,才能對鋼筋材料進行固定。
【關鍵詞】 橋梁 碳纖維布 加固
碳纖維布加固修補結構技術是一種新型的加固技術,主要用于對鋼筋混凝土及素混凝土結構進行加固修補混凝土結構的加固與修補工程。
1 碳纖維布的特點
(1)材料質輕高強:抗拉強度3200~3800MPa,為同截面鋼材的10倍以上,比重2.0~3.0g/cm3,單層厚度0.15~0.2mm,用粘結劑將它與結構物粘貼后形成一體,厚度僅為2mm左右,基本上不增加構件截面,而結構物自重的增加幾乎可以忽略,能可靠地保證與原鋼筋混凝土構件共同工作,獲得優異的補強效果;適用面廣,廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結構類型、結構形狀的加固修復和抗震加固及節點的結構加固。
(2)施工便捷:占用場地少,不需大型機具,沒有濕作業,無需動火,無需現場固定設施,施工工效高。
(3)高耐久性:不會生銹,非常適合高酸、堿、鹽及大氣腐蝕環境中使用,還具有抗疲勞強度高,耐磨損、抗老化等優點。
2 加固原理
加固原理:將碳纖維布,采用高性能的碳纖維配套樹脂浸漬膠粘結于混凝土構件的表面,利用碳纖維材料良好的抗拉強度,達到增強構件承載能力及強度的目的。下面對碳纖維復合材料和粘結材料進行重點介紹:
2.1 碳纖維復合材料
碳纖維復合材料通常有纖維合基體組成。加固砼結構用的纖維材料目前主要有三種:玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維。碳纖維復合材料的力學特點是其應力應變量完全線彈性,不存在屈服點或塑性區。由于碳纖維材料具有高強、輕質、耐腐蝕、耐疲勞等優異物理力學性能,以及現場施工便捷,所以是舊橋加固補強的理想材料。
加固砼構件所用的碳纖維布,是由碳纖維長絲經變制而成制成的柔軟片材。目前可用于舊橋結構加固的碳纖維有單向碳纖維布、單向碳纖維交織布、雙向碳纖維交織布及單項壓層材料等,可根據不同的結構部位和受力特性與方向等,選擇相應的碳纖維布進行加固。
2.2 粘結材料
粘結材料是性能保證碳纖維布與砼共同工作的關鍵,也是兩者之間傳力途徑的薄弱環節。因此,粘結材料應有足夠的剛度與強度保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞,同時應有足夠的韌性,不會因混凝土開裂導致脆性粘結破壞。此外,由于舊橋加固均在野外,所以粘結材料還應能在一般氣候條件下固化,且固化時間合適(一般保證有3h左右),具有適宜的流動性和粘度,固化收縮率小。
粘結材料是既能將連續纖維狀的碳纖維結合在一起,同時又能與混凝土表面粘合的系列粘結材料。它主要包括三類材料:底層涂料、整平材料和浸漬樹脂。
底層涂料(底涂膠)在處理好的混凝土表面上,涂一層很薄的底層膠,既可以浸入混凝土表面,強化混凝土表面強度,又可以改進膠結性能,從而使混凝土與碳纖維布之間的粘結性得以提高。因此要求底涂料膠必須具有很低的粘度,以及與混凝土間良好的粘結性能,以便于涂刷在混凝土表面后,膠粘劑能滲入混凝土結構中。為保證性能,應盡量避免使用溶劑型膠。
整平材料(找平膠)碳纖維布只有與所加固補強的混凝土表面緊密接觸,才能產生良好的補強效果。但混凝土表面的銳利突起物、錯位和轉角部位等都可能使碳纖維布產生損傷,并引強度降低。混凝土的底層涂料至觸干燥后,必須用找平膠進行找平,同時將矩形斷面直角打磨后補成圓弧狀。
找平膠應具有優良的力學性能,以及良好的施工性能與觸變性能。在施工過程中,找平膠應易于操作,且不隨時間的延長出現明顯的變形,同時應防止膠的滴掛。一般的普通環氧樹脂的粘結強度和強韌性都達不到找平膠的要求,不應調配使用。
浸漬樹脂(粘結主膠)浸漬樹脂在粘結材料中起著至關重要的作用,它連接底膠與碳纖維布。它的粘度應控制在一定的范圍,有利于浸漬樹脂順利地將碳纖維布粘附于混凝土表面,經過碾壓,使浸漬樹脂很容易浸透碳纖維布,形成一個復合性整體,共同抵抗外力作用。
浸漬樹脂不僅應具有良好的滲透性以利于浸透碳纖維布,同時還應具有一定的初粘力,防止粘結的碳纖維布塌落而形成空洞或空隙。并且本身應具有良好的觸變性,易于施工且不會發生明顯的滴淌現象。另外,膠粘劑與碳纖維的相如性和粘結力必須極好,才能滿足纖維布和混凝土形成預定的復合材料。
防護材料(罩面膠)罩面膠是為了施工表面美觀和保護碳纖維布。只要求材料能涂覆在碳纖維布表面,并不脫層,不掉落,能長期在冷熱干燥的空氣中穩定,防止復合材料被紫外線直接照射。
膠與膠的相容性 用碳纖維布加固補強的施工過程中,膠是一層一層疊加上去復合而成的,與砼直接接觸的只有底涂膠、找平膠,而粘結主膠、找平膠、碳纖維布和罩面膠相連;因此不同膠之間的相容性粘結性應予以充分的考慮。
3 加固受力特點分析
與傳統的其它加固方法相比,采用碳纖維布加固舊橋能最小程度的改變原有結構的應力分布,保證在設計荷載范圍內與原結構共同受力。
將抗拉性能優良的碳纖維布粘貼到梁體地面或箱梁內壁上,使其與原結構一起受力,及碳纖維布可以與原結構內部的鋼筋一道共同承受拉力,以提高舊橋的承載力。
沿橋梁的主拉應力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布,兩端分別設置錨固端,據此可約束混凝土裂縫、防止裂縫再擴展,從而達到提高構件抗彎剛度、減少構件撓度、改善梁體受力狀態的目的。
碳纖維布加固混凝土構件,在提高其受彎承載力的同時還可能影響受彎構件的破壞形態。當碳纖維布用量過多時,構件的破壞形態將由碳纖維被拉斷引起的破壞轉變為混凝土突然被壓碎的破壞。與此同時,由于碳纖維為完全彈性的材料,它與鋼筋的共同工作會減弱鋼筋塑性性能對構件延性的影響。碳纖維布用量過多,構件延性將有所降低,因此,碳纖維布用于鋼筋混凝土梁式橋的加固補強時,應根據實際情況合理使用。
試驗研究證實,碳纖維布能夠提高混凝土梁抗剪承載力,其作用機理與箍筋類似,同時還能明顯改善構件的變形性能,增強構件的變形能力。
碳纖維布與混凝土基層界面,可分為兩個界面區,即混凝土基層與粘結樹脂界面區、粘結樹脂與碳纖維布界面區。粘結性能的本質是接觸面間的相互作用,宏觀上表現為液態聚合物浸潤表面后形成的機械鎖結,微觀上表現為分子擴散后相互纏結作用,或化學鍵作用,或靜電吸引作用,或其符合作用。
4 碳纖維布加固舊橋特點
(1)不增加永久作用及斷面尺寸;(2)可適應不同構件形狀,成型很方便;(3)施工簡便;(4)采用碳纖維布加固補強,對原結構不產生新的損傷;(5)能有效地封閉混凝土的裂縫;(6)碳纖維布(片)具有優良的耐化學腐蝕性;(7)不影響結構的外觀。
5 碳纖維布加固設計計算要點
由于碳纖維布加固后在最后破壞時的突然性(拉斷或剝離等脆性破壞),其承載力極限狀態不能按普通鋼筋混凝土的定義,一般應按碳纖維抗拉強度的2/3進行抗彎承載力計算。
采用碳纖維布加固舊橋,目前一般的計算方法是將碳纖維布按照一定的標準(例如強度或允許應力)近似換算成一定用量的鋼筋,然后按照傳統的鋼筋混凝土受力分析模型進行理論分析。雖然是近似計算方法,但理論分析結果與實驗數據吻合得很好,因此在一般情況下是適用的。
6 施工工藝
(1)施工準備。擬定施工方案和施工計劃,應對所使用的碳纖維片材、配套樹脂、機具等作好施工前的準備工作。
(2)基面處理。1)混凝土表面的劣化層(如浮漿、風化層等)要用砂輪機進行清除和打磨,露出混凝土結構層;2)基面錯位與突出部分要磨平,轉角部位要進行倒角處理;3)裂縫部分按設計要求對裂縫進行灌縫或封閉處理。
(3)基面的清洗。1)先用鋼絲刷將表面松散浮渣刷去,然后用壓縮空氣除去粉塵;2)用丙酮或無水酒精擦試表面,也可以用清水沖洗,但必須保證其充分干燥后才能進行下道工序的施工。
(4)涂刷底膠。1)按比例準確配置好底膠并攪拌均勻,注意一次調和量應在可使用時間內完成,超過時間的絕對不能使用,以確保粘結質量;2)用滾筒或刷子均勻地涂抹在基面上,注意直接均勻涂抹,自然風干。如在冬季施工時膠的粘結都較高,不能涂的太厚;3)底膠硬化后,使表面有凸起部分時,要用磨光機或砂紙打光;4)待底膠指觸干燥后,進入下道工序。
(5)粘貼面的修補。1)若發現粘貼面上有凹入部位,應用找平膠進行修補,保證粘貼面的平整,以確保加固效果;2)待找平膠指觸干燥后進入下一道工序。
(6)粘貼碳纖維布。1)在待粘貼面上劃出各層位置;2)依設計尺寸裁剪碳纖維布,應根據現場施工經驗和作業空間確定下料長度,若需要進行接長時,接頭的長度應根據實際情況而定,一般不得小于15cm;3)下料數量應以當天能用完為準;4)粘貼碳纖維布時,應依設計位置由上而下,由左至右有秩序地粘貼,并以滾筒壓擠貼片,是碳纖維布與浸漬樹脂充分結合,同時以壓板去除氣體;5)即時觀察貼片是否密實,若發現有間隙或氣泡時,應及時處理。
(7)罩面防護處理。1)粘貼完碳纖維布后,即時在其表面再制衡均勻涂抹一層浸脂樹脂,自然風干;2)確保貼片表面已充分風干結合后,在其表面涂抹罩面膠或采取其他措施處理,以保證各層膠的耐久性。
7 粘貼施工要求
(1)對被加固構件的基面要求。因為用碳纖維布加固混凝土構件是依賴于碳纖維布與構件表面的粘貼效率,所以要求基面的混凝土強度等級不低于C15。同時要求被加固構件應具有良好的保護層,即基面平整且具有一定強度。對于構件有剝落、起皮、腐蝕、裂縫及嚴重碳化表面缺損,必須先進行修復,并應將粘貼基面打磨平整、清理干凈,且不應存在尖銳棱角和浮灰粉塵,防止碳纖維布的局部剝斷破壞和粘貼失效。
(2)碳纖維布的粘貼。用碳纖維布加固混凝土構件宜采用薄布多層的粘貼方法,使其與粘貼材料充分浸潤,確保粘貼效率。對于受彎構件宜在受拉區沿軸向平直粘貼碳纖維布進行加固補強,并在主纖維方向的斷面部進行附加錨固處理。
(3)碳纖維布的搭接與截斷。加固的碳纖維布一般不應采取沿主纖維方向的搭接,尤其是對受拉構件和受彎構件受拉區的加固。根據國內外對碳纖維布與混凝土間粘結錨固的試驗結果,粘結應力主要集中于端部100mm范圍內,粘結破壞是脆性的,且粘結應力一般不會產生擴展。因此,若碳纖維布確需搭接時,其搭接部位應避開構件應力最大區段,搭接長度不應小于100mm,且搭接接端部應平整無翹曲。多層搭接的各層接口位置不應的同一截面,每層接口位置的凈距宜大于200mm。
(4)粘貼碳纖維布施工安全措施及注意事項。1)裁剪及使用碳纖維布時應盡量遠離電源,尤其是高壓電線及輸電線路。由于碳纖維布為導電材料,因此配套用膠要密封儲存,遠離火源,避免陽光直接照射,施工時應遠離電器設備及電源,或采取可靠的防護措施。2)由于碳纖維布脆性大,抗折能力差,同時為了保證其整體完整性及施工質量,施工過程中務必要避免碳纖維布的彎折;配置及使用膠的場所必須保持良好的通風;碳纖維布實際粘貼面積應不少于設計量,位置偏差應不大于10mm,碳纖維布粘貼好以后,在其表面抹20厚M15水泥砂漿做表面防護,施工過程中應考慮環境濕度對樹脂固化的不利影響。3)現場施工人員工作服應穿戴整齊,佩戴口罩和手套,在施工過程中及施工結束后,現場人員嚴禁吸煙,嚴格按照相關崗位安全責任制,落實各項安全生產條款要求。4)施工結束后的現場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結質量為主,用小錘等工具輕輕敲擊或手壓碳纖維布表面來檢查,以回聲來判斷粘結效果,總有效粘貼面積不應低于95%,如出現空鼓等粘貼不密實現象,應采取針管注膠的方法進行補救,若粘結面積小于90%,則判定為粘結無效,需重新施工。5)對于碳纖維布粘貼面積在1000m2以上的工程,為檢驗其加固效果應與建設單位協商進行荷載試驗,其結構變形等各項指標均應滿足國家相關規范規定的設計及使用要求。6)碳纖維布的施工應根據膠質的要求選擇合適的天氣進行施工,施工宜在5℃以上環境溫度下進行,并應符合配套樹脂的施工使用溫度,環境溫度低于5℃時,應使用適用低溫環境的配套樹脂或采用升溫處理措施。7)工程驗收時必須有碳纖維及其配套膠料廠家所提供的材料檢驗證明,每一道工序結束后均應按工藝要求進行各工序隱蔽過程檢驗與驗收,作好相關的驗收記錄,如施工質量不能滿足規程要求,應立即采取補救措施或返工。
(5)加固所用的碳纖維布及其配套粘結材料均應有廠家所提供的材料檢驗證明和合格證。
參考文獻:
[1]《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》.
[2]《碳纖維施工驗收規范》.
【關鍵詞】橋梁病害;成因;加固技術
1、引言
目前,隨著我國社會經濟的不斷發展,汽車保有量快速增加,基礎建設的大量投入,我國橋梁建造技術已進入世界先進水平的行列。但由于我國大量橋梁工程數量的增加及長期使用,我國公路橋梁的養護、維修、加固、改造技術方面尚有待進一步提高。因此,橋梁的病害分析、診斷及處理成為了今后橋梁養護工作的重點。
2、常見橋梁病害分類
(1)橋梁兩端處路面開裂,新舊橋連接處路面沿縱向開裂。
(2)由于施工工藝和施工質量存在問題,底板預應力鋼絲混凝土保護層厚度偏薄,預應力鋼絲(多為中絲)外露銹蝕,梁底外觀不光滑;普通鋼筋混凝土板部分橋梁梁底裂縫滲水;存在縱向裂縫、腹板斜裂縫和橫向裂縫,甚至腹板斜裂縫已貫通腹板。
(3)連續梁橋跨中附近存在橫向裂縫并貫穿梁底,漏水。
(4)由于基礎沉降引起舊橋墩臺部分有豎向裂縫,但裂縫形態較陳舊,發展已經穩定,對橋梁運營影響一般不大。
(5)由于橋梁邊梁梁底被過往車輛撞傷,伴隨有梁間接縫填料剝落,混凝土脫落;預應力鋼絲斷絲并銹蝕,預應力鋼絞線銹蝕,橫向光面鋼筋外露;光面箍筋外露銹蝕;梁底有劃痕等現象。
通過以上病害的表現形式及事例分析并結合靜載試驗、橋梁受力分析、道路運營狀況及偶然事件的發生判定病害主要為以下六類。
(1)正常使用狀態問題:梁體主要受拉區在荷載作用下開裂或原有裂縫有擴展,鋼筋應力較大,結構使用狀態出現問題;但梁體本身受壓區未破損,受拉筋未損失,結構的極限強度并未減少。
(2)極限狀態問題:梁體主要受力區在荷載作用下,截面應變符合平截面假定,截面應力較小,梁體在荷載作用下沒有開裂或原有裂縫穩定,沒有新的擴展,結構的使用狀態沒有問題;但梁體由于被撞而造成鋼筋或預應力鋼絲斷裂,使梁體現有配筋與原設計相比減少,結構的極限強度降低。
(3)梁體底板混凝土保護層厚度過薄、露筋。
(4)車輛撞傷及部分橋梁設施丟失。
(5)結構出現裂縫。
(6)新舊橋面出現通長的縱向裂縫。
3、加固設計原則
加固設計是以實測數據為依據,以現行規范為標準,對現有結構進行補強設計,使現有結構在補強后能滿足原設計的要求或滿足規范和正常安全運營的要求。
4、橋梁病害的形成與診斷
4.1環境因素引起的混凝土結構損傷或破壞
4.1.1混凝土的碳化
混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進混凝土中的二氧化碳或其他酸性氣體發生化學反應的過程。一般情況下混凝土呈堿性,在鋼筋表面形成堿性薄膜,保護鋼筋免遭酸性介質的侵蝕,起到了“鈍化”保護作用。碳化的實質是混凝土的中性化,使混凝土的堿性降低,鈍化膜破壞,在水分和其他有害介質侵入的情況下,鋼筋就會發生銹蝕。
4.1.2氯離子的侵蝕
氯離子對混凝土的侵蝕是氯離子從外界環境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來源,北方寒冷地區冬季道路、橋面撒鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對混凝土的侵蝕屬于化學侵蝕,對結構的危害是多方面的,但最終表現為鋼筋的銹蝕。
4.1.3堿—骨料反應
堿—骨料反應,一般指水泥中的堿和骨料中的活性硅發生反應,生成堿—硅酸鹽凝膠,并吸水產生膨脹壓力,造成混凝土開裂。堿—骨料反應引起的混凝土結構破壞程度,比其他耐久性破壞發展更快,后果更為嚴重。堿—骨料反應一旦發生,很難加以控制,一般不到兩年就會使結構出現明顯開裂,所以有時也稱堿-骨料反應是混凝土結構的“癌癥”。
堿—骨料反應破壞的最重要特征之一是混凝土表面開裂,裂縫的形態與結構中鋼筋形成的限制和約束狀態有關:鋼筋限制、約束力強的混凝土形成順筋裂縫;鋼筋限制約束作用弱的混凝土形成網狀或地圖狀裂縫,在裂縫處有白色凝膠物滲出。
4.1.4凍融循環破壞
滲入混凝土中的水有低濕下結冰膨脹,從內部破壞混凝土的微觀結構。經多次凍融循環后,損傷積累將使混凝土剝落酥裂,強度降低。凍融循環破壞的混凝土剝落,開始時在混凝土表面出現粒徑為2~3 mm的小片剝落,隨著使用年限的增加,剝落量及剝落塊直徑增大,剝落由表及里,發展速度很快。一經發現凍融引起的混凝土剝落,必須密切注意剝落的發展情況,及時采取修補措施。
4.1.5鋼筋銹蝕
混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是鈍化膜的破壞,混凝土的碳化及氯離子侵蝕都會造成覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜的破壞,加之有水分和氧的侵入,就可能引起鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹,使混凝土出現沿鋼筋的縱向裂縫,造成鋼筋與混凝土之間的粘結力破壞,鋼筋截面面積減少,使結構構件的承載力降低,變形和裂縫增大等一系列不良后果,并隨著時間的推移,腐蝕會逐漸惡化,最終可能導致結構的完全破壞。
值得注意的是,上述所有侵蝕混凝土和鋼筋的作用都需要有水作介質。另一方面,幾乎所有的侵蝕作用對混凝土結構的破壞都與侵蝕作用引起的混凝土膨脹,最終導致混凝土的開裂有關。而且當混凝土結構開裂后,腐蝕速度將大大加快。導致混凝土結構的耐久性進一步退化的惡化循環。因此,對新建結構而言,提高混凝土結構耐久性的基本途徑是增強混凝土的密實度,防止和控制混凝土開裂,阻止水分的侵入;加大混凝土保護層的厚度,防止由于混凝土保護層碳化引起鋼筋鈍化膜破壞。對于在使用結構而言,提高混凝土結構耐久性的基本思路是在清除病害根源的基礎上,封堵裂縫,修補破損混凝土;增設防水層,防止水分的侵入。
4.2混凝土結構的裂縫分析
實踐表明,混凝土結構的任何損傷與破壞,一般都是首先在混凝土中出現裂縫,裂縫是反映混凝土結構病害的晴雨表。所以,對混凝土結構的損傷檢測,首先應從對結構的裂縫調查、檢測與分析入手。混凝土結構的裂縫是由材料內部的初始缺陷、微裂縫的擴展而引起的。引起裂縫的原因很多,主要有以下兩類:
第一類,由外荷載引起的裂縫,稱為結構性裂縫(又稱為受力裂縫),其裂縫的分布及寬度與外荷載有關。這種裂縫的出現,預示結構承載力可能不足或存在其他嚴重問題。
第二類,由變形引起的裂縫,稱為非結構性裂縫,如溫度變化、混凝土收縮等因素引起的結構變形受到限制時,在結構內部就會產生抗應力,當此應力達到混凝土抗拉強度極限值時,即會引起混凝土裂縫,裂縫一旦出現,變形得到釋放,拉應力也就消失了。
兩類裂縫有明顯的區別,危害效果也不相同,有時兩類裂縫融在一起。調查資料表明,在兩類裂縫中以變形引起的裂縫占主導的約80%,以荷載引起的裂縫占主導的約20%。對裂縫原因的分析是裂縫危害性評定,裂縫修補和加固的依據,若對裂縫不經分析研究就盲目進行處理,不僅達不到預期的效果,還可能潛藏著突發性事故的危險。
5、橋梁病害的加固流程和技術分析
在橋梁的增強改造過程中,主要可以將其分為兩種,一種是對裂縫進行的修補,而另一種就是對橋梁結構實行的加固增強,下面我們就從其技術特點以及適用場合進行一下淺要的分析。
5.1 裂縫的修補技術
對橋梁裂縫進行修復主要就是恢復其結構的耐久性及防水性,其中主要應用的技術有:
(1)表面處理法。該方法就是將防水材料以及填料涂抹在出現微裂縫的部位表面,因此來提高其耐久性以及防水性。若是裂縫的寬度出現了變化,那么在進行材料的選用時就應該選擇具有較好伸縮性的材料。
(2)注漿法。該方法就是將水泥或者樹脂類的材料注入到裂縫中去,進而提高其耐久性及防水性。現階段的注漿材料普遍采用環氧樹脂,并運用低壓低速的方法注入裂縫之中。將環氧樹脂的注入方法與鋼釘結合并用,對修復部位的整體性能夠給予有效的增強,并且是一種防止裂縫繼續擴大的有效措施。
(3)充填法。該方法比較適用于較寬裂縫的修補過程中,其具體的實施方法是沿著橋面的裂縫鑿除一道深槽,然后將各種粘性材料嵌補到溝槽之中,例如環氧砂漿與水泥砂漿、瀝青以及環氧樹脂硅膠等相關的化學補強劑。用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫(0.3mm),作業簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采用取開V型槽,然后作填充處理。
(4)表面噴涂法。該方法的實施過程是在經過鑿毛的裂縫表面,利用水泥砂漿噴射一層粘度較高且密實的保護層,進而達到封閉裂縫的目的。要注意,在進行噴漿作業前,要清楚結構表面剝離的部分,然后在進行水洗清潔,正式噴漿前要將基層濕潤,才可以實施噴漿。
(5)粘結鋼板的封閉方法。當路橋的鋼筋構建出現了主拉應力的裂縫時,可以首先對裂縫進行處理,然后再在裂縫的位置粘結鋼板,再利用膨脹螺栓給鋼板施加壓力。注意,在作業工程中鋼板的粘結方向應該與裂縫的方向互相垂直。
5.2 橋梁的加固增強技術
橋梁的上部結構通常采用的加固方法分為以下幾種:
(1)增大面積的加固方法。該方法是利用增大構件所具有的幾面的面積,來進行加固處理的。其根據凈空條件以及載荷大小的不同,可以將其分為兩種不同的方案,一種是以增大截面的面積為主,另一種則是以增加配筋為主。
(2)外部粘貼的加固方法。該方法是將玻璃鋼、實用型鋼等通過粘合劑將其粘貼于結構的外部,進而提高結構所具有的承載能力的有效方法。其主要適用于當構件的尺寸受到限制,但是又對其承載能力提出了較高要求的情況下。要注意的是,在作業的過程中一定要保證粘合劑所具有的質量。
(3)外部預應力的加固方法。該方法是利用預應力的原理,在原有的構件上或者是增設的構件之上適當的施加一定的初始應力的加固方法。在對受拉區施加適當的壓力,能夠抵消一部分自身的重應力,進而起到減小裂縫的寬度、跨中的撓度以及閉合裂縫、卸去載荷的作用。
(4)對結構體系進行改變的加固方法。該方法是利用增設橋墩或者支撐,將簡支變得連續,在梁下增加加勁梁、鋼架梁以及疊合梁等,來降低梁內峰值彎矩,進而提高載荷能力的方法。
(5)增設縱梁的加固方法。該方法就是在臺基礎以及橋梁墩穩定且承載能力足夠的情況下,采用增設剛度較大、承載能力較高的新縱梁與舊梁結合使用,共同去承擔所受的壓力。在橋梁增設了主梁之后,其應運中車輛的荷載會在橋梁的結構之中進行重新的分布,這樣一來就減少了兩種所受的荷載,進而是加固后的橋梁的剛度以及承載能力得到了有效的提高。當新增的縱梁處于主梁一側或者兩側的時候,還具有橋梁拓寬作用。這種方法要求梁體的結構基礎十分完好,承載力須滿足加固后荷載要求。
5.3 梁端頭局部破損的加固流程和分析
首先,應該提高對伸縮縫施工的重視度,確保混凝土強度、密實度,特別是在焊接錨固鋼筋時,在采用國家認證的材料基礎上應該盡量避免燒傷已經澆固好的混凝土。其次,應根據不同地區的不同的溫度差,采用符合當地實際的伸縮縫結構型式,特別是對于已建好的伸縮縫,應該加強日常養護工作,定期檢查。
6、結語
綜上所述,橋梁結構設計與施工狀況直接影響了其使用性能的發揮,在社會經濟快速發展的今天,我們必須要重視橋梁結構病害的加固處理。在分析導致病害發生的具體因素后,建設單位、施工單位、監理單位等相關單位必須協商一個最經濟最合理的處理方案,對橋梁結構采取有效的加固方法,保證橋梁結構加固處理后的承載要求、使用性能、外觀質量要求以及經濟性、社會性要求。
參考文獻:
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目前,在我國的經濟發展過程中,公路橋梁項目的建設越來越多。為了使得公路橋梁項目建設質量得到大幅度的提高,需要落實隧道施工過程中的加固技術。然而,在實際的隧道工程施工過程中,由于受到各方面的因素影響,使得公路橋梁隧道中出現一些裂縫問題,影響到工程的實際質量。因此,需要采取有效的措施對裂縫問題加以改善,從而為人們提供一個安全的出行環境。基于此,文章就公路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術的應用進行分析。
關鍵詞:
公路橋梁隧道;灌漿法加固;應用
正文:
1.公路橋梁隧道灌漿法加固原理
在實際的公路橋梁隧道施工過程中,經常會出現這樣或者是那樣的問題,影響到工程整體的使用效果,嚴重情況下會使得工程項目的壽命大大縮短。所以,對于工程建設來說,落實項目維護工作具有非常重要的意義。一般而言,在公路橋梁隧道當中,會使用灌漿、預應力加固以及鋼板等技術來對工程進行維護。在這些技術中,其都有比較明顯的優點,但是也都要缺點存在。文章主要針對的是隧道施工中的灌漿法來進行分析。在施工過程中,灌漿法的而應用日益廣泛,其忒單是施工便利,并且經濟型較高。在灌漿法中,依據合適的比例,對材料進行攪拌,然后再注入到裂縫當中,對裂縫形成封堵,從而使得工程的強度大大提高。通過灌漿法的作用機理分析,可以發現在灌漿法中,其主要依靠的是利用灌注的方式,使得裂縫中形成穩定的漿柱,從而使得工程的結構的物理性質得到大大的改善。通過這樣能夠使得工程表面的承載能力大大的提高,降低工程的沉降量,達到保護工程的重要目的。
2.公路橋梁隧道施工的裂縫產生原因及形態
2.1公路橋梁隧道施工的裂縫產生原因
公路橋梁隧道施工中,由于受到外部環境的影響,如溫度、地質條件等。給施工中帶來的溫差、濕度等的變化,造成混凝土等結構帶來了壓力,長期造成了變形、裂縫等情況的發生;施工過程中,由于施工技術的不到位或者施工環節的疏漏,使得施工標準沒有達標,造成了公路橋梁隧道內部結構的不穩定,導致裂縫的出現;在混凝土澆筑過程中由于溫度導致澆筑出現了收縮等情況,帶來外部裂縫的問題出現;當公路橋梁隧道施工接近結束的時候一般會出現不均勻沉降,如果混凝土骨料再出現質量不過關的問題,導致含泥沙的量出現多大的情況,導致混凝土強度出現問題,出現裂縫。
2.2裂縫的形態
砌漿脫落。由于公路橋梁隧道的建設施工中,需要砌漿的技術來加固墻體,增強墻面的穩定,因此當砌漿出現脫落的時候,整個墻體不僅破壞了美觀,而且也失去了加固的作用。工程穩定性和安全系數遭到了破壞。砌石松動。這時由于公路橋梁隧道工程中的裂縫導致的問題。主要發生的位置在公路、橋梁、隧道的砌石部位。這部分的脫落和松動破壞了公路橋梁、隧道的承重,造成了公路橋梁隧道的坍塌發生的概率加大。墩臺裂縫。主要位于公路、橋梁、隧道的柱體支撐部位。當支撐道路的墩臺或者柱體出現裂縫后,不僅影響了公路橋梁隧道的使用性能,也危害了交通出行的穩定性與安全性。
2.3蜂窩麻面的問題
蜂窩麻面問題的出現也會影響橋梁的使用安全性能,造成蜂窩麻面的主要原因有以下幾點:第一點:在橋梁施工的過程中,由于施工人員沒有嚴格按照施工流程以及規范進行施工,所以會造成蜂窩麻面的情況發生。第二點:模板的表面仍留有水泥混合物的殘留物,也沒有涂刷隔離劑。第三點:混凝土澆筑的過程中搗鼓不均勻,從而出現兩級分化的情況即:搗鼓過度會造成石子及一些粗料容易下落,而搗鼓過于輕盈則會發生疏松情況。
3.灌漿法在公路橋梁隧道施工中的應用要點
3.1公路橋梁隧道灌漿的選擇標準
在公路橋梁隧道的施工過程中,灌漿工作應當從質量控制的標準語強度控制的標準兩方面來進行考慮。首先是強度方面的控制標準:在灌漿工作完成之后,應當將雜填土的承載能力控制在130kPa左右,淤泥承載能力控制在80kPa,而復合地基的承載能力控制在130kPa左右;其次,是在質量的控制標準方面:在進行灌漿法質量控制的過程中,需要根據公路工程的施工質量控制標準來進行。
3.2漿材的配比
在泥漿中,水泥與粉煤灰是重要的原材料,在實際的施工過程當中,應當先對裂縫的原因進行分析,并依據裂縫的大小程度來對漿材進行配比,并且也要根據工程的實際施工需求來對配比杜進行確定。
3.3擴散半徑
在實際的施工過程中,由于地質差異較大,所以在各個公路橋梁隧道的施工過程中,其孔隙率與滲透系數之間也存在著很大的差別,這樣的話就會使得計算公式失去其作用。而且在實際的施工當中,應當根據施工經驗來對擴散半徑進行計算,然后在依據實際的情況來做調整。
3.4灌漿施工操作
在灌漿的施工操作過程中,主要有四個方面的內容:灌漿壓力、灌漿量、灌漿孔的深度以及灌漿結束的標準。在實際的操作過程當中,要想使得灌漿能夠達到飽和的狀態,就需要在整個地基當中漿液能夠充滿,這樣的話才能夠對最終的灌漿量進行確定;對灌漿的壓力要控制在0.3~0.5MPa的范圍之內,如果有特殊情況發生的話,再依據實際情況進行調整。
4.利用灌漿法對公路橋梁隧道進行加固的技術
4.1灌漿施工前的準備
在進行灌漿施工之前,應當先對材料進行調配,主要的材料有黏土、水泥以及混合砂子,與高分子化學溶劑相結合,在配置灌漿材料的過程中,也可以選擇水泥灰,這樣的話可以使得灌漿的成本大大降低,提高可塑性。在材料配置完成之后,然后需要選擇一定的施工段來進行工作,依據實際發生沉降的情況,對灌漿位置進行合理的選擇,尤其是對于裂縫比較嚴重的地方,應當將灌漿用料增加。
4.2根據實際情況確定施工標準
完善的施工標準是指導工程順利進行的重要基礎,所以在實際的施工過程中,應當按照工程規定的質量標準來進行,對基礎部分進行加固的時候,應當以施工實際為基礎,按照實際情況選擇施工標準,如果車流量比較大的話,就應當對其著重考慮,從而對質量控制方案進行合理的設置。
4.3灌漿法施工工藝分析
在實施灌漿工作的過程中,要保證所有操作人員到場,對隧道施工流程先進行交底,首先是需要做好鉆孔工作;然后再將漿液注入到裂縫當中,并對其封堵;第三是對灌漿材料進行攪拌;第四是灌漿;第五是等待漿液的凝固;最后是封堵灌漿口。在整個施工過程中,要對每一個環節都要落實到位,并且采取有效的措施對施工質量加以控制,從而保證各個施工環境的銜接能夠順利。在鉆孔的過程中,使用的是90mm的鉆頭,為了避免鉆孔過程中出現偏移的情況,應當在鉆頭進入到粉性土層之后,再將導管導入,然后對孔壁做好保護工作,從而保證黏性土的作用能夠有效的發揮。在安放漿管以及孔口封堵的過程當中,應當使用軟橡皮材質的包裹,以免在外力影響下出現漿液外流的情況。在實際灌漿的過程中,應當保證攪拌工作的充分與均勻,并且在攪拌的過程當中對水、泥沙以及煤灰的比例加以注重。在實際的灌漿過程中,應當依據一定的順利來進行操作,一般所采用的措施是自上而下,在灌漿口的位置將漿液緩慢的注入到其中,直到漿液飽滿,待漿液在完全凝固之后,將灌漿口進行封堵,一般情況下,漿液會子啊灌漿結束之后的半個小時之內凝固。在封孔的過程中,要對孔的密封性加以注重,從而保證工程整體施工過程的質量。總而言之,在當前社會發展的過程中,公路橋梁工程的建設越來越多,并對其要求也日益提升。所以,在施工過程中應當選擇有效的施工技術,保證工程的施工質量與進度。文章通過對灌漿法的應用進行了分析,其能夠對工程中存在的裂縫問題有效的解決,降低工程的成本,延長工程的使用壽命,可以大范圍的推廣。
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【關鍵詞】灌漿法;公路橋梁隧道;加固;原理
引 言
對墩臺裂縫的預防和治理是公路橋梁隧道施工中的重要工作內容, 而實際施工中, 由于墩臺的不均勻沉降或墩臺自身裂縫等原因, 橋臺、 橋墩常出現不同程度的裂縫, 對橋梁隧道工程的安全性能和服務性能產生嚴重的影響。 本文通過橋梁隧道施工實例證明: 公路橋梁隧道施工中, 利用灌漿法對施工中出現的裂縫進行修補, 能夠達到加固橋梁基礎的目的, 使用效果較為理想, 應得到廣泛運用。
1 工程概況
某公路橋梁隧道, 橋全長為42m, 橋梁的跨徑組合為3m×14m,橋寬組合為1.5m +12.0m +1.5m。該橋梁隧道的下部結構為柱式墩配擴大基礎, 橋臺為U型橋臺配擴大基礎。該橋梁隧道施工中發現以下問題: a)橋墩、 橋臺存在裂縫,范圍是臺帽中間到臺身, 寬度約為2mm, 長度約為3m; b)橋墩上游側防震擋塊開裂; c)橋臺砌石出現松動現象。 對上述問題的成因進行分析, 認為裂縫的產生原因為墩臺不均勻沉降, 以及墩臺開裂。 為了在施工過程中有效解決上述問題, 及時控制裂縫的范圍和深度, 保障公路橋梁隧道施工質量, 本工程采用灌漿法對橋梁基礎進行加固施工。
2 灌漿法加固的原理
利用灌漿法加固橋梁基礎指的是運用液壓、 氣壓、 電化學原理, 在壓力作用下將漿液注入橋梁基礎的裂縫和空隙中, 從而達到填補裂縫, 加固基礎的目的。灌漿法的主要作用是通過灌漿來改善基礎的化學性質以及物理性質, 在灌漿過程中, 漿液滲透到裂縫和孔隙中, 并形成漿脈, 進而形成漿柱體, 漿柱體與橋梁基礎結合后形成符合基礎, 從而有效提高橋梁基礎的承載能力, 并減輕墩臺不均勻沉降的問題。
3 灌漿法加固橋梁隧道基礎方案設計
合理設計施工方案是保障灌漿法加固橋梁隧道基礎施工質量的重要前提, 灌漿法加固橋梁隧道基礎的方案設計應包含以下幾項內容。
3.1 灌漿施工控制標準
灌漿強度控制標準: 灌漿后,要求雜填土的承載力標準值達到130kPa, 淤泥或淤質泥的承載力標準值達到80kPa以上, 復合地基的承載力要達到130kPa以上。灌漿施工質量控制標準: 灌漿施工的質量控制標準應視橋梁隧道工程施工設計要求和施工控制標準而定, 對于橋梁基礎的加固施工沒有特定的施工質量衡量標準, 由于不同工程橋梁基礎的均一性、 裂縫數量、 裂縫程度和理論耗漿都不相同, 因而對橋梁墩臺灌漿施工效果應結合工程實際情況制定一套科學的質量控制標準, 從而保障灌漿加固施工的有效開展。
3.2 灌漿施工段的選擇
結合橋梁隧道基礎的不均勻沉降程度、 裂縫等病害的范圍和嚴重程度選擇灌漿加固施工段,本工程主要對墩臺基礎四周進行加固。
3.3 漿材配比
本工程以水泥粉煤灰漿液作為灌漿材料, 這種漿材所用的材料包括粉煤灰、 水泥等, 本工程施工中采用的水泥: 粉煤灰比為4∶1; 水灰比在0.5~0.55左右; 水泥種類為普通硅酸鹽水泥, 水泥的強度是32.5。
3.4 擴散半徑
由于實際施工中墩臺基礎的地質存在不同程度的差異, 墩臺的孔隙率和滲透系數也存在一定的變化, 因而不能以公式計算得到的擴散半徑作為實際施工中的灌漿擴散半徑。 本工程施工中首先通過大量經驗將擴散半徑確定為1.5m, 實際施工中結合具體情況對擴散半徑進行適當調整。
3.5 布孔
灌漿施工的布孔分布、 布孔位置是否合理直接影響著灌漿施工對橋梁基礎的加固效果, 本工程的灌漿布孔采用梅花形分布,成孔直徑為9cm, 孔深為5cm。
3.6 灌漿施工操作
本工程灌漿施工操作方案設計如下:
a)灌漿孔深度 結合勘探資料將灌漿孔的深度范圍確定為3.5~6.0m;
b)灌漿壓力 在施工現場通過實驗確定灌漿壓力,一般來說橋梁基礎灌漿加固的灌漿壓力在0.3~0.5MPa左右, 灌漿過程中如遇到特殊地質及其他特殊情況應進行合理分析再調整灌漿壓力;
c)灌漿量 灌漿施工的最終要求是達到灌漿飽滿, 使漿液充滿地基, 因而無論是通過理論公式(即灌漿量為對象土量的20%)還是通過經驗判斷 , 灌漿量的計量都應以飽滿、 填滿地基為準;
d)灌漿結束標準 規定灌漿壓力下, 當孔段吸漿量不大于0.6L/min 時 , 延續 30min 方可結束灌注。
4 灌漿施工
灌漿法加固橋梁隧道基礎的具體施工對策如下。
4.1 施工準備
進行灌漿施工前首先要做好灌漿施工準備, 施工準備包括以下內容:
a)準備好灌漿施工所用的機具設備;
b)準備好灌漿施工所需的各種漿材;
c)開展灌漿試驗, 通過試驗確定合理的灌漿擴散半徑、 灌漿孔距等;
d)施工現場組織到位, 施工人員、 技術人員就位, 合理安排灌漿施工進度, 組織施工現場質量控制和監督人員。
4.2 施工流程及施工工藝
灌漿法加固公路橋梁隧道基礎的施工流程如下: 道基礎灌漿施工應按以下流程進行: 成孔安放漿管和封堵孔口攪漿灌漿待凝成孔安放灌漿管和封堵孔口攪漿灌漿封孔。
施工工藝: 灌漿法加固橋梁墩臺施工中應控制好以下幾項施工工藝:
a)成孔 采用直徑為89mm的鉆頭正對孔位鉆進 , 當鉆頭鉆進至粉性土中時, 應先下入導管護壁, 再通過撈砂筒取砂成孔鉆至粘性土中;
b)安放灌漿管和封堵孔口 將軟橡皮包裹在花管外壁來阻隔泥沙防止泥沙涌入花管;
c)攪拌 將一定量的水導入攪拌槳筒, 再用攪拌機攪拌, 再加入預定量的水泥, 繼續攪拌3~5min后過 濾 漿 液 備 用 ;
d)灌漿 灌漿施工過程中應按照自上而下的順序進行孔口封閉純壓式灌漿, 直至漿液飽滿, 填滿基礎, 達到設計深度為止;
e)封孔 當灌漿施工達到結束標準后, 應及時進行封孔操作, 封孔過后24h還需要對孔口進行檢查,當漿液下沉后還需要進行補漿,直至漿液達到頂面。
5 結語
綜上所述, 灌漿法對于公路橋梁隧道基礎的加固效果理想,且施工流程較為簡單, 施工操作難度較低, 經濟可行, 同時也避免了傳統加固方法造成的浪費和質量隱患。 今后的公路橋梁隧道施工中, 如需對墩臺基礎進行加固, 應首先考慮運用灌漿加固法。 此外, 應結合工程實際不斷優化漿材配合比、 優化布孔方案和改進灌注工藝, 進而更好地解決墩臺裂縫問題, 顯著提升橋梁基礎的承載力。
參考文獻
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關鍵詞:橋梁加固;設計方法;施工方案
隨著我國經濟水平的不斷提高,在全國各地都興建起了大量的橋梁工程。這些橋梁工程由于人類活動和自然因素的影響,產生了不可逆轉的損傷和破壞,如果不及時進行處理,極有可能造成嚴重的后果。本文主要就橋梁加固的設計要求和施工方法進行探討,同時對具體的加固方法和原則進行了闡述,最后通過實例,講解了橋梁加固過程的基本步驟和質量控制要點等。希望通過本文的敘述,可以為以后的橋梁加固工程施工提供指導。
1橋梁加固概述
1.1造成橋梁加固的原因
橋梁加固是一項系統性工程,主要是為保證橋梁設施正常持續發揮作用而進行的工作。在我國,造成橋梁需要加固的基本原因主要有以下幾個方面:⑴舊橋梁設計標準低,難以滿足日益增長的交通運輸需要。⑵原橋梁在設計施工過程中存在缺陷或者受到外界惡劣環境的影響,導致橋面結構混凝土或者鋼筋腐蝕嚴重。⑶延長橋梁的使用壽命。加固橋梁不僅可以提高橋梁的使用壽命,同時還可以節約施工成本。⑷貨車超載、交通事故、爆炸等對橋梁施加了過大載荷,導致橋梁結構受損。⑸新建橋梁無法滿足原先設計的功能,也是造成橋梁需要加固的重要原因。
1.2橋梁加固的基本方法
橋梁加固主要分為上部結構加固和下部結構加固。在上部結構加固中,主要有增大截面加固法、優化結構受力體系加固法、施加預應力加固法、粘貼FRP加固法、噴射混凝土加固法、粘貼外包鋼加固法等[1]。在橋梁下部結構加固中,主要方法有:擴大基礎加固法、護套加固法、鋼筋混凝土套箍加固法、增加樁基加固法、墩臺拓寬加固法。這些方法在一定程度上可以提高橋梁的結構強度,在選擇方案時,應根據現場的具體環境和設計要求合理進行選擇。
1.3橋梁加固的基本原則
橋梁在日常運輸中發揮著重要的作用,橋梁加固施工中應盡量避免中斷交通。同時在選擇加固方案時,還應秉承花費少、可行性強、修復后的橋梁具有較好的耐久性等原則。在選擇加固方案時,必須實事求是,根據舊橋的現狀、承載力情況和以后交通的變化科學選擇[2]。同時在使用增加橋梁結構構件等施工方法時,還需注意所加固的結構和原結構的結合效果。
2橋梁加固設計
下面根據具體實例簡要介紹橋梁加固的設計過程。某橋梁上部結構為3×15m的寬腹T梁形式,其橫斷面分別布設了兩條人行道、行車道和中央分隔帶,寬度分別為1.45m、10.5m和2m,整座橋梁全長50.32m。該座橋梁始建于1995年,在2004年曾進行過一次加固,但由于該段交通的交通流量不斷加大,對橋面施加的載荷也不斷上升,致使橋面出現了很多安全隱患。為保證橋梁的正常運輸,決定對該橋進行加固。
2.1橋梁加固設計分類
⑴橋梁上部結構加固方案。主要的設計方案是拆除原橋梁上部結構和鋼橫梁,施工一個3×15m的C50簡支式預應力寬腹T梁。主梁的設計長度為15m,梁高1m,每個孔中有16個中梁,總共使用42個中梁和6個邊梁,中梁和邊梁的翼板寬度控制在1.6m和1.67m。在主梁中間留出0.4m寬的澆接頭,設計橡膠支座并通過墊石保證支座水平[3]。⑵橋面加固:橋面鋪設混凝土預計厚度20cm,主要在底層鋪設10cm厚橋面混凝土,之上鋪設6cm厚的AC-20瀝青混凝土,最上部鋪設4cm厚AC-13瀝青混凝土。此外,還應在鋪設混凝土時設置鋼筋網,同時在瀝青混凝土和橋面混凝土之間設計防水層。⑶橋梁墩柱加固方案:在橋梁墩柱的表面使用環形黏結雙層碳纖維布的方式對橋墩進行固定。⑷橋力蓋梁加固:通過在蓋梁上黏結鋼板對其進行加固,從而提高整個蓋梁的承載力;在遇到蓋梁發生破損的位置及時進行修補;清理原橋臺時發現鋼筋的地方粉刷防銹劑,同時對裂縫進行真空灌漿封閉,對鋼筋和混凝土結合部使用修補砂漿進行修補。⑸輔助設施加固:橋梁輔助設施主要包含防撞欄桿和隔離帶,在施工中可以根據具體情況進行更換或者修補。⑹橋梁表面的道路順接[4]。這項工程對保障橋面和公路的連續性十分必要。在加固工作開始前,應在橋頭兩側留出70m的長度,確保與老路連接順暢。
2.2橋梁加固標準
在橋梁加固工程中,根據要求對橋梁上部結構的設計標準為Ⅰ級,設計載荷3kN/m2。保持原先橋梁橫坡不變,橋面鋪設混凝土厚度20cm,同時還應保證原先橋梁的抗洪能力不受影響。
3橋梁加固施工
3.1修復破損蓋梁
橋梁加固中,應對破損的蓋板進行修復。在修復中應首先清理蓋板表面裂縫并埋設灌漿嘴,然后封縫并進行密封檢查,最后配置漿液進行灌漿,完成對封口的固化作業,詳細步驟如下:⑴使用裂縫放大鏡對裂縫寬度進行鑒定。⑵徹底清除基礎表面的油污和灰塵。⑶設置注入口,每隔20~30cm設置一個,注入口應選擇比較寬的裂縫,最后用膠帶貼好。⑷使用快干密封膠密封裂縫,在涂抹時嚴格按照裂縫的走向涂抹,并預留好注入口[5]。⑸清除注入口上的膠帶,并在注入口上用密封膠完成塑料底座的安裝。⑹配置好建筑工程使用的灌注樹脂,通過軟管注入裂縫。⑺觀察灌注狀態,當漿液不再注入或者注漿器中液面不再下沉時停止注漿。⑻拆除注漿器,并使用堵頭堵死底座。⑼一段時間后,樹脂固化完畢,及時地敲掉堵頭和底座,同時對表面封膠進行處理。
3.2橋梁支座加固
橋梁支座安裝前首先核對產品的規格尺寸,保證和圖紙上設計的一致,如不相符應及時進行修改;安裝支座前確保支座上混凝土表面干凈整潔,混凝土表面載荷均勻分布;嚴格控制好支座的標高,標高誤差在2mm以內。
3.3鋼筋混凝土T梁
對橋梁工程中使用的鋼筋混凝土T梁應由專門的管理部門進行監督檢查,保證鋼筋混凝土T梁的產品標準和產品質量符合設計要求。此外,管理部門還應在T梁檢查合格以后才能用于工程項目,如果T梁不合格,應嚴禁出廠。⑴安裝支座:支座安裝必須和圖紙設計一致,安裝后嚴格檢查支座是否安裝牢固,符合要求后才能進行下一步作業。⑵安裝方案選擇:使用兩臺吊車進行安裝,吊起T梁后,在離板20cm的位置停止,將運輸車撤走。在距離地面50cm時進行下落試吊,并嚴格檢查繩索、吊車、支腿等設備,確保無異常后繼續進行吊運。當吊車進行轉臂時,信號工應及時進行導引。當T梁運送到位時,應根據原先標定的位置進行安裝。⑶吊運質量的控制:吊運開始前控制好T梁的尺寸、位置、質量等,查看施工現場情況和設計是否一致。吊裝過程中加強安全控制和現場指揮,做好應急預案,保證所有工作按計劃進行。
4結語
隨著我國經濟的不斷發展,對橋梁的需求會進一步的增大。在設計和建造新橋的同時,還應加強對老橋、舊橋、不滿足需求的橋梁進行檢測。隨著時間的推移,我國在過去十幾年中建造的橋梁日漸進入隱患多發期,必須實時地進行檢測,及時地進行加固。
作者:毛新蕊 單位:河北京石高速公路開發有限公司
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