xx大桥旧桥加固处理方案
一、工程情况
xx路xx段xx大桥为四孔悬链线等截面空腹式片石拱桥,重力式浆砌片石墩、台身与基础。长150 m,跨径为25+30+30+25m,矢跨比1/4,全桥共设20个腹孔,跨径2.0m,矢跨比1/2,桥面净宽7+2×1.0m,设计荷载为汽-20,挂-100。
因xx大桥于1993年5月建成后投入使用,随着车流量的增加,使该桥桥面多处出现裂缝,桥面坑洼不平,多处出现下陷,尤其两侧桥台台后填料下陷严重。桥面排水不畅,致使桥面积水下渗到拱上填料,加速了桥面及台后填料的下陷。人行道栏杆、扶手局部外移或断裂。
主拱圈的砌筑砂浆强度不够,致使粘结不佳,空洞较多;在拱脚处局部有裂缝,最大裂缝宽度达到0.5cm;腹孔沉降缝开裂较为普遍;两岸桥台的背墙、侧墙均有裂缝,有的已贯通全墙,且最大裂缝宽度已达到1.0cm;桥墩台基础均比较稳定,基本上均达到基岩上,采用旧桥加固利用方案。
二、处治方案
1、主拱圈采用8cm厚30号锚喷钢筋混凝土,拱上各腹拱圈采用6cm厚30号锚喷钢筋混凝土。支架采用满堂式钢木混合支架,为方便施工支架采用钢管用扣件连接,每孔支架顶纵梁采用方木,再铺木板,以加强支架的承载力和稳定性。锚喷施工:锚喷的施工程序,分为受喷面清理和凿毛、钻孔和插入锚杆、挂设钢筋网及喷射混凝土施工等工序。
1.1受喷面清理与凿毛
对受喷面进行清理和凿毛,是使喷射混凝土与原结构间有足够的粘结力,保证两种混凝土达到整体受力的设计要求。清理时,用钢刷子、铁锤和铁凿等工具,清除受喷面杂物。凿毛,则用人工凿毛法凿成深度约10mm、密度为9-12点/10cm
2的小坑。凿毛工具为上下两头尖的钢锤和竹片把柄, 工地自制。锤重约7KN,柄长50cm。凿毛时,锤尖会发生正常损耗,需用砂轮磨尖反复使用。实际凿毛平均工效为15m
2/工日,最高达25m
2/工日左右。
1.2钻孔和插入锚杆
1.2.1放样
现场施工的技术人员负责测定锚杆孔位,用彩色粉笔标出+、↑、←等三种不同记号。十字交点为设计孔位的中心,箭头表示允许沿纵、横线并靠近十字交点移孔的记号。钻孔遇到坚石时,必须作孔位移动。
1.2.2钻孔
所用钻孔机具为双重绝缘电锤,具有出力大、钻孔速度快等优点。钻孔前,工地依据锚杆设计直径Ф12mm,相应选定直为Ф14.5mm的钻头(电锤附件),而后在放样的孔位上进行钻孔。设计钻孔深度主拱圈不小于15cm、腹拱圈不小于10cm。钻孔时,操作人员双手握紧电锤,先将钻头顶住工作面并轻微加压,然后再按开关施钻。在钻孔过程中,钻到坚石时应立即退出,移位重钻。对报废的孔眼,及时予以清洗并用525号水泥净浆填塞。对钻孔深度的控制,因定位杆(电锤附件)的定位螺丝易于松动,对钻头上标记钻入深度的办法,效果亦好。
所用双重绝缘锤的额定电压为220V,使用前应检查电源电压,不允许超过额定值的±10%。电压常不稳定,为避免电机被烧坏,配用调压器稳压后有效果。当连续使用一台电锤的时间过长,锤体将会发烫,必须停置并由自然冷却。因此,为保证正常生产需要,充分发挥操作人员的钻孔效果,每台班每人配备两台电锤轮换使用。本桥的实际钻孔平均工效为80孔/工日左右。在钻孔过程中,还应注意,对钻头的正常损耗除用砂轮及时修磨外,必须配备足够量的钻头以供换新。据工地统计资料,每根钻头进40~50孔即需修磨一次,再钻进40~50孔后即需换新。
1.2.3清孔
清孔的工作内容,就是用水冲洗孔眼清除混凝土碎碴。清孔工具简单,工地因陋就简地配备提水桶一只和背式农药喷雾器一台。清孔前,将背式农药喷雾器的喷头拆除,改装细长的金属管做喷杆。清孔时,扳动喷雾器的压气棒施加气压,同时将喷杆咀对准孔眼,而后打开喷杆开关喷水冲洗。用水冲洗每个孔眼的工作,必须见到孔内流出清水后才告完毕。
1.2.4填充孔眼
清孔后,用胶结材料填充孔内,并在初凝前插入锚杆。填孔材料采用525级普通硅酸盐水泥净浆,适量加水均匀拌和。其稠度不可太稀或太干,以不流动时为最佳。所用填孔工具为工地自制的简易工具,即:利用一根外径略小于锚杆孔径的金属管,内插一根钢筋(芯棒)做成的唧筒。填孔时,先将唧筒浸入水泥浆浆桶中吸满水泥浆,而后拿起唧筒对准并接触孔口,再推挤钢筋芯棒压浆入口。每孔压浆,直至孔内充满为止。
1.2.5插入锚杆
锚杆起着挂设钢筋网、加强新旧混凝土结合和增大结合面抗剪能力,使达到新旧结构共同变形的重要作用。锚杆的设计直径为Ф12mm,锚入长度主拱圈15cm、外露6cm;腹拱圈10cm、外露4cm。用水泥净浆填满孔眼后,随及插入锚杆,并用小铁锤敲打锚杆尾端直至孔底。此时,水泥净浆从孔口外溢,再用泥镘刀刮净。孔内有空隙时,立即拔出锚杆重新压浆和插入锚杆。锚杆插定后,保持孔内水泥浆有两天的自然养护日期,使达到足以承受钢筋网和凝固前喷射层重量的设计要求。插定两天后的锚杆抗拔力,在挂设钢筋网前需作检验。
1.3、挂设钢筋网
挂设钢筋网的工作,实际是从挂设纵、横单根钢筋开始,使逐根就位而成单层钢筋网。当锚杆插定两天开始挂设。钢筋网的设计为满布于主拱圈腹面,网格尺寸为20cm×20cm,纵筋直径为Ф16mm,横筋直径为Ф16mm。单根钢筋在钢筋棚加工成形,再运送到施工现场。挂设时,单根钢筋紧靠锚杆就位,先绑扎后点焯于锚杆上。钢筋接头为搭接焯,挂设钢筋网的顺序,为沿着施工的前进方向,从一端拱脚开始逐段完成至另一端。为便于 挂设,将拱肋底面的锚杆尾端带直钩。挂设钢筋网的作业,由7~9人组成,其中包括电焯工2人,实际挂设钢筋网的平均工效为710kN/工日。
1.4、喷射混凝土施工
1.4.1、施工机械和拌和场地的布置,施工机械的安置和拌和材料堆放的地点,均布置在桥上的一侧。喷射机安置在前,隔2m安置一台混凝土搅拌机;并搭设8m长的上料平台;再隔10m安置一台空压机;空压机与上料平台之间,堆放砂石材料。
1.4.2、劳力组合:喷射砼作业工班的劳力组合,喷射手2人,每人连续施喷2h左右,即轮换一次。喷头操作辅助人2人,均在工作平台上轮换拖移输料管及收集和清扫回弹料。正常生产时,实际施喷混凝土工效为100m
2/台班左右。
1.4.3、喷射作业施工准备工作做好后,严格掌握规定的速凝剂掺量,并添加均匀。喷射时,喷射手应严格控制水灰比,使喷层表面平整光滑,无干斑或滑移流淌现象。
1.4.4、在未上混凝土拌和料之前,先开高压风及高压水,如喷嘴风压正常,喷出来的水和高压风应呈雾状。如喷嘴风压不足(适宜的风压一般为0.1~0.15MP,可能是出料口堵塞;如喷嘴不出风,可能是输料管堵塞。这些故障都应及时排除,再开电动机,先进行空转,待喷机运转正常后才开始投料、搅拌和喷射。
1.4.5、喷射应分段、分部、分块,按先墙后拱、自下而上地进行喷射。喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺时针方向的螺旋转动,一圈压半圈的横向移动,螺旋直径约为20cm~30cm如图1-b)所示, 以使混凝土喷射密实。
1.4.6、为保证喷射混凝土质量,减少回弹量和降低粉尘,作业时还应注意以下事项:
1.4.6.1、喷射时应分段长度不超过6m,分部为先下后上,分块大小为2m×2m,并严格按先墙后拱,先下后上的顺序进行喷射,以减少混凝土 因重力作用而引起滑动或脱落现象的发生;
1.4.6.2、掌握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度;喷嘴至岩面的距离为0.8m~1.2m,过大或过小都会增加回弹量;喷嘴与受喷面垂直,并稍微偏向刚喷射的部位(倾角不宜大于10°),则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。对于岩面凹陷处应先喷和多喷,而凸出处应后喷和少喷。
1.4.6.3、混凝土喷射程序,所示。即喷射时喷射移动可以采用螺旋形移动前进,也可以采用S形往返移动前进。
1.4.7、调节好风压与水压
风压与喷射质量有密切的关系,过大的风压会造成喷射速度太高而加 大回弹量,损失水泥,风压过小会使喷射力减弱,则混凝土密实性差。因此,根据喷射情况应适当调整风压。
为保证高压水能从喷枪混合室(喷头处)内壁小孔高速度射出,把干拌和料迅速拌均匀,水压应稍高于风压。湿式喷射时,风压及水压均较干喷时高。一般水压力比输料管的压力至少高10N~15N/cm
2,同时要求供水系统的水压不应大于40N/cm
2,供水系统水压不足时,需要采用压力水箱提供稳定的水压,才能确保喷射混凝土施工质量。
1.4.8、一次喷射厚度问题
喷射作业应分层进行。一次喷射厚度不得太厚或太薄,它主要与喷射混凝土层与受喷面之间的粘结力和受喷部位等有关,并且应根据掺与不掺速成凝剂、喷射效率,回弹损失率等因素而定。
一次喷射太厚,在自重作用下,喷层会出现错裂而引起大片坍落。一次喷射太薄,大部分粗骨料会回弹,使受喷面上仅留下一层薄薄的混凝土或砂浆,势必影响效果及工程质量。一般情况下,一次喷射厚度:边墙为5cm~7cm,拱部为3cm~4cm(不掺速凝剂)。当掺入速凝剂后,边墙不宜超过8cm,拱部不宜超过6cm。分层喷射厚度,一般为粗骨料最大粒径的两倍,如一次喷射厚度小于5cm时,使用石子的最大粒径也要求相应减小。
1.4.9、分层喷射的间隔时间
分层喷射,一般分2~3层喷射;分层喷射合理的间隔时间应根据水泥品种、速凝剂种类及掺量、施工温度(最低不宜低于+5℃)和水灰比大小等因素,并视喷射的混凝土终凝情况而定。
分层喷射间隔时间不得太短,一般要求在初喷混凝土终结以后,再进行复喷;当间隔时间较长时,复喷前应将初喷混凝土表面清洗干净;且复喷时应将凹陷处进一步找平。
一般在常温下(15℃~20℃),采用红星一型速凝剂时,可在5min-10min后,进行下一次喷射;而采用碳酸钠速凝剂时,最少要在30min后,才能进行复喷。
1.4.10、喷射混凝土的养护
为使水泥充分水化,使喷混凝土的强度均匀增长,减少或防止混凝土的收缩开裂,确保喷混凝土质量。因此,喷射后特别需要有良好的养护,应在其终凝1h-2h后进行洒水养护,养护时间应不少于7天。
另外,当有钢筋时,喷射应严格控制水灰比,喷射角度也可偏一些,喷射混凝土应覆盖钢筋2cm以上。当有钢架时,钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实,喷射混凝土应将钢架覆盖,避免钢架锈蚀,并应由两侧拱脚向拱顶方向喷射。
2、对桥台背、侧墙裂缝的处理
先用钢抓钉跨裂缝将两侧扣住,然后采用凿槽法,沿裂缝处用钢钎或风镐凿成“V”形槽,槽宽5cm,槽深5cm,凿完后用钢丝刷及压缩空气将碎屑粉尘清除干净,最后用12.5号水泥砂浆加环氧树脂浆液进行封补处理。
3、拆除原桥面铺装和人行道栏杆
对拱上及台后填料进行重填夯实,并增设防水层;全桥浇筑15cm厚30号混凝土+8cm厚沥青混凝土桥面,并设防撞护栏,桥面净7.5+2×0.5m防撞护栏。全桥并增设防水系统,
3.1、拆除工程
既有桥拆除工程主要有拆除桥面砼、双侧人行道系均采用人工配合小机具的方法进行拆除;人行道系采用砼切割机配合人工凿除,暴露的钢筋用电焊予以切除;桥面混凝土采用砼切割机风镐凿除;拱上及台背填料用人工配合机械进行清除。
3.2、拱上及台背回填
3.2.1、台背回填填料,采用透水性较好的材料,不得采用含有泥草、腐殖物或冻土块的土,本桥台施工时采用砂砾掺入适量的山砂进行回填并分层夯实。
3.2.2、台背填土的质量直接关系到竣工后行车的舒适与安全,应严 格控制分层厚度和密实度,设专人负责监督检查,检查频率每50m
2检查1点,不足50m
2时至少检验1点,每点都应合格,采用电动打夯机械压实,回填材料的分层厚度宜为0.1~0.2m,台背填土压实标准,从填方基底至路床顶面均为93%。
3.2.3、台背填筑施工工艺流程:施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺平整→碾压密实→检查评定→合格后进行下一层填筑。
3.3、桥梁护栏
3.3.1、桥梁护栏设计为钢筋砼护栏,整理桥梁边板上预埋的与护栏的连接钢筋,用水冲洗干净护栏施工范围。
3.3.2、测量确定护栏内外边线。
3.3.3、将护栏钢筋同边板预留钢筋绑扎连接;绑扎护栏墙内钢筋,预设泄水孔及其它预埋件。
3.3.4、立护栏墙模,内外侧模间以钢筋拉杆相连。护栏模板采用定型钢模。
3.3.5、浇注护栏砼,采用插入式与平板式振捣器振捣,按设计图安装预埋件。
3.4、桥面铺装
3.4.1、摊铺砼厚度略高于设计标高,先用平板振捣器振捣密实,再用整平板整平。整平完成后,局部表面有缺陷的地方用新鲜砼填补、镘刀成形。
3.4.2、动力镘抹过后,接着用手工镘抹平,以消除不规整,对于棱角、孔周围,手工抹平。
3.4.3、每段砼桥面浇注修整完工后半小时内,用监理工程师认可的方法对砼表面进行防护,以防暴晒或刮风使水分散失过快,造成裂纹。
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