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        某大橋橋面鋪裝維修設計與施工

        2014-04-06 20:50:27令狐前進
        山西交通科技 2014年4期
        關鍵詞:箱梁橋梁混凝土

        令狐前進

        (運城高速公路有限責任公司,山西 運城 044000)

        1 工程概況

        某大橋全長1 409 m,橋梁上部構造為單箱單室三向預應力鋼筋混凝土變截面連續(xù)梁橋,由主孔橋和邊孔橋組成,共計14跨,其中主孔橋梁長972 m,跨徑組成為87+7×114+87 m九跨一聯(lián);邊孔橋梁長435 m,跨徑組成為5×87 m五跨一聯(lián)。設計荷載:汽-超20級、掛-120。橋面組成為凈-12+2×0.5 m護欄,橋面鋪裝設計為:6 cm厚的C30防水鋼筋混凝土層+2 cm厚瀝青混凝土層,鋼筋網(wǎng)采用φ6鋼筋;1.5%雙向橫坡,不設縱坡。2002年采用局部處理方法進行了橋面病害處治,即先去除原2 cm厚瀝青混凝土鋪裝層,對6 cm厚防水混凝土破壞處進行挖除,用中粒式SMA-16瀝青混凝土找平,再刷防水涂料,鋪3 cm厚細粒式SMA-13瀝青混凝土,加強防水效果。

        2 主要病害

        a)通過幾年來的運行后,橋面鋪裝層重新出現(xiàn)大面積空鼓、破損,即橋面鋼筋混凝土鋪裝層與箱梁頂板脫離上鼓,局部出現(xiàn)跳車等現(xiàn)象,箱梁滲水嚴重,橋面破損處雖經(jīng)多次修補,仍存在不同程度的損壞及開裂,橋面鋪裝層工作條件和工作狀態(tài)較差。橋面鋪裝層的損壞不僅影響車輛的正常行駛,而且使車輛對橋面的沖擊作用增大,加劇橋面的損壞,已經(jīng)對橋跨結(jié)構的正常使用及安全運營構成了不同程度的安全隱患,甚至造成了不同程度的影響。

        b)主梁梁體存在的主要病害 各跨跨中相對橋梁竣工時發(fā)生下?lián)?。總體上看,邊孔橋2個邊孔梁體下?lián)蠂乐?,最大達24.7 cm;主孔橋梁體呈現(xiàn)和連續(xù)梁受力模式相一致的隔孔下?lián)蠎B(tài)勢,最大下?lián)线_19.7 cm。梁體的波浪形撓曲較為明顯,影響了橋梁的外觀及車輛行駛的舒適性。

        3 成因分析

        由于大橋交通量增長較大,尤其大噸位車輛和相當數(shù)量的超載車所占比例增多,在長期重載作用下造成原橋面鋪裝破損嚴重;箱梁頂板有多處滲漏水現(xiàn)象,滲漏水部位主要集中在箱梁原有的施工掛籃吊帶孔、施工預留工作孔、過人孔等部位,少量的豎向預應力排漿管內(nèi)也有滲水現(xiàn)象,滲漏水不僅造成箱內(nèi)積水現(xiàn)象,而且會使箱內(nèi)鋼筋銹蝕,混凝土劣化,從而影響橋梁結(jié)構的耐久性;橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)采用φ6鋼筋,直徑偏小橋面容易開裂,應對橋面鋪裝進行全面改造以保證結(jié)構的正常使用功能。

        4 加固設計

        維修改造的設計方案是考慮維持原橋線形,全部更換原主引孔橋橋面鋪裝,為不增加橋面鋪裝恒載重量,橋面鋪裝厚度采用8 cm C50鋼纖維防水混凝土,鋼纖維摻入量為40 kg/m3;鋼筋網(wǎng)采用φ12鋼筋,間距為10×10 cm;并采用半幅施工一次鋪完。但維修改造工程不同于新建工程,特別是由于原橋當時建設時的技術管理水平,造成的資料缺失,因而無法準確掌握該橋的實際狀況,往往影響到方案的選定。項目實施過程中,主要遇到了以下問題:a)原橋面鋪裝層拆除后,發(fā)現(xiàn)主梁高程顯著偏離設計值,需根據(jù)梁頂狀況重新考慮橋面線形及標高。b)過分追求線形,勢必增加橋面鋪裝重量,又將引起更大程度的跨中下?lián)?,影響結(jié)構安全。c)需考慮新老混凝土有效結(jié)合問題,否則勢必影響橋面鋪裝層的總體質(zhì)量。

        在工程實施前,項目管理部根據(jù)上述問題,組織召開了專家評審會議。根據(jù)專家評審意見,專家組對原設計方案又進行了進一步的充實和修改,提出了最終優(yōu)化方案:

        a)橋梁加固的原則是不能因加固而產(chǎn)生新的結(jié)構問題,即特別注意不宜過大增加橋面鋪裝荷載重量。(a)橋梁鋪裝加鋪前應對原有梁頂各控制點的高程進行測量復核,在保證原橋總荷載重量不增加的前提下,局部調(diào)整線形。根據(jù)標高測量結(jié)果,合理設定一部分最大不超過5‰的縱坡;橫坡原則上按1.5%雙向橫坡控制。(b)仍采用全橋鋪設8 cm厚C50鋼纖維混凝土作為選用方案,同時設定極限最薄厚度不低于6 cm。施工階段特別注意要確保加鋪厚度在安全加鋪范圍之內(nèi),不易造成混凝土厚度過薄或過厚。

        b)原防水混凝土破損嚴重,已經(jīng)影響結(jié)構的整體受力,必須全部拆除。

        c)為了增加橋面鋪裝與梁頂?shù)慕Y(jié)合,增加共同受力系數(shù),使相互連為整體,按80×80 cm間距補充植筋,鋼筋規(guī)格采用φ12 mm螺紋鋼筋,深度植入橋面板碰見鋼筋即可,植筋上部與鋼筋網(wǎng)片焊接,鋼筋網(wǎng)片位置應在面板下1/3~1/2 h(h為橋面鋪裝厚度)處,植筋時應盡量錯開橫向預應力筋,保護好縱向預應力管道。

        d)無論鋪裝厚度是多少鋼纖維混凝土必須一次澆筑。

        e)按負彎矩影響范圍確定橫向縮縫位置,宜在每跨1/4處和3/4處設兩道橫縫,即每跨設兩道縮縫,且所有縮縫應進行灌縫處理。

        f)按重交通等級選用彎拉強度標準,并按抗壓強度和彎拉強度指標進行配合比設計。

        5 橋面施工

        由于鋼纖維混凝土橋面鋪裝施工的特殊性,結(jié)合以往施工經(jīng)驗和相關規(guī)范、規(guī)定,制定了鋼纖維混凝土橋面鋪裝維修加固施工工藝要求:

        a)重新恢復標高系統(tǒng),一般情況下,原橋標高系統(tǒng)已經(jīng)不準,需重新恢復標高系統(tǒng),以利于施工。

        b)拆除原橋面鋪裝 先拆除原橋面瀝青混凝土和防水混凝土,鑿除時不要破壞箱梁頂板;在拆除過程中,由監(jiān)控單位對全橋結(jié)構整體性、穩(wěn)定性、安全性進行全程監(jiān)測,確保整個拆除過程中人員、機械設備、原橋結(jié)構的穩(wěn)定和安全。

        c)混凝土鋪裝前的施工準備 (a)復測箱梁頂面標高,按路線設計方向,橫向量距3 m、6 m各設1點;縱向5 m一個斷面,根據(jù)測量結(jié)果采用整體調(diào)整方式確定橋面線形和標高;(b)為保證新老混凝土有效結(jié)合,應對梁頂表面進行鑿毛處理,形成凹凸不平小于6 mm的人工粗糙面;(c)封錨及施工預留孔防漏處理,鑿除橋面鋪裝層后,若發(fā)現(xiàn)豎向預應力梁頂封頭錨部位或混凝土箱梁頂板施工預留孔部位,應采用環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂砂漿進行封閉處理;(d)在橋面鋼筋網(wǎng)安裝和澆筑混凝土前,分兩次將梁頂面的油污、松散混凝土、砂漿、浮塵等雜質(zhì)清洗干凈,再用高壓水將梁頂沖洗干凈,保證新舊混凝土的結(jié)合質(zhì)量。

        d)橋面植筋 清理混凝土表面雜質(zhì),按照直徑和深度要求鉆孔后,先用毛刷清除孔內(nèi)灰塵,再用清潔的壓縮空氣將灰塵清干凈,采用專用植筋膠植入鋼筋,按要求留有足夠的時間讓黏結(jié)劑固化。

        e)布設橋面鋼筋網(wǎng) 定位、綁扎橋面鋼筋網(wǎng),新鋪裝鋼筋網(wǎng)應設置足夠的架立鋼筋保證其安裝位置,不允許在澆筑鋪裝混凝土過程中鋼筋網(wǎng)跨塌使其緊貼梁板頂面。

        f)澆筑橋面混凝土 為了保證橋面鋪裝的整體性,采用小型機具施工工藝。選取2臺強制式攪拌機建立混凝土攪拌站,并對計量器進行標定后,將鋼纖維與粗細骨料一起投放入攪拌機進行攪拌。鋼纖維混凝土的攪拌時間通過現(xiàn)場攪拌試驗確定,通常要比普通混凝土規(guī)定的攪拌時間延長10~20 s,保證鋼纖維在混凝土中均勻分布,消除鋼纖維結(jié)團和分布不均現(xiàn)象。鋼纖維混凝土拌和物從出料到運輸、鋪筑完畢的允許最長時間符合規(guī)范要求。采用震動梁振搗密實,不得使用振搗棒插入鋼纖維混凝土內(nèi)部振搗,也不得使用人工插搗。所采用的振搗機械和振搗方式除應保證混凝土密實外,還應保證鋼纖維的均勻分布,表面10~30 mm深度的鋼纖維應基本上為平面分布[1],鋼纖維混凝土平整度在施工過程中可使用3 m直尺檢測控制,平整度為3 mm。

        g)抗滑構造 使用硬刻槽方式制作抗滑溝槽,溝槽深度不小于3~5 mm,溝槽間距為30~50 mm,施工時認真掌握好制槽時間,以不致于使混凝土表面疏松和破損而又能達到溝槽要求深度為宜。

        h)養(yǎng)生 采用土工布或薄膜覆蓋灑水養(yǎng)護,連續(xù)24 h養(yǎng)護7 d以上,禁止圍水養(yǎng)護。

        i)封縫 按相關要求對橋面鋪裝分縫進行封縫處理。

        6 維修效果

        通過論證,選用優(yōu)化后的設計方案,施工方便,且有效改善了上部結(jié)構的受力性能;橋面鋪裝維修后經(jīng)檢測,各項指標符合圖紙和相關規(guī)范要求,工程質(zhì)量達到合格標準;通車2年多,目前使用狀況良好,此項維修方案的實施取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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