孫紅云

(陜西路橋集團(tuán)有限公司,陜西西安 710075)

雙曲拱橋維修加固工程施工技術(shù)

孫紅云

(陜西路橋集團(tuán)有限公司,陜西西安 710075)

以安康市高繞公路任河大橋施工為例,分析了主要影響主拱圈承載力降低的病害及成因,為實(shí)現(xiàn)提高原主拱圈承載力適應(yīng)現(xiàn)行交通通行需要,采用主拱圈外包混凝土增大截面法加固技術(shù),并詳細(xì)介紹了其加固技術(shù)的工作原理、主要施工工藝等,為同行施工提供參考。

雙曲拱橋 主拱圈 增大截面法 施工技術(shù)

1 工程概況

任河大橋位于高灘至繞溪公路K0+106處，橋梁全長(zhǎng)117.37m，目前主要病害有：橋面2#臺(tái)一側(cè)鋪裝層約70%骨料外露：靠近0#號(hào)臺(tái)測(cè)橋面鋪裝約50%破損；0#臺(tái)、1#墩頂處橋面鋪裝多條橫向貫通裂縫；2#臺(tái)處混凝土板大面積碎裂成塊；欄桿扶手及花飾多處缺失，局部立柱破損斷裂露筋，多處欄桿外傾嚴(yán)重；邊孔橫系梁橫向連接薄弱，全橋腹拱拱圈均出現(xiàn)多處滲水、析堿現(xiàn)象。

擬對(duì)橋梁主拱圈采取增大截面，增加橫系梁，修補(bǔ)裂縫，重新進(jìn)行橋面鋪裝及防撞護(hù)欄施工。

2 加固施工方案

雙曲拱橋維修加固施工方案，按照施工順序以如下步驟進(jìn)行：

(1)在橋跨部位搭設(shè)滿堂支架。

(2)增大拱肋截面，在原有拱腳、拱肋上植筋，綁扎拱腳、拱肋鋼筋，從兩端對(duì)稱分段支模板澆筑混凝土。

(3)拆除支架，當(dāng)拱肋、橫系梁混凝土澆筑全部完成后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%以，拆除模板，支架。

(4)鑿除原橋面鋪裝、人行道欄桿、側(cè)墻混凝土、挖除拱上填料。

(5)主拱圈裂縫封閉、破損修補(bǔ)。

(6)拱上側(cè)墻重新澆筑混凝土。

(7)貧混凝土拱上填料澆筑。

(8)綁扎鋼筋，鋪設(shè)橋面鋪裝，及橋面系施工。

圖1

3 維修加固施工技術(shù)(如圖1)

3.1 施工滿堂支架的搭設(shè)

(1)支架基礎(chǔ)必須經(jīng)夯實(shí)并硬化達(dá)到要求后，再搭設(shè)支架。底面進(jìn)行硬化方法為：場(chǎng)地局部平整后夯實(shí)(軟弱地段換填墊片石或灰土)，而后對(duì)支架底座采用C30混凝土制作40×40cm的底座，厚度不小于20cm，以保證整個(gè)支架的基礎(chǔ)穩(wěn)固。

(2)支架橫橋向總寬度10m(兩側(cè)各留50cm工作寬度)，支架順橋向間距120cm，橫橋向100cm，豎向?qū)痈?00cm。鋼管上下均采用可調(diào)節(jié)支撐，支架底托下緣橫橋向墊槽鋼。

(3)所有支架依據(jù)搭設(shè)高度設(shè)置剪刀撐。剪刀撐的斜桿與地面的傾角在45°-60°之間，每道剪刀撐寬度不小于4跨，長(zhǎng)度不小于6m，剪刀撐底腳必須撐在地面上，地面采用C30混凝土硬化。在相鄰兩排剪刀撐之間設(shè)大斜撐，剪刀撐的斜桿除兩端用旋轉(zhuǎn)扣件與腳手架的立桿或橫桿扣緊外，在其中間增加2-4個(gè)扣結(jié)點(diǎn)。滿堂支架四邊與中間每隔四排支架立桿設(shè)置一道縱向剪刀撐，由底至頂連續(xù)設(shè)置。

(4)支架必須設(shè)置縱、橫向掃地桿?？v向掃地桿采用直角扣件固定在底座上沿不大于20cm的立桿上。橫向掃地桿亦采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

(5)立桿上的對(duì)接扣件應(yīng)交錯(cuò)布置：兩根相鄰立桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔一根立桿的兩個(gè)接頭在高度方向錯(cuò)開的距離不宜小于50cm。

(6)在鋼管支架兩側(cè)設(shè)置安全網(wǎng)，并在全橋跨設(shè)置兜底安全網(wǎng)，使用符合安全規(guī)定的新安全網(wǎng)，安全網(wǎng)要求按孔綁扎，掛設(shè)要嚴(yán)密，不留縫隙。

(7)鋼管支架搭設(shè)順序：做好搭設(shè)的基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作→按立桿間距排放底座→放置掃地桿→逐桿拉立桿并隨即與掃地桿扣牢→安裝第一步大橫桿(與各立桿扣牢)→安裝第一步小橫桿→第二步大橫桿→第二步小橫桿→第三、四步大橫桿和小橫桿→接立桿→設(shè)安全網(wǎng)→加設(shè)剪刀撐。

3.2 主拱肋增大截面法施工

為提高橋梁承載能力，對(duì)主拱肋采用U型外包C40鋼筋混凝土加固，外包厚度為25cm。

3.2.1 施工順序

主拱肋加固施工順序?yàn)椋夯炷翝仓墓澳_向拱頂分段進(jìn)行，兩側(cè)同步對(duì)稱施工。

3.2.2 鑿毛處理

清除原拱肋破損嚴(yán)重的混凝土部位，并清理干凈，對(duì)外露鋼筋做好除銹處理。所有新舊混凝土結(jié)合面均應(yīng)鑿毛成凹凸不小于6mm的粗糙面，100×100mm面積中不少于1個(gè)點(diǎn)，并沖洗干凈，以利于新舊混凝土良好結(jié)合。

3.2.3 植筋技術(shù)

鉆孔：在原橋拱肋上植筋鉆孔前，必須探明鋼筋位置，嚴(yán)禁盲目鉆孔，盡可能減少對(duì)原有拱肋混凝土的損害，如遇有原橋墩鋼筋，孔位可適當(dāng)調(diào)整。在橋臺(tái)等砌體結(jié)構(gòu)上鉆孔時(shí)，宜選在塊石中部或兩塊石間的縫隙處，盡量避免對(duì)原結(jié)構(gòu)的破壞。

清理鉆孔：孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥。

灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后，膠液充滿整個(gè)孔洞。

在膠液固化之前，避免擾動(dòng)錨固鋼筋，孔位附近不應(yīng)有明水。

植筋鉆孔后，應(yīng)立即清理干凈，并予以植埋，并避免成片植筋孔長(zhǎng)時(shí)間空待，對(duì)施工的盲孔應(yīng)立即清孔干凈后用植筋膠回填。

3.2.4 拱肋鋼筋施工

綁扎拱肋鋼筋骨架，鋼筋骨架與種植鋼筋牢固焊接固定。鋼筋在鋼筋場(chǎng)加工，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)綁焊。鋼筋施工應(yīng)嚴(yán)格遵循《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定。

3.2.5 吊設(shè)模板

拱圈模板在鋼筋綁扎完成后安裝。模板面板采用竹膠板，后背6×10cm方木加勁，在方木上穿孔，側(cè)面利用植筋焊接拉桿，用蝴蝶卡拉桿螺絲夾緊模板，底板加固利用滿堂支架頂部用鋼管及管卡卡死。形成拱圈弧度。

3.2.6 澆筑混凝土

采用強(qiáng)制式拌和機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土澆筑，主拱圈混凝土經(jīng)由串筒到達(dá)支架上，人工入模，混凝土進(jìn)入拱肋模板后，采用插入式振動(dòng)器分段、分層密實(shí)振搗。

3.2.7 模板支架拆除

當(dāng)主拱圈混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，先拆除側(cè)模板，混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，拆除主拱圈底模板，然后從跨中對(duì)稱向兩側(cè)逐步拆除滿堂支架，吊車起吊至橋上運(yùn)走。清理河道支架基礎(chǔ)及垃圾，保證河道流水暢通。滿足環(huán)境保護(hù)要求。

3.3 裂縫修補(bǔ)

對(duì)橋梁局部范圍外邊面的薄弱和破損采用維修與局部補(bǔ)強(qiáng)相結(jié)合的方法。

處理前必須清除掉破損處周圍松動(dòng)殘留體并表面鑿毛，對(duì)外露鋼筋做好除銹處理。

采用鋼絲刷等工具，清除裂縫表面的灰塵、浮渣及松散層的污物，然后再用毛刷蘸酒精等有機(jī)溶劑，把沿裂縫兩側(cè)20-30mm處擦洗干凈并保持干燥。

對(duì)側(cè)墻出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行封閉(裂縫小于0.3mm)砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

用環(huán)氧樹脂+乙二胺漿液進(jìn)行表面封閉，厚約0.5-1.5mm。

3.4 拱上填料卸載

3.4.1 交通管制

由于任河河水較大，該橋是繞溪鎮(zhèn)的交通咽喉，雖然全段封閉施工，但橋面左側(cè)須預(yù)留100cm寬人行通道。在橋面施工范圍搭設(shè)彩鋼板護(hù)欄以及安全網(wǎng)保證通道行人安全。施工方案采取半幅施工的方法施工。

3.4.2 鑿除原有橋面系

用W60挖掘機(jī)帶破碎錘鑿除護(hù)欄、人行道、橋面及側(cè)墻混凝土，汽車運(yùn)輸至指定垃圾場(chǎng)堆放。

3.4.3 挖除拱上填料

拱上填料用小挖掘機(jī)挖除，汽車運(yùn)走。開挖時(shí)，從主拱圈中部對(duì)稱向拱座方向挖除，確保施工安全，平衡對(duì)稱卸載，同時(shí)在拱頂側(cè)墻1/4、1/2、3/4處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，水準(zhǔn)儀觀測(cè)豎向位移變化情況，如果變化較大，必須停止施工，分析原因，改變施工方案，再行施工。在挖到距拱圈頂部20cm時(shí)，禁止再用挖掘機(jī)挖，必須用人工清理填料，避免挖掘機(jī)直接接觸拱圈用力過大損壞拱圈。

3.5 回填拱上貧混凝土

將主拱圈頂面及側(cè)墻內(nèi)表面清洗干凈，保證回填前拱頂干凈無(wú)污染，貧混凝土回填時(shí)，從兩端拱座處對(duì)稱向拱頂方向回填，分層施工，每30cm厚一層振搗密實(shí)，確保填料密實(shí)及施工質(zhì)量，填筑最后一層時(shí)使填料頂面形成2%的橫坡，同時(shí)形成規(guī)定的毛面。

3.6 橋面系施工

3.6.1 橋面系鋼筋

按照設(shè)計(jì)要求綁扎橋面鋼筋，同時(shí)焊接防撞護(hù)欄鋼筋。

3.6.2 橋面鋪裝

橋面混凝土澆筑前，沿護(hù)欄內(nèi)側(cè)橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高減5cm用鋼筋縱向每2m焊接支點(diǎn)，縱向安放直徑5cm圓鋼管，橋面中線一側(cè)支立模板，作為振搗梁軌道，澆筑C40防水防裂混凝土。在鋪裝混凝土前，對(duì)結(jié)合面進(jìn)行徹底清理并充分濕潤(rùn)?；炷良邪韬?，專用車運(yùn)輸，人工攤鋪，插入式振動(dòng)器結(jié)合平板及振動(dòng)梁密實(shí)振搗，施工采用“三振二抹一拉毛”的方法進(jìn)行。

由于橋面鋪裝層面積大，厚度薄，新舊混凝土存在齡期差，混凝土養(yǎng)生非常關(guān)鍵。養(yǎng)生安排專人負(fù)責(zé)，采用土工布覆蓋、飽水養(yǎng)生至少7天。

3.6.3 護(hù)欄施工

橋面施工結(jié)束后完成防撞護(hù)欄混凝土澆筑施工，注意預(yù)留泄水孔位置。

4 結(jié)語(yǔ)

高灘任河大橋是已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了40多年的雙曲拱橋，為提高結(jié)構(gòu)承載能力和整體剛度，主拱肋采用了外包混凝土增大截面法加固技術(shù)，橋面板采用了雙層鋼筋網(wǎng)防水混凝土補(bǔ)強(qiáng)。從現(xiàn)場(chǎng)施工的工程質(zhì)量控制情況來看，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。達(dá)到了公路-Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

[1]交通部JTGTF50-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》.