维修加固报告(精选8篇)
摘要:国内已竣工运营的隧道目前普遍存在隧道衬砌结构渗漏水的情况。隧道渗漏水已成为我国隧道工程最为普遍的病害之一,本文通过对隧道渗漏水原因的分析及分类,以此给出了隧道渗漏水综合治理的措施。
关键词:既有隧道;渗漏水;成因;治理技术
0.引言
当前,隧道渗漏水已成为困扰隧道及地下工程界的世界性难题,逐渐发展的高速交通体系对隧道运营环境不断提出更高的要求,尤其是对隧道防水效果的要求更是严格,故渗漏水治理变得日益重要。据不完全统计,我国铁路运营隧道约6180座,其中渗漏水隧道1949 座,占隧道总数的31.5%。上海、广州、南宁、成都、昆明、南昌、西安、武汉等8个南方铁路局管内共有漏水隧道1524座,占调查漏水隧道总数的78.2%;哈尔滨、沈阳、北京、呼和浩特、郑州、济南、太原、兰州、乌鲁木齐、青藏等10个北方铁路局管内共有漏水隧道425座,占调查漏水隧道总数的 21.8%。根据随机抽取的102座隧道调查显示,平均每100延长米隧道分布有5.1处渗漏水[1]。因此,既有隧道渗漏水治理是一项工程量巨大而又十分艰巨的任务。
1.隧道工程渗漏水现状
目前的隧道工程大都采用复合式衬砌,即衬砌结构包括初期支护与二次衬砌。在洞内,与衬砌结构相适应的隧道工程防排水技术近年来也得到了很大发展,不过在隧道洞内总体思路仍然是防水层防水,即在初期支护与二次衬砌之间设置防排水层(主要是土工布、排水板和防水板)将水导入各种排水管,与之配套使用的还有弹簧半圆管、止水带、止水条以及盲管和盲沟等[2]。但是,即使采用了现有的各种防排水材料和工艺,隧道渗漏水现象依旧未能很好解决,尤其是在地下水丰富地区建设隧道工程,很少能做到衬砌不漏水、不滴水、不渗水,由此而带来的隧道工程渗漏水治理在很多隧道工程中花费了相当多的人力和财力。“十隧九漏”说明了隧道渗漏水的广泛性和普遍性。而且,在富水地段,隧道工程施工过程中所出现的大面积渗水、漏水乃至涌水也恶化了施工作业环境。
2.隧道渗漏水的危害
随着中西部公路建设的发展,隧道数量与里程不断增加。根据对现有隧道的调查,隧道存在严重的渗漏水。这是隧道建设应该重视的也是急需解决的一个问题。一旦发生渗漏水,将会有如下主要的危害:
(1)腐蚀附属设施,使其寿命缩短;
(2)路面积水,降低了轮胎和路面的附着力,产生和危及行车安全,导致车速减慢,影响行车效率;
(3)影响隧道结构本身稳定及降低其使用寿命,造成隧道的侵蚀破坏;(4)围岩有地下水并具侵蚀性的情况下,降低围岩的承载力,增加衬砌负担;(5)路面积水,影响隧道环境;
(6)在寒冷地区,反复的冻融循环,在衬砌内部造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏;在衬砌和围岩之间,造成冻胀,引起拱墙变形破坏[3];
(7)结冻地区,拱墙上悬挂冰柱、冰溜,侵入净空;在隧底可能冻起并形成冰坡、冰锥,使行车滑溜;
(8)渗漏水滴至路面,则易形成冰湖,严重威胁行车安全。
从上面的总结中可以看出,隧道渗漏水严重影响了其使用功能与使用环境。从而必须在设计阶段与施工中要求隧道的防排水问题。
3.既有隧道渗漏水病害分类
既有隧道渗漏水病害是指隧道在使用过程中,由于自然条件(地下水、材料、地层、冻融)的变化,使结构物发生各种变异现象(如开裂、错位、冻结、崩塌等),导致围岩地下水或地表水直接或间接地以渗漏或涌出的形式进入隧道内,大大缩短结构物的使用寿命,并影响隧道的正常运营和洞内设备的使用。运营隧道渗漏水病害会危及隧道内行车安全、设备安全以及结构安全等。其通常可按以下几种方式分类: 3.1 按表现形式分类
根据隧道渗漏水表现形式可以将渗漏水定性地分为:浸渗、滴漏、渗漏、涌流(见图1)[4]。
(1)浸渗(渗润):衬砌表面呈面状湿润状态,像冒汗一样出现水珠,但没有明显的漏水点;
(2)滴漏(滴水):衬砌漏水成水滴状态,间断下滴,有明显漏水点;
(3)渗漏(渗水):衬砌表面出现明显水流从裂缝或施工缝中流出或滴水成线状下流;(4)涌流(喷水):水直接从衬砌裂缝或施工缝中喷出。
浸渗(渗润)
滴漏(滴水)
渗透(渗水)
涌流(喷水)
图1 隧道渗透水病害
3.2 按渗漏位置分类
根据渗漏水病害发生位置的不同,分为:拱顶渗漏、边墙渗漏、仰拱水害和避车洞水害。其中拱顶渗漏和仰拱水害对列车运行影响较大。3.3 按形成原因分类
根据渗漏水形成原因不同,可以分为施工缝(变形缝)渗漏、混凝土收缩裂缝渗漏、混凝土密实度不足渗漏以及预埋构件接缝处理不当渗漏。其中施工缝(变形缝)渗漏是较为常见的渗漏,而混凝土密实度不足渗漏是最难治理的渗漏[5]。3.4 按补给水源方式分类
根据隧道渗漏水补给水源的不同,分为地下水补给和地表水补给两种。其中地下水补给的渗漏病害水源稳定,四季变化不大;地表水补给的渗漏病害,受地表降水影响较大。
4.运营铁路隧道渗漏水病害成因
运营隧道渗漏水病害成因可分为外因(外力和环境等外部因素)和内因(材料和设计施工等构造方面的因素)两大类。隧道修成以后,破坏了围岩内原有的水系平衡和应力平衡,隧道为了达到新的平衡,需承受地层内部水压力和围岩压力,这是隧道产生渗漏水病害的外因。而内因则是由于材料属性、施工以及构造措施不足等原因,造成隧道防水体系存在一定的缺陷,为地下水渗漏提供了迁移路径。隧道渗漏水病害情况的的主要因素见图2。
图2 隧道渗漏水病害情况的的主要因素
4.1 自然地理状况
水文地质条件不良,有水源。是造成隧道发生渗漏水的一个主要原因,由于隧道的开挖,引起围岩应力释放和重分布,从而改变围岩的力学特性和地下水的径流途径,使周围水向隧道内汇集,给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖后地下水汇集范围的大小与地层的渗透系数、水位降深、过水断面大小有关。此外,还受大气降水、隧道进深及隧道周围溶洞、泉、水库或湖泊、江河的影响。造成隧道渗漏水属于隧道区自然地理状况的因素应该包括所在地区的气候情况、地质、以及所在区的降雨量特别是最大降雨量,以及地表水状况[6]。4.2 围岩及地下水情况
地下水作用于隧道工程不但导致隧道涌渗水,造成隧道施工、运营中的水害,同时又改变岩体水文地质条件而导致洞顶水环境灾害。地下水的侵蚀作用可造成衬砌结构的侵蚀破坏,从而危害衬砌结构的耐久性[7],严寒地区因渗漏水的反复冻融循环,可造成衬砌混凝土的冻胀开裂破坏。此外由于岩石不仅是地下水储存和运动的场所,同时又是活泼的化学反应剂,能使水分子不断的离解,而地下水作为基本的地质营力之一,是与环境相互作用的,所以隧道所在区的水和岩石的成分和类型,是影响运营隧道渗漏水的因素。此一级因素下设定了 3 个二级影响因素:围岩的裂隙连通情况(渗透率)、地下水的腐蚀性、地下水水位与隧道底板的高差。4.3 隧道施工
施工工艺水平低,不能按计量正确施工。卷材防水层数擅减、搭接不规范,粘结不密实,涂抹层厚薄不均匀及节点未做密封处理,使用的防水混凝土强度过高,收缩性大而产生裂缝或防水混凝土抗渗强度过低而无法抵抗压力的渗漏,施工现场混乱,施工材料中混入泥土等杂物。支护技术不过关,拱顶衬砌不密实,当围岩压力过大时导致拱腰部位衬砌出现纵向拉裂,拱顶衬砌压碎掉块导致渗漏,软岩地段仰拱施工滞后,衬砌不能及时成环,墙脚受力内移致使边墙出现纵向裂缝导致渗漏。岩溶发育地区隧道施工中,开挖导致围岩裂隙与岩溶贯通,若施工在旱季,岩面渗水不明显而没有采取防排水措施,雨季岩溶水补给后则导致渗漏。混凝土衬砌施工中振捣不到位致使衬砌不密实,出现蜂窝麻面,使防水混凝土的抗渗强度达不到要求导致渗漏等。此外,我国早期修建的铁路隧道各种接缝均未作防水处理,因此接缝漏水占隧道漏水的绝大部分,尤其是早期施工的隧道衬砌,每环 3~6m,环向接缝多,漏水严重[8]。针对这一影响因素,设定了 4 个二级因素:防排水措施施工、三缝的施工、衬砌的施工(混凝土的施工)、初期支护的施工等。
5.渗漏水治理原则
公路隧道渗漏水防治应从实际出发,综合考虑施工技术的可行性、运营养护的经济性和耐久性等因素。隧道渗漏水是地下水沿隧道结构内部缺陷迁移至隧道内部,影响隧道内部的运行环境“因此,隧道渗漏水的治理需从渗漏水的迁移路径!渗水点上入手。一般涉及水患治理问题时,常遵循“堵、排、截”的原则[5],隧道渗漏水也可采用该原则进行治理。
“堵”——封堵水流迁移通道”目前常用的方法有衬砌内部注浆和围岩注浆,衬砌内部注浆是采用化学注浆法封堵二次衬砌内部缺陷,阻止地下水的迁移;而围岩注浆多采用水泥等无机材料对隧道围岩进行注浆,提高围岩的阻水能力。
“排”——将进入隧道内部的地下水有规律地引排,以消除或降低渗漏水对隧道运营环境的影响,常采用凿槽埋管法或外设排水槽法进行治理。
“截”——将地下水拦截在衬砌内部,使其不渗流出二次衬砌,常采用的方法为衬砌表面施做涂层防水。
在隧道运营养护阶段,需要根据渗漏水的发生状态(线状、面状)、漏水量、净空断面的富余量作为选择整治对策的依据。对于漏水情况较集中,渗漏量较小的情况,一般可在衬砌表面加装平行管或在漏水处修导水槽的方法来治理;对于衬砌开裂而引起的轻微漏水(滴水),可根据漏水范围大小选择通过止水填充物填充裂隙或用防水材料喷射、涂抹衬砌表面以达到止水效果;对于隧道净空仍有剩余的情况,可通过加装防水板来阻止衬砌大面积渗漏。公路隧道防渗漏水问题贯穿隧道的整个生命期,为减少公路隧道在后期的渗漏水治理问题上所投入的费用和所承担的风险,在隧道设计和施工阶段时应严格遵照有关规范规定,将隧道渗漏问题扼杀于源头,已投入运营的隧道对其进行观测分析找到病害发生的根源以便及时对其进行针对性治理隧道中的渗漏水按形式和面积可简单地分为点、线、面三种形式。5.1 点渗漏的整治
点渗漏也可称为孔眼渗漏或集中渗漏。根据渗漏水压力的大小及混凝土结构的缺陷程度,可分别采用直接堵塞法和注浆堵漏法[9]。5.1.1 直接堵塞法
当水压不大而混凝土结构密实性很好时,可采用此法。以漏水点为圆心,根据渗水范围大小凿成直径10~40mm、深20~200mm的孔,并用水冲洗干净;用双快水泥砂浆或其他快凝材料捻成与圆孔直径接近的锥形小团,待其初凝时迅速堵塞于孔内,并向孔壁四周挤压,使其与孔壁紧密结合,封住漏水。经检查无渗漏后,表面抹防水面层。5.1.2 注浆堵漏法
注浆法适用于水压较大、孔洞较大且漏水量大的孔洞,也可用于密实性差、内部蜂窝孔隙较大混凝土的线渗漏和面渗漏处理。对于围岩破碎严重造成隧道防排水压力很大,渗漏水十分严重的情况,也可采用向衬砌后的围岩或回填层注浆两种方式。可以说注浆是隧道渗漏综合治理中最为常用和有效的方法之一。
注浆法按工艺可分为单液注浆和双液注浆。单液注浆仅需一套压浆系统,通过压力泵加压后,把浆液直接压入漏水缝隙。双液注浆采用两个压力泵加压,使甲、乙溶液通过各自的的管路进入混合器,混合均匀后再压入漏水裂缝中。单液注浆工艺简单,而双液注浆具有易于控制凝结时间的优点。对于围岩或衬砌背后注浆,一般只采用无机材料为主的浆液如水泥浆、水泥-水玻璃浆等,衬砌背后空洞较大也可以用砂浆,渗漏严重的结构常用水泥-水玻璃浆液(见图3)。对于衬砌混凝土内的孔隙和裂缝,一般使用有机材料进行注浆,常用的有络木素类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、聚氨酯类、环氧树脂类、尿醛树脂类、呋喃树脂类等。这其实是一种衬砌裂缝补强加固处理的方法。此方法将化学浆液压入衬砌混凝土中,封堵裂缝,密实混凝土,达到治水目的。
图3 衬砌后洞注浆
5.2 缝渗漏的整治
首先应分析裂缝的成因,对隧道承载力有影响的裂缝,应对隧道进行加固处理。对不影响结构受力的裂缝,可以直接对裂缝进行治理。常用的治理方法有三大类:充填法、注浆法和表面覆盖法。为了治理裂缝渗漏水,同时使衬砌混凝土连接成整体,恢复原有的刚度及耐久性,一般采用注浆法。整治缝漏一般也可根据水量大小采取嵌缝堵漏或凿槽排水的方法[10]。5.2.1 嵌缝堵漏施工步骤
沿渗漏水裂缝凿槽,宽度15~20mm,深40~50mm,槽壁要平整,并用高压水冲洗,清除灰碴、粉尘。用木板条将膨胀止水条顶入槽底,膨胀止水条两侧与槽壁尽量密贴。在有水情况下,经过约20min膨胀发挥作用,然后用双快水泥净浆封槽,塞紧抹平。5.2.2 凿槽排水施工步骤
凿槽排水(图4)一般用于注浆部分的下方或缝漏水量较大时,沿漏水缝隙凿槽(槽可不必为直线),将水引至排水沟内。若洞内水沟在另一侧,则需在隧底填充处设横向盲沟。盲沟坡度为3%,断面一般为20 cmx10 cm,中间以碎石填塞,表面整平,抹一层2 cm厚的砂浆。
图4 暗槽排水结构示意图
5.3 面渗漏的整治
大面积渗水可分为慢渗、快渗和混凝土剥蚀等几种情况。一般慢渗可以直接采用防水材料抹面的方法,对于混凝土强度和密实度良好的快渗情况,可采用排水降压的方法,减少渗水压力,然后采用防水材料进行抹面。对于渗漏严重,而且混凝土表面风化、剥蚀严重的情况,则一般要求采用浇筑混凝土或钢筋混凝土护面进行防水和补强。
防水材料抹面一般可分为:刷涂防水层、抹压防水层、喷涂防水层。
6.总结
既有隧道因其隐蔽性、渗漏影响因素多而复杂等原因,造成了目前渗漏水治理效果较差的现状,难以满足隧道防水的要求"根据以往工程实例,常用的治理方法有二次衬砌内部注浆法、围岩注浆法、引排法和衬砌表面施工防水层法。在具体工程中,应根据工程实际情况选择合适的治理方法。
既有隧道渗漏水治理需注意以下几点:
(1)根据隧道区域内的水文地质资料、围岩条件、施工条件、支护结构特点以及隧道防水层等因素,同时结合物探无损检测方法,进行渗漏水病害勘察,以判断隧道渗漏水的形成原因、水流迁移路径、渗漏水的危害等;
(2)充分考虑渗漏水的形成原因、发生位置、围岩条件以及隧道支护结构的变异情况等因素,并结合不同隧道渗漏水治理方法的特点,选择合适的治理方法及治理材料,且应针对渗漏水病害的特点,逐一选择合适的治理方法;
(3)严格控制施工质量,方案设计过程中应针对每个渗漏点(或区)的特点,制定合理的质量控制标准;
(4)质量检测应采用物探无损检测和人工观察相配合的方法,而且检测过程中应注意检测前和检测过程中地下水位和降雨的变化;
此外,对于隧道及地下工程普遍的渗漏水状况,其彻底消除的关键在于施工控制,即通过完善设计方案,严格控制施工质量,特别是衬砌的灌注质量、施工缝的处理来消除衬砌中的渗水缝隙并严格按设计要求做好防水处理才能有效的避免渗漏水的出现做到一劳永逸使渗漏水不再是隧道及地下结构的质量通病。参考文献
[1] 中铁西南院,西南交通大学,成都铁路局.运营隧道渗漏水治理技术研究报告[R].中铁西南院,2009.
[2] 叶 飞,刘丰军.隧道工程渗漏水机理及防治[J].铁道建筑,2006,12(4):51-54. [3] 汪 坚,屈峥旭.公路隧道渗漏水原因分析与处理[J].湖南交通科技,2007,33(1):135-137. [4] 李 伟,杨 丹.既有隧道渗漏水分析及治理技术[J].地铁与隧道防水,2011,2:20-24. [5] 关宝树.隧道工程维修管理要点集.人民交通出版社,2004.
[6] 潘海泽,黄涛.铁路运营隧道渗漏水灾害成因分析及评价指标体系建立[J].工程勘察,2008,12:21-25.
[7] L.Niel Plummer,2002.Geochemical modeling of water-rock interaction:past,present,future[J].water-rock interaction.
1 旧桥概况
大桥于1992年12月动工兴建,1994年5月9日主体工程竣工。该桥采用钢筋混凝土桁架拱,净跨30m,矢跨比1/8,大桥全长277.8m、宽16m。桥面采用预制微弯板,现浇混凝土填平层及桥面铺装层的组合结构形式。桥台采用U形台,扩大基础,桥墩采用桩柱式,中墩设为制动墩,见图1。
2 旧桥主要病害及原因
2.1 主要病害
1)桥面线形。该桥桥面纵坡设计值为0.0%,即桥面无纵坡,从图2可以看出,桥面纵向线形平顺度较差,起伏较大。经现场勘察分析,主要因桥面局部破坏,由剥落现象所致。通过比较发现,八跨主拱肋实测线形与设计拱肋线形都有不同程度的偏差。第一跨拱顶处下挠;第二跨拱顶处也有下挠;第三跨拱顶及1/4跨处有下挠;第四跨拱顶处下挠较大;第五跨、第六跨拱顶、1/4跨处、3/4跨处及拱脚处偏差都较大;第七跨拱顶处有下挠;第八跨拱顶及1/4跨处下挠,3/4跨处上挠。
2)桥面系。
a.大桥桥面为沥青混凝土路面,局部有剥落现象,桥面凹凸不平,车辆通过时颠簸严重,对桥梁产生较大冲击,见图3。
b.桥面积有大量雨水,造成桥面积水较严重,同时由于桥面防水层严重破坏,桥面积水已经向下渗透,致使横系梁等构件受腐蚀严重。
c.人行道栏杆破损严重,主要表现为立柱混凝土剥落、露筋、倾斜,栏杆多处构件缺损、整榀栏杆外倾等,部分地方已起不到栏杆的作用,对过往行人的安全构成严重威胁。
d.全桥所有的伸缩缝已经严重破坏,伸缩缝锚固端混凝土已经破裂,伸缩缝中间已被砂石和尘土填满,失去伸缩作用,见图4。
3)主体结构。
a.所有拱肋跨中均出现横向贯穿裂缝,并且裂缝宽度大多都达到裂缝限制,见图5。
b.大桥八跨微弯板均出现较多裂缝,见图6。
4)下部结构。大桥桥墩(台)为C20混凝土,现场调查发现,该桥桥墩混凝土外观质量良好,线条竖直度好,截面尺寸满足设计要求,但局部水锈严重(见图7)。个别桩基础冲刷相当严重,出现大面积露筋(见图8)。
5)全桥总体技术状况等级。根据JTG H11-2004公路桥涵养护规范对全桥总体技术状况等级评定,宜采用考虑桥梁各部件权重的综合评定方法。综合评定采用下列算式:
该桥根据评定算式计算出的Dr=38,根据评定分类采用的界限判定该桥的技术状况评定等级为四类,即该桥需要进行大修或改建,及时进行交通管制,如限载、限速通行。
2.2 病害原因分析
理论计算表明,本桥原设计在正常施工和正常养护、维修条件下满足汽—20和挂车—100的通行要求,但结构的安全储备并不高。由于泾河大桥历年来交通任务繁重、重车通行较多,且附近有水泥搅拌场,本桥经过十几年的运营,若考虑旧桥长期运营后承载力折减等问题,目前并不一定能满足汽—20和挂车—100的原设计荷载等级。
本桥于1992年开工建设,当时经济条件相对较差,结构在经济造价、施工工艺及外观造型上具有较大竞争优势,使此类桥型建设达到了一个高潮,而没有考虑其潜在的一些弊病;刚架拱桥拱肋、微弯板及现浇填平层逐步形成,理论计算采用的内力叠加方法,此时变成了应力叠加,原设计连接措施也没有做特殊处理,边界条件也存在较大差异。调查中也了解到本桥填平层分两次浇筑形成,存在着拱肋与桥面结构不能共同受力的问题,恶化了结构受力条件;近年来,交通量迅速增长,超载车辆的通行也未加以控制,恶化了结构弊病。因此,在内外多种不利因素驱动下,结构病害迅速恶化,已经到了非处治不可的地步。
3 结构计算
利用有限元程序——MIDAS建立空间有限元模型,取单跨结构进行分析,典型桥跨结构共分为384个结点、539个单元;平凉泾河大桥的计算模型、结点及单元划分如图9所示。
主要计算荷载:
1)恒荷载,包括自重、混凝土收缩徐变和二期荷载,桥面铺装、栏杆等重量按设计取值。2)车道荷载,以车辆荷载补充计算,考虑汽车冲击力。3)城市桥梁人群荷载。4)温度荷载,整体升温和降温按±25℃计算。5)基础沉降,墩台基础不均匀沉降(包括水平变位和竖向变位)按1cm考虑。6)施工临时荷载。
依据JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范,按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效用组合,并进行施工阶段的最不利条件分析,结合现行规范进行承载力检算,并考虑应力叠加影响,参照静、动载检测结论考虑承载力折减系数和活载影响修正折减系数的影响。
4 加固设计
本桥原设想提载加固,但由于结构本身存在的缺陷和运营多年造成的严重损伤,加固费用较高。通过更换上部结构(基础利用)、新建、限载(轻重车分流)等多方案比较,考虑到城市交通特点,在限制重车通行的条件下,按公路—Ⅱ级荷载进行维修加固,使其继续发挥作用,重型车辆通过择桥位新建桥梁解决。
4.1 上部结构
1)拱肋。拱腿截面尺寸为35cm×57cm,拱脚处拱腿和斜撑之间回填C40混凝土,形成局部大截面提高承载力;拱腿拱脚加固部位上缘粘贴8mm钢板,其余侧面粘贴5mm钢板;拱腿顶部加固部位下缘粘贴12mm厚钢板,其余侧面粘贴5mm钢板。
斜撑截面尺寸为35cm×35cm,斜撑顶板和底部粘贴5mm厚钢板。
内弦杆截面尺寸为35cm×65cm,下缘粘贴8mm厚钢板;抗剪承载力不足采用U形钢板加固,钢板上端粘贴纵向钢压条予以锚固。U形钢板间距35cm,钢板厚度5mm,宽度15cm。
外弦杆截面尺寸为35cm×65cm,下缘粘贴5mm厚钢板;抗剪承载力不足采用U形钢板加固,钢板上端粘贴纵向钢压条予以锚固。U形钢板间距35cm,钢板厚度5mm,宽度15cm。
跨中部分弦杆下缘粘贴12mm厚钢板,抗剪承载力不足采用U形钢板加固,钢板上端粘贴纵向钢压条予以锚固。
2)微弯板及现浇层。微弯板厚度增加至8cm,板跨方向布设直径16mm的HRB335钢筋,间距10cm。垂直板跨方向布设直径12mm的HRB335钢筋,间距10cm。现浇层内布设直径16mm的HRB335钢筋网,间距10cm。
3)横系梁。横系梁采用增大截面、植筋法进行加固,将原横系梁宽度每侧增加10cm,高度不变,其中拱肋横系梁高度增加20cm。
4.2 下部结构
本桥桥墩墩身破损严重,采用钢管混凝土外套箍进行加固,钢管直径2500mm,壁厚10mm,管内灌装C40混凝土。桥墩基础对系梁以下掏空的地基部分就地取土回填,并分层夯实。4号墩(单向推力墩)地基须压浆加固。
4.3 桥面系及其他
行车道桥面铺装采用5cm改性沥青混凝土,沥青混凝土摊铺前,在桥面板上涂刷三层防水材料,人行道桥面铺装采用2cm厚M20水泥砂浆;更换已经破损的伸缩缝及栏杆;人行道栏杆采用富有现代气息的碳素复合钢管,配以新颖别致的造型。
5 结语
通过对刚架拱桥的病害调查并对形成病害原因进行分析,除了该类桥梁的结构缺陷外,其主要病害成因为人为因素。管养部门应加强对该类桥梁的管理和养护,定期进行检查,本文提供的加固维修处治方案可供同类桥梁参考。
摘要:以泾河大桥工程为背景,对刚架拱桥的病害进行了调查及病害原因分析,通过有限元仿真分析对其上下部结构与桥面系等进行了加固设计,可为同类桥梁的病害检查及加固提供参考。
关键词:刚架拱,病害,加固,设计
参考文献
[1]JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S].
[2]JTG/T J23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S].
[3]顾安邦,孙国柱.(公路桥涵设计手册)拱桥(下册)[M].北京:人民交通出版社,1995.
[4]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社,1989.
在我国早期著名四大石窟中,麦积山石窟虽然在盗挖盗剥等人为的破坏方面较轻,但在地震坍塌等自然的破坏方面却严重得多,到1949年全国解放时,可谓疮痍满目,亟待维修。西北军政委员会文化部和中央人民政府文化部先后于1952年和1953年委派以常书鸿为组长的勘察组和以吴作人为团长的勘察团,对麦积山石窟进行了全面勘察,对石窟的险情及维修保护问题,除提出几项应急措施外,还建议政府考虑以现代工程上应用的科学方法(如横穿崖石裂缝,贯以钢筋和灰浆)来巩固危崖。1953年麦积山文物保管所成立,邀请地质、建筑及文物等方面的专业技术人员,进行地质地貌勘察,为探讨和确定维修加固方案提供了依据。
1972年,国务院图博口的工程技术人员,在现场勘察的基础上提出三个加固方案。虽然这三个方案都不够理想,但基于加固工程的紧迫性,国家文物局于1973年批准采用第一方案:西崖搬迁文物,东崖进行加固,措施是粘、锚、顶、罩。
这一方案的下达引起了强烈反响,关键是搬迁文物难以落实。西崖文物中,泥塑和壁画难以搬迁,若强行搬迁,必然遭到严重损害。负责工程设计任务的甘肃省建筑勘察设计院也提出西崖不但可以加固,而且难度还比东崖小。于是便在上述方案的基础上提出了将全部崖壁采用“锚杆挡墙、大柱支顶、化学灌浆粘结”进行加固的新的设计方案。
在加固方案设计中,省建筑勘察设计院将东西崖分为10个工段,并且在此后两年的时间里,完成了全部工段的加固方案设计图和大部工段加固施工设计图,绘制了精确度较高的麦积山石窟总体立面图和栈道分布图,不仅满足了施工的需求,而且为研究维修加固前的崖壁建筑遗迹,提供了重要资料。
1975年成立了麦积山石窟加固工程办公室。1976年唐山大地震爆发,全国震惊,麦积山石窟加固迫在眉睫。在此情况下,又成立了麦积山石窟加固工程领导小组,负责协调各方关系,研究决定工程中的重大问题,保证工程顺利进行。
在此期间,根据承担工程科研任务的甘肃省建筑科学研究所研究人员的实验和建议,就采用“喷锚支护”新技术,以代替挡墙柱加固方案问题,组织由科研、设计和施工等方面专业技术人员参加的调查组,赴西安、武汉、成都参观和调查,最终形成共识:在麦积山加固工程中采用“喷锚支护”技术是完全可能的,它比挡墙柱加固方案有更大的优越性。
于是正式向国家文物局提出用“喷锚支护”加固方案取代锚杆挡墙柱加固方案的报告,并很快得到批准。
1977年,施工准备工作基本就绪,施工小分队进驻现场,开始施工。先西崖,后东崖,期间遇到并解决了一系列重大技术问题,至1984年4月,历时八年的麦积山石窟维修加固工程全面竣工。完成的主要工程量为:喷护总面积9 100平方米,其中打锚杆2 300根,总进尺 12 500米;架设钢混结构新栈道1 000米;搭设钢雨棚70米;还作了崖前的水泥散水坡,铺砌了通往石窟东西门口的条石台阶。
1984年7月,在天水召开工程鉴定竣工验收会议。会议由甘肃省副省长刘恕和文化部顾问仲秋元主持。会上散发了由加固工程办公室编印的《麦积山石窟“喷锚粘托”加固设计简要图册》和有关设计、科研和施工方面的單行材料。麦积山石窟维修加固工程的圆满完成,得到与会代表的高度评价。会议通过了工程鉴定与竣工验收。会议通过的《鉴定意见》写道:麦积山石窟维修加固工程“在总结了国内岩体加固经验的基础上,结合麦积山石窟岩体的特点和不改变原状的原则,成功地采用了‘喷、锚、粘、托’综合加固技术,为保护石窟文物开创了一条新的途径。工程造价仅用305万元,经济效益显著。这样的采用先进技术综合治理石窟的成功实例,在国内外都是突出的”。
在这次会议上,以中华人民共和国文化部和甘肃省人民政府的名义刻石立碑,刊于石窟东门崖壁。碑题《麦积山石窟维修记》,内容简要记述了工程始末。还以同样名义,向参与工程的科研、设计、施工以及对工程有重要贡献的协作单位赠送了锦旗,以褒扬他们在麦积山石窟维修加固工程中所建立的功绩。1985年,该工程荣获国家科技进步三等奖。
麦积山石窟维修加固工程竣工后,于当年10月1日起向国内游人开放,次年5月1日起向国外游人开放。每年“五一”国际劳动节和农历四月初八庙会期间游人最多,登临参观者往往挤得水泄不通,而栈道及洞窟却安然无恙。1992年从山顶落下一块危岩,将栈道粗壮的钢管扶手砸弯,而栈道梁却完好无损,说明工程质量是可靠的,加固工程经受了初步考验。
香甘桥维修加固设计
本文通过对大连市香甘桥维修加固的设计描述,基本概括了现代社会常见桥梁通病的维修和加固方法,为今后旧桥维修提供了设计和施工参考.
作 者:刘宇 作者单位:大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁,大连,116011 刊 名:城市建设 英文刊名:CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年,卷(期): “”(1) 分类号:U4 关键词:裂缝 漏筋 剥落 桥梁 病害 钢筋砼 连续梁桥桁架拱桥的常见病害与维修加固
对桁架拱桥常见病害的成因进行了分析,并以阜阳市几座大型桁架拱桥为例,提出相应的维修加固方法,使桥梁病害得到有效的.控制,桥面索整体承载能力大大提高.
作 者:周海俊 作者单位:湖北省汉十高速公路管理处,武汉,430051 刊 名:交通科技 英文刊名:TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY 年,卷(期): “”(3) 分类号:U4 关键词:桁架拱桥 病害 维修加固甲方:**县盛世伟业房地产开发有限公司
乙方:瑞尔广告有限公司
为明确甲乙双方在施工过程中的权利义务,促使双方互相创造条件,搞好配合协作,按时保质保量的完成工程任务,依照《中华人民共和国合同法》、《中华人民共和国建筑法》及相关规定,遵循平等、自愿、和诚实信用的原则,经甲乙双方就本维修加固工程施工事项充分协商,特签订本合同,以便共同遵守。
1、维修加固工程概况:
(一)工程名称:户外广告牌维修加固。
(二)工程地点:**县政务中心楼顶。
(三)工程范围:**县政务中心楼顶正面广告牌,见维修加固施工图。
(4)工程质量及验收标准
1、本工程质量应达到施工图的要求,本维修加固工程项目保证在2014年12月12日时间范围内能安全正常使用,不出现任何安全问题。
2、本工程图纸方案说明、按照国家规定的并按深化完善设计施工工程质量标准验收。
(5)合同工期:
开工时间为2012年12月 日,竣工时间为12年12 月 日。
(6)工程造价:
本合同造价为:(大写)陆千元整(人民币)6000.00 元。
(7)双方权利和义务
(1)甲方权利和义务:
1、指派张建华为甲方代表负责监督合同的履行。
2、组织工程竣工验收,并按合同规定的日期为乙方办理结算。
3、按照合同约定的期限和方式支付合同价款。
(2)乙方权利和义务 :
1、乙方施工人员必须具有专业维修加固的经验和资格。
2、指派 为乙方现场代表负责合同履行,按照施工规范要求组织施工,完成合同规定的工作内容,处理施工中的有关问题,遵守甲方的管理约定。
3、组织施工和现场安全、技术交底,拟**全施工方案和进度计划。
4、按照合同约定进行施工,并在约定的质量保修期内承担工程质量保修责任和安全责任。
5、乙方维修加固施工人员和因乙方施工原因造成他人的人身意外伤害由乙方全权负责。
6、乙方应严格执行国家及地方相关安全法律法规、管理条例及操作规程,对每个成员必须进行安全技术交底,确保无安全事故发生。对工人进行安全教育、环境保护教育。
7、工程款的结算与支付:
(一)本合同生效后,按以下方式向乙方支付工程款:
工程在竣工验收合格后10天内一次性结清,乙方凭有效发票结算。在进行工程竣工验收中,如发现不合格须返工或修理补做的部分,双方在验收时应议定修补措施和期限,由乙方在规定期限内完成,完成后经验收合格再行移交,因此而发生的各项费用由乙方承担,付款时间相应推迟。
4、安全责任:
乙方在施工过程中,应严格规范程序,杜绝责任事故发生。如在施工过程中发生的一切安全责任(包括人员伤亡)事故,以及工程完工二年内发生的一切安全责任(包括人员伤亡)事故,均由乙方承担全部责任。
5、违约责任:
甲方不按期付款或有其他违约事项,应承担违约责任。
乙方不能按合同工期竣工,施工质量达不到设计图纸的要求,或发生其他使合同无法履行的行为,每逾期一天按协议条款支付本合同总金额10%违约金,赔偿因其违约给甲方造成的其他损失。
六、其他约定 :
(一)现场所有的变更均以书面文字通知为准,口头约定一律无效。
(二)在组织施工过程中,如遇下列情况,得顺延工期,双方应及时进行协商,并通过书面形式确定顺延期限:
1、因天气或其他不可抗力因素被迫停工的;
2、因甲方提出变更计划而不能继续施工的;
(三)本合同未尽事宜,双方可协商解决或签订补充协议,签订的补充协议与本合同具有同等效力。
(四)本合同在执行中发生纠纷,签订合同双方不能协商解决时,可向人民法院提起诉讼。
七、合同生效
本合同一式三份,甲方执两份、乙方执一份,本合同经双方签字、盖章后生效。
甲方:(盖章)乙方:(盖章)
1 加固目的
随着我国国民经济的日益发展, 交通运输量的迅速增长, 截止至2000年, 我国危桥总长已达2万余延米。若将其拆除重建, 不仅要耗费大量资金, 而且工期也较长;若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造, 桥梁加固后, 可以延长桥梁的使用寿命, 用少量的资金投入, 使桥梁能满足交通量的需求, 还可以缓和桥梁投资的集中性, 为国家带来巨大的经济和社会效益。因此, 加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。
2 加固方法
加固, 简单来说, 就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高, 以满足新的要求。旧桥加固方法可综合为以下几类。
2.1 结构性加固体
外预应力加固法
体外预应力法的加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料, 通过张拉对梁体产生偏心预应力, 在此偏心压力作用下, 使梁体发生上拱, 抵消部分自重应力, 减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力, 能够较大幅度的提高结构承载力。目前常用下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。
在合理安排施工流程的情况下, 该方法可最大限度地减少对桥上交通的影响, 甚至可以在有限开放交通的情况下组织施工, 因此近年来国内工程实例较多。如301国道盘锦立交主线桥和盘锦立交WH匝道桥的加固。但加固后体外预应力筋的防腐问题一定程度上增加了后期养护费用, 因此, 一般不是公路部门的首选加固方法。
粘贴钢板或碳纤维 (CFRP) 加固法
粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位, 使钢板与加固混凝土结构形成整体, 以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点, 近些年来在钢筋混凝土桥梁的加固维修中为公路部门广泛采纳, 是近几年应用最多的加固方法。
碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术, 因其强度高, 耐腐蚀, 且施工简便等优点, 目前已广泛应用于实际工程中。然而, 由于碳纤维本身的一些缺陷, 如脆性、耐火性不好等使得这种材料的应用受到限制。
增大截面与配筋加固法
增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸, 增配主筋, 以提高主梁截面的有效高度, 从而达到提高桥梁承载能力的目的。然而, 由于增大截面法在施工过程中全部的作业需在梁底进行, 施工难度较大且施工质量难以控制, 因此, 尽管在某些情况下费用并不太大, 但以上因素制约了该技术的广泛应用, 一般用于T型截面梁的加固维修。
改变结构受力体系加固法
改变结构受力体系加固法是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的, 是一种变被动为主动的加固方法。这种技术具有提高结构承载力, 增大结构刚度, 减小挠度等优点。但该加固方法施工改造时一般要涉及到桥面铺装的再处理, 增加了改造费用且加固效果受负弯矩区施工质量的影响较大, 目前极少单独采用。
此外, 结构性加固方法还有增设主梁加固法、锚喷混凝土加固法和增加横向联系加固法等。
2.2 非结构性加固
钢纤维混凝土修复桥面铺装层
对桥面铺装层的严重破损, 可考虑采用钢纤维混凝土修复。这种材料具有高强度、抗裂能力强, 抗冲击耐磨耗等性能, 可延长桥面的使用寿命, 在不增加桥梁恒载的情况下, 改善梁的结构受力性能。
伸缩缝的更新改造
在桥梁维修中, 以下几种类型伸缩缝的使用是较成功的。SFP“三防”型伸缩缝在大型桥梁上的应用情况良好;仿毛肋伸缩缝在大、中型桥梁的大量使用, 效果明显;TST、FG系列桥梁无缝伸缩缝, 在中小行桥梁上也得到广泛使用。
2.3 U型高桥台加固
预应力锚索框架法
该加固法采取在U型桥台前墙和两侧墙外加套40厘米的钢筋混凝土, 并在两侧墙增设水平预应力索对锚和前墙增设地锚的方案。该方案适用于不能中断交通又无法架设便桥的高桥台病害修复。
锚杆配合钢筋混凝土抱箍法
该加固法采取台腔与桥台基础持力层进行压浆固化, 再打入锚杆与槽钢抱箍, 最后在U型桥台前墙和两侧墙外加套25厘米的钢筋混凝土, 新旧墙体采用锚杆连接形成整体。该方案适用于地基承载力不足, 且施工处理不到位, 造成桥台前墙下沉。
2.4 桥墩加固
桥梁下部结构加固的主要目的是提高桥墩的整体承载能力。如桥墩发生了结构性损伤, 可以用外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维的方法进行加固。但是对于实体桥墩等横向刚度比较大的结构, 其状态变化主要是由地基所引起, 此时可重点从回填硬土或者对地基进行注浆等方法提高其约束桥墩的能力, 提高桥墩的整体承载能力。抬桩就是通常使用的一种有效的加固方法, 即在旧桩的两侧各增设一根桩, 并通过植筋扩大承台, 共同受力。另一种桩基加固方法是钢筋混凝土套箍。由于下部桩基施工等原因, 造成桩基缩径, 采用的加固方法是清除桩体虚浮物, 通过植筋后, 外抱箍微膨胀混凝土。
目前, 在很多桥梁加固改造中, 同一座桥梁, 针对不同的部位、不同的构件、不同的改造原因同时采用了几种不同的方法。如宜宾马鸣溪金沙江大桥的加固, 采用了增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法;西藏尼木大桥的加固, 采用了粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法。
3 加固方案选择
加固方案与诸多因素有关, 常考虑的主要因素:桥梁结构型式;桥位地形、水文、自然状况;桥梁现状分析研究结论;施工技术水平;能否封闭交通;预期加固效果;资金投入量等。
合理的加固方案是将上述加固方法优化组合, 体现出加固效果及经济效益。应注意以下两点:不同的加固方法有对应的设计计算方法;加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约, 如原结构配筋率、截面尺寸等, 不可能无限制地提高承载能力;
4 加固效果评价
桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范, 同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察, 以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验, 将试验结果与加固设计的计算结果进行对比, 来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言, 不方便进行荷载试验, 通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。
桥梁的加固维修技术是最近兴起的一门新技术, 为了指导桥梁加固技术的应用, 需提出一整套完整的实用性公路桥梁检测、评定与加固成套的技术规范, 为我国公路危旧桥的改造提供技术支持, 确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全, 使得桥梁加固做到“有法可依”。
参考文献
[1]《混凝土结构加固技术规范》 (CECS25:90) 中国计划出版社, 1992.
[2]《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》 (CECS146:) 中国计划出版社, 2003.
【关键词】现状 原则 思考
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1003-8809(2010)12-0029-02
一、桥梁加固维修现状
目前,我国桥梁加固维修技术尚不成熟、不系统,理论分析仍停留在新建桥梁的理论水平上。
2004年交通部颁布的《公路桥涵养护规范》JTG H11 2004和2008年8月,交通运输部发布的《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)和《公路桥梁加固施工技术规范》( JTG/T J23-2008),将我国桥梁的损伤评定分类和加固维修的设计和维修加固技术纳入了规范化管理。
二、桥梁维修加固原则
1、根据不同桥梁的结构和材料特点,在成本可控的前提下,采用不同的加固维修方法,更换或修复损坏的桥梁构件,使桥梁整体恢复到原有的设计承载能力,保证桥梁的设计使用寿命。
2、对一些通过加固维修不能恢复原有设计承载能力但又必须继续使用的桥梁,要确定好加固后桥梁的实际荷载等级和桥梁的剩余使用寿命。
3、一般情况,不宜通过桥梁加固提高原有桥梁的设计承载能力;也不宜通过桥梁加固改变桥梁的结构受力体系。
4、用于桥梁加固维修的材料必须通过国家权威检测机构检测认证、各项性能指标满足现行规范和设计要求。
三、桥梁加固维修的常用技术
1、主动加固技术
方法:施加预应力、改变结构体系等,改变结构原有的受力行为。
特点:改善桥梁恒载的内力分配,增加全桥刚度,闭合裂缝,并调整变形。
涉及因素:结构原有内力的状况、原桥的施工工艺、混凝土的强度、预应力的损失、支座型式 、加固的工艺等
效果:方法得当可有效的改变结构损伤状况;方法失误可加重损伤,甚至垮塌。
1.1施加梁体外预应力加固
施加梁体外预应力加固可以较好的提高梁体的抗弯截面模量、减小梁体绕度、减小受拉区梁体裂缝、从而调整原结构的受力状况,提高刚度及抗裂性。由于自重增加小,减小了对墩台及基础受力状况的影响,可节省对墩台及基础的加固量。
适用性:可在不限制通行的条件下进行加固施工,既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,也可作为永久提高承载能力的措施。
施工工艺流程为:施工准备→放样确定转向块、锚固块的位置→钻孔、种植钢筋→绑扎钢筋、预应力孔道、立模浇筑混凝土→穿索、张拉、锚固→梁体病害修复→清理场地,竣工验收
1.2 增加隔板加固
增加横隔板加固可以明显改善T型梁桥铰缝开裂病害,防止病害扩展。
优点:不影响桥下净空,对原桥景观基本无改变。
适用性:适用于因横向联系较差而降低承载力的桥梁上部结构。
增加横隔板加固只是将相对集中的荷载进行了分散,对桥梁整体承载能力并无实质性的提高。加固效果并不明显,需配合其他方法同时进行。
施工工艺流程为:搭设支架→确定新增横隔板位置→混凝土表面清理、凿毛→探测梁体钢筋位置→钻孔、植筋→连接横隔板主筋、绑扎箍筋→吊模灌注砼及养生→预应力张拉、锚固。
1.3 加大桥面铺装钢筋
采用加大桥面铺装钢筋直径的方法对绞缝开裂病害进行修补,是基于原桥面铺装钢筋网设计直径过小或网格过大,或由于施工质量原因造成的绞缝开裂病害而进行的维修方法。该方法全部在桥面施工,要求中断至少半幅交通。
适用性:适用于允许中断交通的小跨径T 梁或板梁桥。
优缺点:施工时桥上交通受阻,不允许中断交通的桥梁不宜采用;将增加结构自重产生的弯矩,结构的承载力提高不显著。
施工工艺流程:交通管制→破碎拆除原桥面铺装层→结合面处理→种植钢筋→铺设桥面铺装钢筋网→浇筑桥面砼→浇筑桥面其它铺装层和恢复→完成加固施工恢复交
1.4增大截面与配筋加固
增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。
适用性:适用于桥下净空较高,允许增加主梁高度的情况。
优缺点:加固效果比较明显,但施工工艺复杂,技术要求较高。对桥下净空限制的桥梁不适用。
施工工艺流程:施工准备→混凝土表面清理→钻孔种植锚筋→绑扎补强层钢筋网→浇筑(喷射)补强层混凝土→竣工验收
1.5扩大基础加固
扩大基础加固的主要内容为增大基础的受力面积来提高桥梁基础的承载力,防止桥梁基础进一步沉降。
扩大基础加固对原基础基本不影响,施工安全性较高。
施工工艺流程:施工准备→基础开挖→原基础混凝土病害及表面处理→钻孔、种植锚筋→绑扎新增基础混凝土钢筋→立模浇筑新增基础混凝土→基坑回填、完成加固施工
2、被动加固技术
方法:主要是裂缝修补、粘贴碳纤维、钢板、补强普通钢筋等。
特点:不改变结构的恒载内力状况,方法灵活,可根据裂缝的位置方向随意设置 。
作用:控制裂缝进一步开展,提高桥梁承载能力。
缺点:对已存在的裂缝需压浆封闭后再进行被动加固。
适用范围:多适用于在恒载作用下承载力满足要求但活载作用下承载力不满足的情况,在中小桥和大桥进行加固时常采用。
2.1修补裂缝
施工前应详细检查裂缝的走向、分布、缝宽及深度,数量,并进行分类、标记和记录,根据裂缝宽度,主要采取以下两种施工方法。
1)表面封闭法,其施工工艺:清理混凝土表面(打磨)→涂刷裂缝修补胶。
2)自动低压灌注法(壁可法):施工工艺流程:清理混凝土表面→安装注入座→封闭裂缝外口→灌注材料称量并拌和→严格按程序注胶→注浆质量检验→表面清理、涂装。
2.2粘帖纤维复合材料
粘贴纤维复合材料的加固方法是利用符合现行国家标准的《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T3354)中各项力学性能指标的纤维片材(或布),通过同样满足要求的粘结材料与混凝土结构结合紧密,剪力顺利传递而共同工作,提高混凝土结构的受力性能。
施工工艺流程:搭设支架→砼基底处理→涂底胶→涂找平胶找平粘贴面→粘贴纤维复合材料→自检粘贴质量→自然养护、表面涂装→检查验收。
2.3粘贴钢板加固
粘贴钢板加固作用与粘贴碳纤维布的加固作用类似。粘贴钢板施工需待混凝土缺陷修补、裂缝修补完成后进行。
施工工艺流程:钢板制作及砼表面处理→砼粘贴面种植锚筋→钢板配套打孔并试配→配置钢板胶并涂覆与钢板、砼粘贴面→贴合钢板至砼粘贴面→加压锚固→粘贴质量检验→表面涂装
3、关于部分常用加固方法的探讨
增大截面、体外预应力等加固方法都存在应力滞后的问题:加固前原结构已经承受荷载(即第一次受力),特别是当承载能力不足时,加固前原结构的截面应力、应变水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷载,而是在新荷载(即二次加载)下才开始受力。从而导致整个加固结构在其后的第二次受力过程中新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力和应变。所以,混凝土结构加固计算分析不能够完全按普通结构概念进行。加固结构的承载力与新旧两部分的应力差值或应变差值直接相关,与原结构的极限变形值有关,与两部分材料的应力—应变关系有关。因此,改变结构体系的主动加固方法要慎用。
四、桥梁加固维修的几项关键技术
桥梁加固维修的目的一般是使桥梁恢复到原设计承载能力,通常需和前述的主动和被动加固法配合进行。
1、斜拉桥拉快速更换拉索
斜拉索更换,其难点是旧索的拆除,由于早期斜拉桥设计及施工原因,旧斜拉索拆除困难甚至无法拆除。
一般要求在不中断交通的情况下,用最快最安全的方法拆除旧斜拉索,进行常规的新索安装。实现快速换索,从而尽量减少交通枢纽的壅堵时间。其关键技术是设计用专用工具在斜拉索在还存在应力的情况下,将将要拆除的斜拉索的切割部位的拉索应力转换为零,强行割断,强行拔出,从而实现快速更换。
拉索更换施工工艺流程:施工准备→塔端松锚放张→梁端退锚、拆除旧索→清理索孔→(新索制备)梁端穿索锚固→塔端挂索→塔端张拉→下一组索更换→整体索力调整
2、拱桥吊杆和系杆更换
在拱桥中,一对吊杆或系杆对应一根横梁,缺任何一根杆件均不能保持桥梁原有状态,因此,吊杆(系杆)更换必须考虑原吊杆(系杆)受力的转移,即用另外的替代杆件作临时吊杆(系杆),使原吊杆(系杆)的受力完全卸除,再予以成对同时更换。
施工工艺流程:施工准备→临时拉杆、分配梁加工制作→安装分配梁、穿临时拉杆→张拉临时拉杆,更换吊杆(系杆)→张拉新吊杆(系杆),调节桥面标高→拆除分配梁、临时拉杆系→更换下一对吊杆(系杆)→竣工验收、开放交通
3、整体顶升法更换支座
桥梁整体顶升,是将桥梁的一联(可包含多跨)进行同步平行顶升或绕一点向上平转,其特点是不改变梁体的内力,对梁体不会造成二次伤害,是一种最为先进、科学的桥梁支座更换和梁体纠偏的施工技术。
施工工艺流程:施工准备→千斤顶支撑面处理→安装千斤顶、油泵油路、电路、监控仪器设备等→试顶、检查设备运行情况→(新支座准备)起梁、更换支座→卸载落梁、完成支座更换施工
4、顶升法进行梁体纠偏
整体顶升法进行支座更换,梁体位移方向是单一的竖向,而采用顶升法对梁体进行纠偏施工,梁体位移方向包括竖向、纵向和横向三个方向,施工工序较支座更换复杂一些。
其施工工艺流程为以下:
(1)在桥墩上均衡安装千斤顶做好整体顶升T梁的准备。
(2)在桥墩和桥台上布设用型钢作成的滑轨,滑轨上按装四氟板。
(3)利用连续钢构主桥和引桥的支座垫石作反力的着支点,用型钢设置桥梁整体位移的反力架,安装纵横移千斤顶。
(4)同步均衡,整体顶升桥梁,将桥梁置放于滑轨的四氟板滑板上。
(5)修复支座垫石,重新安装桥梁支座
(6)纵、横顶移桥梁,使桥梁归位。
(7)整体落位桥梁安放在桥梁支座上,桥梁纠偏完成。
(8)按以上步骤进行T梁逐联复位。
5、伸缩缝快速维修
伸缩缝是桥梁路面中最薄弱的环节,也是最容易损坏的组成部分,在一些交通繁忙的道路(如市政道路立交桥、机场高速公路)上,一般不能中断交通,即使占道施工也具有一定的时间限制,通常的伸缩缝更换施工,由于混凝土的凝固时间较长,施工占道时间较长,不能满足繁忙交通的要求,因此,伸缩缝的快速修补显得尤为重要,意义非凡。且伸缩缝的修补整个过程不宜超过8个小时。
伸缩缝快速修补施工工艺流程:施工准备→放样、切割、破除伸缩缝砼→拆除原伸缩缝→修整槽口→新伸缩缝就位、焊接→浇筑快速混凝土→完成伸缩缝更换施工、开放交通
五、对国内桥梁维护维修的思考
根据笔者对近几年国内垮塌桥梁的关注,发现以下特点:
(1)预应力混凝土桥梁的病害主要是梁体下挠和开裂。而这种病害在刚刚成桥的检测和试验中无法体现,特别是梁体的下挠,在成桥荷载试验时,桥梁的承载力能够达到要求,但运营阶段,在荷载特别是活载作用下,跨中将持续下挠。这是由于有效预应力不均匀度过大造成的预应力损失过大,相当于有效预应力大的钢筋承受了本应该所有预应力筋承受的力,这样有效预应力大的钢筋在使用阶段逐渐屈服,梁体也随之下挠。而随着梁体下挠和开裂的不断发展,桥梁承载力将严重下降,甚至有断裂的危险。
(2)钢结构桥梁,关键构件存在局部强度不足或缺损,是不少桥梁事故的重要原因,值得我们高度重视。
笔者认为,重要桥梁的智能监控系统是现代桥梁设计的必要元素。需要采用可靠的手段和设备(传感器,GPS等数据采集、数据评估分析、传输处理等设备)组成有效的桥梁智能监控系统,对桥梁整体和关键部位的应力应变、位移、荷载、损伤情况等进行监控,建立有效的桥梁预警和养护维修管理机制。保证桥梁在寿命基期内正常运营。
同时,建立并完善各省市和全国统一的公路桥梁管理系统:根据历史的和已有的桥梁健康监测系统资料,将全国的桥梁状况进行数理统计分类,完善现行的养护和加固规范,桥梁的加固维修纳入统一的规范化管理。
六.结语
我国的桥梁建设正由大规模兴建为主的时期逐步进入到建设和养护维修同时进行的时期。提高桥梁管理水平,保证桥梁的正常运营和延长桥梁使用寿命是桥梁管理维修相关工作者及政府职能部门的重要任务。开展养护维修技术的开发研究,是桥梁养护维修工作者面临的重要课题。
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水库除险加固工程施工总结报告07-24
加固工程02-01
桥梁加固拓宽方案09-10
电线杆加固方案06-30
水库除险加固施工表格10-23
加固工程技术论文10-31
水库除险加固改造工程01-03
加固工程成品保护措施01-27