劉希林 邵陽(yáng)市寶慶公路橋梁工程有限公司工程師
一般而言,橋梁的加寬、加固施工是同時(shí)進(jìn)行的。采取科學(xué)的加固技術(shù)以及加寬方式實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有橋梁的改造,不僅能夠提升舊橋的承載能力和通行能力,還可以延長(zhǎng)橋梁的使用期限,以滿足現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需要[1]。在解決石拱橋現(xiàn)有問(wèn)題的基礎(chǔ)上,對(duì)橋梁進(jìn)行加寬,提升承載力需要進(jìn)行加固施工處理。橋梁的加固加寬施工需要因地制宜,在充分了解加固加寬方式的技術(shù)特點(diǎn)之后,按照多跨連續(xù)實(shí)腹式石拱橋的特點(diǎn)以及地理環(huán)境選擇科學(xué)的加固加寬方式。因此,對(duì)多跨連續(xù)實(shí)腹式石拱橋加固和加寬施工方法進(jìn)行研究具有重要的意義。
由于受到荷載過(guò)大、地基下降、年限過(guò)長(zhǎng)等因素的影響,石拱橋會(huì)出現(xiàn)各種各樣的病害問(wèn)題。下面對(duì)橋梁產(chǎn)生病害的主要原因進(jìn)行分析。
(1)拱圈病害。主拱圈的強(qiáng)度不夠會(huì)導(dǎo)致拱圈開(kāi)裂等病害,再加上基礎(chǔ)以及墩臺(tái)發(fā)生位移等現(xiàn)象使得拱圈開(kāi)裂。另外,拱圈存在水流等在砂漿縫隙中流出等問(wèn)題,由于回填料不密實(shí)或者泥漿使用不當(dāng)?shù)葐?wèn)題會(huì)帶來(lái)拱圈滲水的問(wèn)題,進(jìn)一步導(dǎo)致拱石的軟化、強(qiáng)度降低等問(wèn)題。
(2)橋面病害。橋面病害主要包括橋面存在坑槽且橋面的寬度不夠、路面沉降、混凝土板斷裂等。實(shí)腹式石拱橋出現(xiàn)裂縫等病害的主要原因包括填料的使用不當(dāng)、拱頂及側(cè)墻的斷裂等。
(3)橋臺(tái)病害。實(shí)腹式石拱橋的橋臺(tái)中填土位置比較高,受到U型橋臺(tái)的束縛,使得填料壓實(shí)不好,會(huì)影響壓實(shí)度。此外,填料的應(yīng)用存在膨脹性等問(wèn)題,容易產(chǎn)生裂縫等危害。
(4)拱腳開(kāi)裂。拱腳位置處的負(fù)彎矩較大,所以拱圈的橫向裂縫一般存在于拱頂?shù)南聜?cè)以及拱腳的上側(cè)。一般而言,在石拱橋的病害中,拱圈橫裂是較為嚴(yán)重的問(wèn)題,主要是由拱圈的強(qiáng)度不夠以及附加力影響等因素造成的[2]。
首先,在對(duì)拱圈進(jìn)行加固之前,需要對(duì)舊橋的石料散落、脫落等問(wèn)題進(jìn)行鑿除修復(fù)處理,通過(guò)U型套箍主拱圈加固方式,使用鋼筋混凝土對(duì)拱圈實(shí)施加固。
其次,噴錨加固技術(shù)。可以在石拱橋拱圈的基礎(chǔ)上加入錨釘實(shí)施鋼筋網(wǎng)的掛設(shè),然后在石拱橋的表面加入適當(dāng)?shù)乃倌齽┑幕炷粒员阈纬蓮?fù)合型的主拱圈。根據(jù)原有石拱橋的主拱圈,把石拱橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)大處理,以防止橋梁變形,并且承擔(dān)部分的荷載力,延長(zhǎng)石拱橋的使用壽命。
通過(guò)對(duì)石拱橋進(jìn)行噴錨加固施工,不僅提高了安全性能,減少了工作量,保證拱圈和噴射砼的穩(wěn)固性,而且能夠避免拱圈出現(xiàn)裂縫、風(fēng)化等問(wèn)題。但是噴錨加固技術(shù)的承載力性能較差,要求施工人員必須準(zhǔn)確把握噴射量,因此容易發(fā)生拱圈表面不平滑、不美觀、浪費(fèi)原材料等問(wèn)題。因此,噴錨加固技術(shù)比較適合拱圈危害不嚴(yán)重的情況,且不能有效提高其承載力,具有一定的使用限制。
最后,對(duì)于外套拱圈而言,可以采用內(nèi)襯拱圈加固、拱背加固和套箍加固等技術(shù)。其中,內(nèi)襯拱圈加固主要是對(duì)橋梁的裂縫處開(kāi)展灌膠施工,對(duì)舊拱腹?jié)仓艑?shí)現(xiàn)加固。拱背加固主要是在拱背的位置加入砼拱圈從而增加截面積,提升其載荷力。套箍加固是在拱圈以及拱腹處加入鋼筋砼拱圈,以達(dá)到提高拱圈荷載力的目的。
對(duì)原拱圈、拱上側(cè)墻、橋臺(tái)前墻等構(gòu)件清洗干凈后,在保持原橋狀態(tài)不變的情況下,進(jìn)行全橋砌體塊石間勾縫灌漿,直到達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行下一步的施工。為了增強(qiáng)拱圈的受力整體性及防止裂縫的擴(kuò)展,采用壓力灌漿加固技術(shù)處治拱圈勾縫及裂縫。要求用灌漿機(jī)進(jìn)行灌漿,灌漿壓力介于 1.2~2.5MPa,灌漿水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于R425,水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M30。注漿前,首先對(duì)橋墩(臺(tái))裂縫進(jìn)行處理,使用鋼扒釘跨縫扣緊兩邊砌體,扒釘腳應(yīng)嵌入片石孔中,并用砂漿填充釘孔目的是在注漿時(shí),防止裂縫在壓力作用下擴(kuò)大。
橋面病害整治可以與拱圈加固技術(shù)相結(jié)合,首先清理拱圈上的填料,然后利用低標(biāo)號(hào)的混凝土進(jìn)行回填處理,最后處理橋面。對(duì)于橋面而言,容易發(fā)生路面沉降、伸縮縫破壞等問(wèn)題,產(chǎn)生這一問(wèn)題的主要原因是石拱橋拱腹在施工的過(guò)程中填料不足且沒(méi)有壓實(shí)。因此,需要對(duì)橋面進(jìn)行填料處理,使用沙石或者碎石等,同時(shí)利用人工壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行施工處理。對(duì)于拱腹圈的鉸處,可以設(shè)置變形縫或者伸縮縫等,在主拱圈的頂部位置設(shè)置斷縫等。
首先,對(duì)病害橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行處理,通過(guò)水泥及水玻璃雙液進(jìn)行注漿,為了進(jìn)一步避免出現(xiàn)漿液漏液等問(wèn)題,可以通過(guò)先上游后下游的方式,以及先外排后內(nèi)排的順序,在保證外側(cè)的注漿孔封閉之后,對(duì)剩余的注漿孔進(jìn)行處理。此外,橋墩基礎(chǔ)可以在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)寬操作,可以在基礎(chǔ)的外側(cè)位置設(shè)置25°以及50°的鉆孔。
其次,需要對(duì)橋墩基礎(chǔ)外包混凝土開(kāi)展加固處理,這樣才能在最大程度上確保石拱橋的安全性能。
最后,橋墩防沖刷和回淤技術(shù)。橋墩會(huì)出現(xiàn)沉降以及下滑等問(wèn)題,而橋下防護(hù)設(shè)施水毀是產(chǎn)生這一問(wèn)題的主要因素之一??梢詰?yīng)用C20混凝土對(duì)橋下進(jìn)行防護(hù)施工,其中,鋪砌的高度為上游以及下游的15 m左右。此外,橋梁下游位置的30 m位置可以建立滾水壩,從而達(dá)到河床蓄砂回淤增多等目的,從而降低水流的速度。其中,滾水壩大約為4.5 m,需要保證壩頂?shù)母叨群蜆蛳落伷鲰數(shù)母叨纫恢隆?/p>
對(duì)于實(shí)腹式石拱橋的回填填料,必須使用級(jí)配碎石或者級(jí)配砂礫等性能較為優(yōu)良的材料。在施工的過(guò)程中,回填材料的性能、透水性質(zhì)不好,不能滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)需求,所以使得橋臺(tái)和側(cè)墻等位置存在裂縫、膨脹等問(wèn)題?;诖?,可以應(yīng)用換填以及壓漿等方式進(jìn)行加固施工操作。
橋梁的拱上和三背的回填料質(zhì)量較差,需要對(duì)拱上和三背的回填料進(jìn)行清除,通過(guò)極配、性能較好的透水性回填料以及低標(biāo)號(hào)砼開(kāi)展回填施工,這樣能夠避免填料對(duì)橋梁產(chǎn)生過(guò)大的壓力。當(dāng)橋臺(tái)比較高的時(shí)候,不應(yīng)采取以上方式進(jìn)行回填處理,可以對(duì)臺(tái)背土體進(jìn)行鉆孔操作,同時(shí)裝配壓漿導(dǎo)管,對(duì)水泥漿等進(jìn)行凈化,從而提高回填料的物理特性,減少回填料對(duì)側(cè)墻的壓力,實(shí)現(xiàn)石拱橋的加固。
根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)受力分析、變形程度以及外觀統(tǒng)一等原則,對(duì)多跨連續(xù)實(shí)腹式石拱橋進(jìn)行加寬處理,將橋兩側(cè)加寬1.5 m。目前,對(duì)實(shí)腹式石拱橋加寬的方法主要包括以下兩種:
同拱加寬主要是當(dāng)舊橋的資料保存完整以及場(chǎng)地具有一定條件的情況下,以發(fā)拱的形式對(duì)石拱橋需要加寬的一側(cè)開(kāi)展加寬處理。對(duì)于這一加寬方式,利用相同的跨徑、拱軸系數(shù)等參數(shù),保證加寬的位置與舊橋形成一個(gè)整體,具有美觀、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而在進(jìn)行發(fā)拱之前,需要對(duì)舊橋的橋臺(tái)、拱圈以及側(cè)墻進(jìn)行鑿毛處理,并且進(jìn)行充分濕潤(rùn),才能確保加寬位置與舊橋的位置成為一個(gè)整體,保證受力的平衡性,避免發(fā)生橋面裂縫等問(wèn)題。此外,當(dāng)實(shí)腹式石拱橋的側(cè)墻受損沒(méi)有達(dá)到要求的時(shí)候,能夠?qū)εf側(cè)墻進(jìn)行拆除處理。
受到地形以及水利環(huán)境等實(shí)際因素的影響,不能應(yīng)用同拱加寬的方式,可以對(duì)石拱橋的梁板進(jìn)行加寬處理,也就是指在石拱橋加寬的兩側(cè)鋪設(shè)梁或者板。在利用板梁加寬方式的過(guò)程中,還要對(duì)舊橋臺(tái)進(jìn)行鑿毛處理,必須根據(jù)實(shí)際成本要求選擇科學(xué)的加寬方式。
本文根據(jù)實(shí)際需求采用橋面懸挑加寬方式。懸挑梁加寬方式較為簡(jiǎn)單,當(dāng)橋墩、橋臺(tái)完好無(wú)損的時(shí)候,可以符合橋面加寬荷載增加的要求,此時(shí)可以應(yīng)用橋面懸挑加寬的方式。
首先,拆除石拱橋兩側(cè)的欄桿以及人行道板,鑿除橋面的鋪設(shè)層。其次,當(dāng)對(duì)承重結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行加固后,將重澆加強(qiáng)的鋼筋混凝土橋面作為鋪設(shè)層,或者在橋墩上面加上懸臂梁以及懸臂版等,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橋面的加寬處理,然后再安裝欄桿。最后,對(duì)于鋼筋混凝土懸臂挑梁加寬方式而言,利用增加懸臂的長(zhǎng)達(dá)到橋梁加寬的目的,比較適用于石拱橋。懸臂的長(zhǎng)度要適當(dāng),且保證受力合理,進(jìn)而將石拱橋兩側(cè)加寬1.5 m。
對(duì)多跨連續(xù)實(shí)腹式石拱橋進(jìn)行加固和加寬施工,不僅能夠提升舊橋的承載能力和通行能力,而且可以延長(zhǎng)橋梁的使用期限,以滿足現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需要。因此,可以適當(dāng)采取拱圈加固、橋面整治、橋墩加固、回填料加固以及橋面懸挑加寬等技術(shù),實(shí)現(xiàn)石拱橋的加固處理,同時(shí)將石拱橋兩側(cè)加寬1.5 m,從而提高石拱橋的質(zhì)量以及通行能力。