xx大橋舊橋加固處理方案
2011-07-01
一、工程情況
xx路xx段xx大橋為四孔懸鏈線等截面空腹式片石拱橋，重力式漿砌片石墩、臺身與基礎(chǔ)。長150 m，跨徑為25+30+30+25m，矢跨比1/4，全橋共設(shè)20個腹孔，跨徑2.0m，矢跨比1/2，橋面凈寬7+2×1.0m，設(shè)計荷載為汽-20，掛-100。
因xx大橋于1993年5月建成后投入使用,隨著車流量的增加，使該橋橋面多處出現(xiàn)裂縫，橋面坑洼不平，多處出現(xiàn)下陷，尤其兩側(cè)橋臺臺后填料下陷嚴重。橋面排水不暢，致使橋面積水下滲到拱上填料，加速了橋面及臺后填料的下陷。人行道欄桿、扶手局部外移或斷裂。
主拱圈的砌筑砂漿強度不夠，致使粘結(jié)不佳，空洞較多；在拱腳處局部有裂縫，最大裂縫寬度達到0.5cm；腹孔沉降縫開裂較為普遍；兩岸橋臺的背墻、側(cè)墻均有裂縫，有的已貫通全墻，且最大裂縫寬度已達到1.0cm；橋墩臺基礎(chǔ)均比較穩(wěn)定，基本上均達到基巖上，采用舊橋加固利用方案。
二、處治方案
1、主拱圈采用8cm厚30號錨噴鋼筋混凝土，拱上各腹拱圈采用6cm厚30號錨噴鋼筋混凝土。支架采用滿堂式鋼木混合支架，為方便施工支架采用鋼管用扣件連接，每孔支架頂縱梁采用方木，再鋪木板，以加強支架的承載力和穩(wěn)定性。錨噴施工：錨噴的施工程序，分為受噴面清理和鑿毛、鉆孔和插入錨桿、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土施工等工序。
1.1受噴面清理與鑿毛
對受噴面進行清理和鑿毛，是使噴射混凝土與原結(jié)構(gòu)間有足夠的粘結(jié)力，保證兩種混凝土達到整體受力的設(shè)計要求。清理時，用鋼刷子、鐵錘和鐵鑿等工具，清除受噴面雜物。鑿毛，則用人工鑿毛法鑿成深度約10mm、密度為9-12點/10cm2的小坑。鑿毛工具為上下兩頭尖的鋼錘和竹片把柄， 工地自制。錘重約7KN，柄長50cm。鑿毛時，錘尖會發(fā)生正常損耗，需用砂輪磨尖反復(fù)使用。實際鑿毛平均工效為15m2/工日，最高達25m2/工日左右。
1.2鉆孔和插入錨桿
1.2.1放樣
現(xiàn)場施工的技術(shù)人員負責測定錨桿孔位，用彩色粉筆標出+、↑、←等三種不同記號。十字交點為設(shè)計孔位的中心，箭頭表示允許沿縱、橫線并靠近十字交點移孔的記號。鉆孔遇到堅石時，必須作孔位移動。
1.2.2鉆孔
所用鉆孔機具為雙重絕緣電錘，具有出力大、鉆孔速度快等優(yōu)點。鉆孔前，工地依據(jù)錨桿設(shè)計直徑Ф12mm，相應(yīng)選定直為Ф14.5mm的鉆頭（電錘附件），而后在放樣的孔位上進行鉆孔。設(shè)計鉆孔深度主拱圈不小于15cm、腹拱圈不小于10cm。鉆孔時，操作人員雙手握緊電錘，先將鉆頭頂住工作面并輕微加壓，然后再按開關(guān)施鉆。在鉆孔過程中，鉆到堅石時應(yīng)立即退出，移位重鉆。對報廢的孔眼，及時予以清洗并用525號水泥凈漿填塞。對鉆孔深度的控制，因定位桿（電錘附件）的定位螺絲易于松動，對鉆頭上標記鉆入深度的辦法，效果亦好。
所用雙重絕緣錘的額定電壓為220V，使用前應(yīng)檢查電源電壓，不允許超過額定值的±10%。電壓常不穩(wěn)定,為避免電機被燒壞，配用調(diào)壓器穩(wěn)壓后有效果。當連續(xù)使用一臺電錘的時間過長，錘體將會發(fā)燙，必須停置并由自然冷卻。因此，為保證正常生產(chǎn)需要，充分發(fā)揮操作人員的鉆孔效果，每臺班每人配備兩臺電錘輪換使用。本橋的實際鉆孔平均工效為80孔/工日左右。在鉆孔過程中，還應(yīng)注意，對鉆頭的正常損耗除用砂輪及時修磨外，必須配備足夠量的鉆頭以供換新。據(jù)工地統(tǒng)計資料，每根鉆頭進40～50孔即需修磨一次，再鉆進40～50孔后即需換新。
1.2.3清孔
清孔的工作內(nèi)容，就是用水沖洗孔眼清除混凝土碎碴。清孔工具簡單，工地因陋就簡地配備提水桶一只和背式農(nóng)藥噴霧器一臺。清孔前，將背式農(nóng)藥噴霧器的噴頭拆除，改裝細長的金屬管做噴桿。清孔時，扳動噴霧器的壓氣棒施加氣壓，同時將噴桿咀對準孔眼，而后打開噴桿開關(guān)噴水沖洗。用水沖洗每個孔眼的工作，必須見到孔內(nèi)流出清水后才告完畢。
1.2.4填充孔眼
清孔后，用膠結(jié)材料填充孔內(nèi)，并在初凝前插入錨桿。填孔材料采用525級普通硅酸鹽水泥凈漿，適量加水均勻拌和。其稠度不可太稀或太干，以不流動時為最佳。所用填孔工具為工地自制的簡易工具，即：利用一根外徑略小于錨桿孔徑的金屬管，內(nèi)插一根鋼筋（芯棒）做成的唧筒。填孔時，先將唧筒浸入水泥漿漿桶中吸滿水泥漿，而后拿起唧筒對準并接觸孔口，再推擠鋼筋芯棒壓漿入口。每孔壓漿，直至孔內(nèi)充滿為止。
1.2.5插入錨桿
錨桿起著掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、加強新舊混凝土結(jié)合和增大結(jié)合面抗剪能力，使達到新舊結(jié)構(gòu)共同變形的重要作用。錨桿的設(shè)計直徑為Ф12mm，錨入長度主拱圈15cm、外露6cm；腹拱圈10cm、外露4cm。用水泥凈漿填滿孔眼后，隨及插入錨桿，并用小鐵錘敲打錨桿尾端直至孔底。此時，水泥凈漿從孔口外溢，再用泥鏝刀刮凈。孔內(nèi)有空隙時，立即拔出錨桿重新壓漿和插入錨桿。錨桿插定后，保持孔內(nèi)水泥漿有兩天的自然養(yǎng)護日期，使達到足以承受鋼筋網(wǎng)和凝固前噴射層重量的設(shè)計要求。插定兩天后的錨桿抗拔力，在掛設(shè)鋼筋網(wǎng)前需作檢驗。
1.3、掛設(shè)鋼筋網(wǎng)
掛設(shè)鋼筋網(wǎng)的工作，實際是從掛設(shè)縱、橫單根鋼筋開始，使逐根就位而成單層鋼筋網(wǎng)。當錨桿插定兩天開始掛設(shè)。鋼筋網(wǎng)的設(shè)計為滿布于主拱圈腹面，網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm，縱筋直徑為Ф16mm，橫筋直徑為Ф16mm。單根鋼筋在鋼筋棚加工成形，再運送到施工現(xiàn)場。掛設(shè)時，單根鋼筋緊靠錨桿就位，先綁扎后點焯于錨桿上。鋼筋接頭為搭接焯，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)的順序，為沿著施工的前進方向，從一端拱腳開始逐段完成至另一端。為便于 掛設(shè)，將拱肋底面的錨桿尾端帶直鉤。掛設(shè)鋼筋網(wǎng)的作業(yè)，由7～9人組成，其中包括電焯工2人，實際掛設(shè)鋼筋網(wǎng)的平均工效為710kN/工日。
1.4、噴射混凝土施工
1.4.1、施工機械和拌和場地的布置，施工機械的安置和拌和材料堆放的地點，均布置在橋上的一側(cè)。噴射機安置在前，隔2m安置一臺混凝土攪拌機；并搭設(shè)8m長的上料平臺；再隔10m安置一臺空壓機；空壓機與上料平臺之間，堆放砂石材料。
1.4.2、勞力組合：噴射砼作業(yè)工班的勞力組合，噴射手2人，每人連續(xù)施噴2h左右，即輪換一次。噴頭操作輔助人2人，均在工作平臺上輪換拖移輸料管及收集和清掃回彈料。正常生產(chǎn)時，實際施噴混凝土工效為100m2/臺班左右。
1.4.3、噴射作業(yè)施工準備工作做好后，嚴格掌握規(guī)定的速凝劑摻量，并添加均勻。噴射時，噴射手應(yīng)嚴格控制水灰比，使噴層表面平整光滑，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。
1.4.4、在未上混凝土拌和料之前，先開高壓風及高壓水，如噴嘴風壓正常，噴出來的水和高壓風應(yīng)呈霧狀。如噴嘴風壓不足（適宜的風壓一般為0.1～0.15MP，可能是出料口堵塞；如噴嘴不出風，可能是輸料管堵塞。這些故障都應(yīng)及時排除，再開電動機，先進行空轉(zhuǎn)，待噴機運轉(zhuǎn)正常后才開始投料、攪拌和噴射。
1.4.5、噴射應(yīng)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上地進行噴射。噴嘴需對受噴巖面作均勻的順時針方向的螺旋轉(zhuǎn)動，一圈壓半圈的橫向移動，螺旋直徑約為20cm～30cm如圖1-b）所示, 以使混凝土噴射密實。
1.4.6、為保證噴射混凝土質(zhì)量，減少回彈量和降低粉塵，作業(yè)時還應(yīng)注意以下事項：
1.4.6.1、噴射時應(yīng)分段長度不超過6m，分部為先下后上，分塊大小為2m×2m，并嚴格按先墻后拱，先下后上的順序進行噴射，以減少混凝土 因重力作用而引起滑動或脫落現(xiàn)象的發(fā)生；
1.4.6.2、掌握好噴嘴與受噴巖面的距離和角度；噴嘴至巖面的距離為0.8m～1.2m，過大或過小都會增加回彈量；噴嘴與受噴面垂直，并稍微偏向剛噴射的部位（傾角不宜大于10°），則回彈量最小、噴射效果和質(zhì)量最佳。對于巖面凹陷處應(yīng)先噴和多噴，而凸出處應(yīng)后噴和少噴。
1.4.6.3、混凝土噴射程序，所示。即噴射時噴射移動可以采用螺旋形移動前進，也可以采用S形往返移動前進。
1.4.7、調(diào)節(jié)好風壓與水壓
風壓與噴射質(zhì)量有密切的關(guān)系，過大的風壓會造成噴射速度太高而加 大回彈量，損失水泥，風壓過小會使噴射力減弱，則混凝土密實性差。因此，根據(jù)噴射情況應(yīng)適當調(diào)整風壓。
為保證高壓水能從噴槍混合室（噴頭處）內(nèi)壁小孔高速度射出，把干拌和料迅速拌均勻，水壓應(yīng)稍高于風壓。濕式噴射時，風壓及水壓均較干噴時高。一般水壓力比輸料管的壓力至少高10N～15N/cm2，同時要求供水系統(tǒng)的水壓不應(yīng)大于40N/cm2，供水系統(tǒng)水壓不足時，需要采用壓力水箱提供穩(wěn)定的水壓，才能確保噴射混凝土施工質(zhì)量。
1.4.8、一次噴射厚度問題
噴射作業(yè)應(yīng)分層進行。一次噴射厚度不得太厚或太薄，它主要與噴射混凝土層與受噴面之間的粘結(jié)力和受噴部位等有關(guān)，并且應(yīng)根據(jù)摻與不摻速成凝劑、噴射效率，回彈損失率等因素而定。
一次噴射太厚，在自重作用下，噴層會出現(xiàn)錯裂而引起大片坍落。一次噴射太薄，大部分粗骨料會回彈，使受噴面上僅留下一層薄薄的混凝土或砂漿，勢必影響效果及工程質(zhì)量。一般情況下，一次噴射厚度：邊墻為5cm～7cm，拱部為3cm～4cm（不摻速凝劑）。當摻入速凝劑后，邊墻不宜超過8cm，拱部不宜超過6cm。分層噴射厚度，一般為粗骨料最大粒徑的兩倍，如一次噴射厚度小于5cm時，使用石子的最大粒徑也要求相應(yīng)減小。
1.4.9、分層噴射的間隔時間
分層噴射，一般分2～3層噴射；分層噴射合理的間隔時間應(yīng)根據(jù)水泥品種、速凝劑種類及摻量、施工溫度（最低不宜低于+5℃）和水灰比大小等因素，并視噴射的混凝土終凝情況而定。
分層噴射間隔時間不得太短，一般要求在初噴混凝土終結(jié)以后，再進行復(fù)噴；當間隔時間較長時，復(fù)噴前應(yīng)將初噴混凝土表面清洗干凈；且復(fù)噴時應(yīng)將凹陷處進一步找平。
一般在常溫下（15℃～20℃），采用紅星一型速凝劑時，可在5min-10min后，進行下一次噴射；而采用碳酸鈉速凝劑時，最少要在30min后，才能進行復(fù)噴。
1.4.10、噴射混凝土的養(yǎng)護
為使水泥充分水化，使噴混凝土的強度均勻增長，減少或防止混凝土的收縮開裂，確保噴混凝土質(zhì)量。因此，噴射后特別需要有良好的養(yǎng)護，應(yīng)在其終凝1h-2h后進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間應(yīng)不少于7天。
另外，當有鋼筋時，噴射應(yīng)嚴格控制水灰比，噴射角度也可偏一些，噴射混凝土應(yīng)覆蓋鋼筋2cm以上。當有鋼架時，鋼架與圍巖之間的間隙必須用噴射混凝土充填密實，噴射混凝土應(yīng)將鋼架覆蓋，避免鋼架銹蝕，并應(yīng)由兩側(cè)拱腳向拱頂方向噴射。
2、對橋臺背、側(cè)墻裂縫的處理
先用鋼抓釘跨裂縫將兩側(cè)扣住，然后采用鑿槽法，沿裂縫處用鋼釬或風鎬鑿成“V”形槽，槽寬5cm，槽深5cm，鑿?fù)旰笥娩摻z刷及壓縮空氣將碎屑粉塵清除干凈，最后用12.5號水泥砂漿加環(huán)氧樹脂漿液進行封補處理。
3、拆除原橋面鋪裝和人行道欄桿
對拱上及臺后填料進行重填夯實，并增設(shè)防水層；全橋澆筑15cm厚30號混凝土+8cm厚瀝青混凝土橋面，并設(shè)防撞護欄，橋面凈7.5+2×0.5m防撞護欄。全橋并增設(shè)防水系統(tǒng),
3.1、拆除工程
既有橋拆除工程主要有拆除橋面砼、雙側(cè)人行道系均采用人工配合小機具的方法進行拆除；人行道系采用砼切割機配合人工鑿除，暴露的鋼筋用電焊予以切除；橋面混凝土采用砼切割機風鎬鑿除；拱上及臺背填料用人工配合機械進行清除。
3.2、拱上及臺背回填
3.2.1、臺背回填填料，采用透水性較好的材料，不得采用含有泥草、腐殖物或凍土塊的土，本橋臺施工時采用砂礫摻入適量的山砂進行回填并分層夯實。
3.2.2、臺背填土的質(zhì)量直接關(guān)系到竣工后行車的舒適與安全，應(yīng)嚴 格控制分層厚度和密實度，設(shè)專人負責監(jiān)督檢查，檢查頻率每50m2檢查1點，不足50m2時至少檢驗1點，每點都應(yīng)合格，采用電動打夯機械壓實，回填材料的分層厚度宜為0.1～0.2m,臺背填土壓實標準，從填方基底至路床頂面均為93%。
3.2.3、臺背填筑施工工藝流程：施工準備→基底處理→分層填筑→攤鋪平整→碾壓密實→檢查評定→合格后進行下一層填筑。
3.3、橋梁護欄
3.3.1、橋梁護欄設(shè)計為鋼筋砼護欄，整理橋梁邊板上預(yù)埋的與護欄的連接鋼筋，用水沖洗干凈護欄施工范圍。
3.3.2、測量確定護欄內(nèi)外邊線。
3.3.3、將護欄鋼筋同邊板預(yù)留鋼筋綁扎連接；綁扎護欄墻內(nèi)鋼筋，預(yù)設(shè)泄水孔及其它預(yù)埋件。
3.3.4、立護欄墻模，內(nèi)外側(cè)模間以鋼筋拉桿相連。護欄模板采用定型鋼模。
3.3.5、澆注護欄砼，采用插入式與平板式振搗器振搗，按設(shè)計圖安裝預(yù)埋件。
3.4、橋面鋪裝
3.4.1、攤鋪砼厚度略高于設(shè)計標高，先用平板振搗器振搗密實，再用整平板整平。整平完成后，局部表面有缺陷的地方用新鮮砼填補、鏝刀成形。
3.4.2、動力鏝抹過后，接著用手工鏝抹平，以消除不規(guī)整，對于棱角、孔周圍，手工抹平。
3.4.3、每段砼橋面澆注修整完工后半小時內(nèi)，用監(jiān)理工程師認可的方法對砼表面進行防護，以防暴曬或刮風使水分散失過快，造成裂紋。
