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一、前言
目前,社会主义建设如火如荼,桥梁建设更是以一个前所未有的速度在飞速发展,伴随着桥梁数量的增多,我国危桥、险桥的数量也在急剧的增多,有相当多的桥梁已经到了非加固不可的地步了,研究总结桥梁工程的加固技术,确保加固质量与施工过程的安全,对于桥梁加固工程施工具有普遍的指导意义。
二、现状分析
(一)加固桥梁工程由于受原有结构的影响,施工设施、作业环境、作业空间均受到限制,如梁体内所有的施工物资设备均需人工搬进搬出,机械设备基本无法使用,安全状态更加不宜控制。
(二)加固部分与原有结构共同作用,因此不仅要保证加固部分的施工质量,还要同时保证原有结构不被破坏。
(三)腹板加固为加固工程的关键施工工序,腹板加固采用在原来箱梁内侧加浇20cm厚的混凝土,并在加固腹板内施加竖向预应力。竖向预应力采用直径为25mm的冷拉级Ⅳ钢筋,标准强度Rby=750Mpa,张拉控制力331KN,采用无粘结方式、轧丝锚体系。
三、施工前的准备
(一)电力线路。在箱内铺设380V动力线路一条,220V照明线路一条,且每4m设照明灯一盏,每16m设简易活动配电盘一个(插座若干)。照明及动力线路均采用膨胀螺栓固定在梁体顶板下缘(桥中心处),防止地面潮湿漏电。
(二)疏通,清理:疏通原箱内通风孔及泄水孔,不通处采用钻机成孔或人工凿通保持箱内与箱外正常通风,箱内不产生积水。清除箱内混凝土残渣及其它杂物。
(三)通风,在箱内安装4台排风设施,保持箱内空气流通,正常换气,使箱内作业人员有一个良好的工作环境。
(四)通道,在0号、5号墩T梁侧拼装3m×21m×15m进人进料支架。
(五)设施:梁体外侧需安装施工吊兰五只。
四、施工方案
(一)裂纹修补
首先对大于0.02mm的裂纹进行标识,沿裂纹方向切“V”型槽,宽2cm,深1cm.埋设压浆咀,强度达到要求后,压注环氧树脂。待环氧树脂凝固后,去除环氧胶泥,抽检压浆饱满情况。
(二)施工放样
1.因本加固工程为在既有结构物上进行加固,考虑施工中的误差,为保证不损伤原主梁预应力筋,且达到加固效果,施工放样宜采取相对平面控制为主。
2.根据原主梁悬浇施工的特点:梁体的外轮廓尺寸、预应力束定位、钢筋及预埋件位置均以与底板底面相对位置控制,故本加固工程以原各施节段前端底板底面分中点连线为桥中心控制线。
3.本桥里程控制点以5号墩中心为基准点,传至0号墩中心闭合平差后作为全桥相对里程控制点(在允许闭合差内方可作为放样依据)。
4.腹板扦钉孔高程控制按设计图要求控制与主梁顶板底面倒角处相对尺寸。
5.横隔梁水平孔放样时横桥向尺寸以实测桥中线尺寸为基准放样,高程以梁体顶桥底面为基准面控制相对位置,辅以至梁底板底面距离校核(确认避开横梁内预应力束)。
(三)钻孔
1.腹板加固φ27mm扦钉孔采用冲击钻电锤成孔,钻头直径为φ27mm。全桥共计钻φ27孔43262个。设计钻孔深度15cm,考虑到钻头锥度,成孔时钻尖深度应不小于15.5cm。钻孔时采取措施控制深度,不得损伤预应力筋。待孔内干燥后,植入φ16mm“L”型扦钉,用环氧胶泥填充密实。
2.竖向预应力孔施钻避碰原有预应力措施:竖向预应力筋孔(φ40mm)、混凝土灌注孔(φ82mm)、振捣孔(φ56mm)均采用130型金刚取芯机成孔,钻头直径分别为φ40mm、φ82mm、φ56mm。全桥腹板加固共需钻φ40m孔1840个,φ56mm孔432个,φ82mm孔392个,原结构主梁为三向预应力体系,预应力束(筋)布置较密,钻孔均在预应力束间隙内进行,即使放样施工位置准确,原桥本身预应力安装也存在偏差。特别是在墩中心0号块内纵向预应力束中心距为200mm,原预应力束采用φ外85mm波纹管,φ82mm混凝土灌注孔与原预应力束理论间隙仅16mm,对放样及施工要求尤为严格。因此在钻孔过程中根据实际情况进行调整显得极为重要。
因主梁原预应力束过于密集,要求钻孔精度很高,为保证钻孔时不钻断预应力束,钻孔均采用熟练工人操作,正式开钻前先组织工人试钻,并给工人讲解原预应力束的位置,做到心中有数。同时加强工人对钻机性能知识的培训,加强工人对钻机定位方法的培训,加强工人对钻机给尺进尺的培训。
钻孔时当钻机钻深在9-23cm时应注意力集中,注意手感和听觉,发现卡钻或钻机晃动时,及时停机察明原因;应及时取芯观测钻孔的实际情况。
孔位调整:根据已钻孔位的具体情况,及时调整相邻钻孔孔位的位置,从而准确判断梁体内预应力的实际位置,在现场施工中应用效果较好。
钻孔顺序:为上下游交错进行。
(四)新老混凝土结合措施
1.在原有结构上加浇新混凝土,如何保证结合面的传力是关键,为此采用新老混凝土结合面凿毛,且每隔一定距离植扦钉的方法。
2.为保证后浇混与原腹板很好地结合,以达到共同受力,原腹板内侧及加厚腹板范围内的上下倒角混面要凿毛,凿毛时须首先去除有碍新老混凝土结合的杂物,凿除裂缝压浆时封闭的表面环氧胶泥,拆除压浆咀,剥除封闭胶带,最后对原混凝土面进行凿毛,凿毛率要求达到95%。灌注前应将结合面上灰尘及杂质清理干净,并用水冲洗风干。
3.加强新老混凝土结合的另一措施是植扦钉
腹板上布置有梅花型扦钉,间距约为30cm,扦钉为L型;与外侧箍筋焊连,上下倒角布置扦钉,间距约为20cm,扦钉为直筋,要求与外侧箍筋焊连;加固腹板端部布置扦钉间距为20cm,扦钉为L型,要求与加固腹板外侧水平筋焊连。扦钉采用φ16mm钢筋弯制,植入所钻φ27mm的扦钉中,植入深度为15cm,用环氧胶泥锚固。
(五)混凝土的浇注及养生
模板采用新制钢模板,宽60cm,最大高度不超过200cm,以便于人工搬动,安装检查合格后方可进行混凝土的浇注。腹板加固采用50#微膨胀混凝土,混凝土配合比由试验室根据设计要求和施工需要进行配制,混凝土入模陷度控制在12cm~14cm,初凝时间为10h,掺微膨胀水泥以补偿混凝土的收缩,防止产生收缩裂纹。
由于腹板加厚部分除顶板下灰孔及振捣孔外全封闭,混凝土入模全部靠人工从56mm下灰孔中捣入。混凝土连续养护14天,混凝土开始灌注时应采取封桥措施禁止一切车辆通行
(六)张拉
梁体内外侧的裂纹全部修补压浆完毕后,方可进行张拉作业,腹板加固竖向预应力为φ25mm冷拉IV级无粘结钢筋,端锚固在梁底板底面,上端锚固在梁顶板顶面。
关键词:桥梁维护; 加固 ;病害 ;措施
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
0引言
目前我国的交通运输事业已经在蓬勃发展,超重车辆的日益加剧。使得不少桥梁发生病害,甚至我国已经有不少大桥已成为“危桥”,严重地影响了桥梁的承载能力和正常使用。因此应加强对施工过程的监控,防止因加固而引发对原有结构新的病害。为研究桥梁加固工程中的关键技术问题,以广佛高速公路谢边桥加固工程为例,根据其结构的受力特点,分析桥梁病害。结合实际情况,提出相应的加固方案,验证桥梁加固的实施效果。通过这一举措,有效地缓解桥梁现存病害的发展、提高结构的极限承载能力、延长桥梁构件的使用寿命、提高其耐久性以减少桥梁重建的投入。
1工程概况
我司继2000年完成广州至佛山高速公路改扩建后,随着时间的转移,广佛高速公路的谢边桥空心板梁已经存在严重的裂缝、混凝土破损等病害。为了保证广佛高速公路谢边桥的安全运营,要对广佛高速公路谢边桥的空心板梁部分进行维修加固。如下图1所示的为工程加固前后结构图。
图1 工程加固对比图
1.1工程病害分析
由于广佛高速公路谢边桥新建时的《设计技术规范》和《施工技术规范》的要求与现有交通量的发展不适,以及施工现场的特殊情况等原因导致到混凝士桥梁出现裂缝。而裂缝的情况包括了主拱圈裂缝、主梁裂缝、墩台身裂缝等。有部分位置的伸缩缝损坏较为严重,造成这种问题的原因主要是设计不周引起的伸缩缝损坏、结构计算时荷载少算或部分漏算、结构受力假设与实际受力不符、内力与配筋计算错误、结构设计时与施工的脱节、设计断面不足、钢筋设置偏少或布置错误、结构刚度不足等。因为谢边桥是我国第一批高速公路桥梁,所以当时在材料选用时不够周全有些,混凝土质量较差或保护层厚度不足令到混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面。
正是由于这种种原因,所以广佛高速公路的谢边桥维护加固工程势在必行,刻不容缓。
2工程维护加固的内容
首先,施工前认真审查施工单位提交的施工方案及施工进度计划的合理性、协调性及可行性,把好工程节点控制(如对主桥进行粘贴钢板施工选择在夜间车流量少的时段施工)。对裂缝宽度小于0.15mm的裂缝进行封闭,工程量为5000m;对裂缝宽度大于0.15mm的裂缝进行灌注,工程量为21000m;其次,对梁底裂缝贯穿的空心板进行粘贴6mm钢板,工程量为1625平方米,排出空心板腔内积水,在空心板底板增设3cm直径的泄水孔,工程量为2300个;再者,对空心板梁破损混凝土进行修补,工程量是80平方米;最后,为了保证空心板梁底纵向裂缝灌注质量,首先向空心板腔内灌注P.O.42.5水泥浆形成压力环,工程量为2300个。
2.1工程加固的措施
2.1.1对空心板梁梁底裂缝封闭处理
为了减少腔内积水对梁底钢筋的锈蚀,首先通过开孔排除腔内积水,然后向腔内注射水泥浆液形成压力环,最后对裂缝打磨后封闭处理节。
2.1.2对通裂的空心板梁梁底进行粘贴钢板
⑴ 混凝土剥落处理:先清理混凝土破损基面,凿除松散混凝土;然后对外露锈蚀钢筋进行除锈,直至露出金属光泽;再将混凝土基面或缺陷部分用清水清洗干净,使基面保持干燥、无杂物;最后采用环氧混凝土对混凝土剥落位置进行修补,修补混凝土必须与原混凝土保持平整、密实。
⑵ 混凝土表面处理:根据设计图纸的要求并结合现场测量定位,在需灌钢加固混凝土的表面放出钢板位置大样,凿除需灌钢区混凝土表面2~5mm 厚的表层砂浆,使坚实的混凝土石外露,并形成平整的粗糙面,表面不平处应用尖凿轻凿整平,再用钢丝刷刷毛,剔除表层疏松物,最后用无油压缩空气吹除表面粉尘或清水冲洗干净,待完全干燥后用用脱脂棉沾丙酮擦拭表面。
⑶ 钻孔植埋螺栓:依照设计图纸的要求,放出需钻孔的位置,钻孔间距一般30-50cm,施工时可用钢筋混凝土保护层测试仪查明混凝土钢筋及钢绞线布置,然后钻孔,应避免钻孔打孔时碰及钢筋。植埋全螺纹螺杆,螺杆材质为S5.8 级合金钢螺杆,其距灌钢板边缘的距离应控制在5~10cm 之间。
⑷ 安装钢板:依据现场混凝土上的实际放样进行钢板下料,并依据现场植埋的螺杆,对待灌注的钢板进行配套打孔,然后将钢板的粘贴面用喷砂机进行除锈和粗糙处理,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应与钢板受力方向垂直;用脱脂棉沾丙酮将钢板表面擦拭干净。将钢板固定在螺栓上,并保证钢板与混凝土表面的间隙在3mm 以上,以确保灌注胶层的厚度在3mm 以上。
⑸ 配制结构胶: 按照供应商提供的产品说明书要求的比例配制结构胶。 粘钢灌注胶应在封边完成,且钢板封边胶达到完全固化有足够的强度后再进行配制和使用。
⑹ 封边:将注入咀粘结在钢板的注入孔上,在钢板边缘插入排气管,在膨胀螺栓头上罩上盖碗,然后用钢板封边胶封闭钢板边缘,完成封边。注入咀布置间距为2~3m。
⑺ 灌注:用泵将粘钢灌注胶从注入咀灌注到钢板和混凝土的空隙中,灌注工作持续到所有排气管均有胶液流出。在灌注过程中,用橡皮锤敲打钢板以确认是否灌注密实。要求灌浆之前先通气试压,以0.2~0.4MPa 的压力将粘钢灌注胶从注入咀压入,当排气孔出现浆液后停止加压,以钢板封边胶堵孔,再以较低压力维持10 分钟以上。
钢板安装后,至灌注粘钢胶时,时间不得超过24 小时,以保证钢板粘贴面的粘贴效果。
⑻ 钢板表面防腐处理:经检验确认钢板粘贴固化密实效果可靠后,去除所有注入咀
和排气管,并清除钢板表面污垢和锈斑,对外露钢板及锚固螺栓进行防腐涂装处理。
2.1.3对局部混凝土破损部位进行修复
对混凝土局部破损修补采用由ZV 型修补胶制作的聚合物砂浆。ZV 型修补胶是以高分子共聚物为基本原料,掺加适量改性剂、有机助剂配制成的水乳状产品,无毒、不燃、无腐蚀性,PH 值为6-6.5,粘度200-500 厘泊。ZV 型修补胶对混凝土有很强的粘结强度,它可以直接掺入水泥砂浆和混凝土中,配制成聚合物砂浆和聚合物混凝土,大大增加粘结强度、抗拉抗折强度,提高抗渗性能和变形性能,也可以掺入水泥浆中配制界面处理浆
为了不中断交通,本次的工程要求就地改建,不设便桥,减少费用。在考虑加固方案时,根据计算资料增加了纵向受拉钢筋,置于原铺装层范围内,计算结果还表明:由于新设计标准的荷载负弯矩作用,
3、桥梁维护加固安全施工原则
本次就地加固施工平台的高度平均达到6m以上,属高空作业。为了防止施工期间人员、设备坠落,造成人员伤亡,施工前认真审查施工单位提交的施工方案及施工进度计划的合理性、协调性及可行性,把好工程节点控制(如对主桥进行粘贴钢板施工选择在夜间车流量少的时段施工),由于安全技术合理,监管措施到位,本工程施工期间实现零安全事故。
4、结束语
总之,不仅仅是广佛高速公路的谢边桥,对于我国的桥梁我们都应加强检查,如发现裂缝、伸缩缝损坏、混凝土受力不足等问题后,应结合观察到缺陷的种类、部位、范围及严重程度,从设计、施工及使用年限,分析其病害的原因。此后,根据实际情况对病害进行加固修护,事实证明,有针对性的加固工程施工是成功的。
参考文献
【关键词】体外预应力,桥梁加固,应用
中图分类号:K928.78 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
我国这几年的科技不断进步,重型大货车的数量也逐渐增多,对公路桥梁的考验的时刻到了,但是大多数桥梁都出现了老化、破损的情况,已经渐渐不堪重负,不能够满足现代运输的需求。因此,对桥梁的加固技术的要求也就越来越高。探索并研究桥梁的加固新技术对我国公路施工工程和社会经济发展都具有十分重要的意义和深远的影响。
二、预应力技术基础介绍预应力技术通常情况下就是在桥梁建设工程中生产加工预应力混凝土构件,使混凝土结构产生预应力,这样可以将外荷载引起的拉应力减轻或者消除。实际上就是利用混凝土较强的抗压能力弥补在抗拉强度上的弱势和不足之处,这样就可以减缓混凝土受拉区的开裂周期,提高桥梁工程的质量。
在桥梁施工工程中,预应力技术不仅仅应用于桥梁的主体结构上,还被应用在边坡锚固等多个方面,可以节约很多桥梁建设工程中的施工物料。预应力技术的优点有很多:增强抗渗、减轻自重、抗裂抗滑等;还可以降低桥梁的主要预应力,提高桥梁建设结构的刚度;施工中比较方便、设计方面比较安全等。
预应力混凝土施工的过程中,预应力效应分析一般分为如下几个步骤,第一就是假定预应力工程钢筋的分布图纸,接下来对其能承受的应力极限状态进行分析,并且检查应力在各个截面的具体情况和状态;如果无法达到工程施工的要求就要改变钢筋的分布,然后重新设计能够符合工程中应力承受的分布图,所以预应力分析包括预应力钢绞线的选择分析和锚具的选择分析。避免施工造成损失。下面就介绍一下这两点的分析。
1.预应力钢绞线的选择分析在国内外的建筑市场中,有预应力钢筋、冷拉钢丝等钢材料。但是和这些钢材料比较,预应力钢绞线被广泛使用的原因有两点,一是可以节约材料,二是长久看来其经济效益和社会效益比较可观。如今钢材料市场上出现了一种新时代的低松弛钢绞线,性能很好,而且具有方便、经济以及美观等很多优点。这种低松弛的钢绞线已经广泛应用在桥梁施工工程中,而且得到了很高的关注。但是也不要因为受欢迎而盲目选择,也要从其伸长率、松弛度等参数多方面进行考虑。主要需考虑的参数有表面状态、伸长率、松散型、屈服荷载、断裂何在、几何参数、松弛度等。
2.预应力锚具的选择分析预应力混凝土结构中主要使用的锚具有两种,一是机械锚固, 二是摩阻锚固。简单介绍下两种锚具的优缺点以及如何选择预应力锚具。
机械锚固类锚具:采用机械加工方式,在预应力钢材端部形成锚碇方便进行锚固作业。一般在高强度粗钢筋或者集束型钢筋中使用这类锚具,当然其他情况也有使用的。其优点是锚具应力损失小、连接方便,而且当重复进行张拉或者放松以调整预应力作业的时候可以在未灌浆之前进行。
摩阻锚固类的锚具就是使用楔形锚具将预应力的钢材进行挤紧,形成锚旋作用的锚具。优点是变化多段,品种较多,锚力吨位也比较大,所以应用的很广泛。但是这类锚具的缺点就是锚具应力损失比较大,在重复张拉和连接中不太适合使用。三、体外预应力在桥梁加固工程中的应用
桥梁建设工程必须要进行加固施工,所谓加固施工一般是指对构件和结构的加强改善,达到延长桥梁使用时间,降低交通运输行业的压力,适应现代城市发展的需求。桥梁建设工程中,加固施工使用的技术途径包括:加固薄弱的零构件、减轻荷载、增加辅助构件和加固墩台基础等等。当然方法也比较多,如粘贴钢板加固方法、改变结构受力体系、桥面补强层加固、体外预应力加固或者增大截面和配筋加固等。一般对桥梁卸载受力就是为了减少加固时混凝土的初始应力。减少对构件在收到初弯矩作用下的压应变和拉应变,可以对构件进行施加预应力,这样就可以使受拉区产生压应力和拉应力,减小构件初弯作用下的压应变和拉应变,提高构件所能承受的极限承载力,达到钢筋混凝土加固作用效果最大化。
1、体外预应力加固桥梁的原理
体外预应力加固桥梁的原理是通过在桥梁体外搭设拉杆或者是撑杆,和已经固定的桥梁锚固连接在一起,随后对其施加预应力,促使搭设的拉杆或者撑杆承受其压力,进而使其本来结构的内力布局改变,并且减小了本来结构中的应力大小,大幅度提高了结构的总承载力。这样就能够防止结构发生形变、缩小缝隙大小,最好的结果是使其闭合。
在加固桥梁工程中经常用到的就是体外预应力下撑式拉杆加固补强方式。也可以把简支梁看做上承析架梁。原结构的主梁就是析架的上弦;新搭设的水平拉杆作为下弦;新搭设的斜拉杆起到腹杆作用;竖杆是与桥梁结合的垫片,其中单双垫块是双柱式,垫片是单柱式。斜杆的上端锚固方位有两个类型:一个是在梁端的上部;另一个是固定于接近端横梁位置的梁肋上方。滑块和斜杆的下部相连接,拉杆收缩之后会产生向上的力,这个力是移动时所产生的摩擦力与上弦连接。但是拉力却不是直接施加在斜杆上的,而是在水平拉杆张拉力逐渐增大的时候,下部滑块会随着有相符合的位移,因此增加了它的长度。在水平拉杆张拉力到了计划的数值的时候,使得它的两端固定住,整个固定过程完毕。
2、 体外预应力在桥梁加固工程中的特点
体外预应力固定方式与其他固定方式相比较而言,体外预应力加固技术具有更多优势。不用清理混凝土保护层,对桥梁本体的破坏很小,在进行加固的时候对交通的影响基本不会产生影响。可以使桥梁的承载力最大可能增加,使得桥梁的承载等级恢复,带来了非常好的经济效果。但是也需要注意防护梁体外的预应力钢筋与相关部件,这些部件容易受到气温、湿度等外界天气的干扰,会很容易引起预应力钢筋破裂,最终预应力加固失效。
3、常用的体外预应力加固方式
使用体外预应力对桥梁上端构件进行的补强加固的具体操作是:使用粗钢筋组成的预应力拉杆或者预应力钢束搭设在梁的下端受力区域,在张拉力的作用下梁体会生出偏心的预应力,在这偏心作用力的效果下梁体上拱,荷载挠度减小,改善了结构的受力,进而使梁体的承载能力提高。
(一)下撑式预应力拉杆加固方式
在桥梁周围条件允许的情况下,可以采取对其进行下撑式预应力拉杆加固方式进行加固。根据实际情况也可以把粗钢筋固定在从梁端数起的第二道横隔板上。改变支撑点的位置和调整拉杆中的拉力以满足承载力的要求。下撑式预应力拉杆加固方式包括横向收紧拉法、纵向张拉法、竖向顶撑张拉法。
(二)体外预应力钢丝束加固方式
采用体外预应力钢丝束加固梁式上部结构,一般沿梁肋侧面按某种线形设置预应力钢丝束。为保持曲线线形并固定钢束位置,在梁底每隔一定间距(50-100cm)设置一个定位箍圈(有梁底向上兜),或者在梁肋侧面埋设定位梢。钢丝束的两端头则穿过梁端翼缘板上的斜孔伸至梁顶锚固。为了防止钢丝束的锈蚀,预应力钢丝束应放在保护导管内,或者张拉后在钢丝束周围用混凝土包裹。
结语
体外预应力在加固桥梁中作用非常明显。它不但在应用在旧桥加固工程中,还在新建工程中也有广泛应用。它能够在不改变旧梁结构的情况下大幅度提升梁体的承载能力,提高了桥梁的安全性和使用年限,对我国现在的公路桥梁建设起到了非常积极的作用,具有深远意义。
参考文献:
[1]徐先悦 公路桥梁体外预应力加固技术研究 [期刊杂志] 《黑龙江交通科技》-2010年01期
[2]张建峰 陈东 体外预应力加固旧桥关键问题的思考 [期刊杂志] 《四川建筑》-2008年04期
[3]周林聪 郑一峰 赵洪波 刘凤敏 石拱桥上部结构加固技术研究 [期刊论文] 《铁道建筑》-2010年08期
关键词:桥梁加固 钻孔 浇注 安全 质量
0引言
随着社会经济的高速发展,城市道路的建设也越来越多,桥梁建设更是一个前所未有的发展,伴随着桥梁数量的增多,我国危桥、险桥的数量也在急剧的增多,有相当多的桥梁已经到了非加固不可的地步了,下面就对我县某桥梁工程的加固技术谈谈自己的看法。
1现状分析
1.1加固桥梁工程由于受原有结构的影响,施工设施、作业环境、作业空间均受到限制,如梁体内所有的施工物资设备均需人工搬进搬出,机械设备基本无法使用,安全状态更加不宜控制。
1.2加固部分与原有结构共同作用,因此不仅要保证加固部分的施工质量,还要同时保证原有结构不被破坏。
1.3腹板加固为加固工程的关键施工工序,腹板加固采用在原来箱梁内侧加浇20cm厚的砼,并在加固腹板内施加竖向预应力。竖向预应力采用直径为25mm的冷拉级Ⅳ钢筋,标准强度Rby=750Mpa,张拉控制力331KN,采用无粘结方式、轧丝锚体系。
2施工前的准备
2.1电力线路
在箱内铺设380V动力线路一条,220V照明线路一条,且每4m设照明灯一盏,每16m设简易活动配电盘一个(插座若干)。照明及动力线路均采用膨胀螺栓固定在梁体顶板下缘(桥中心处),防止地面潮湿漏电。
2.2疏通,清理
疏通原箱内通风孔及泄水孔,不通处采用钻机成孔或人工凿通保持箱内与箱外正常通风,箱内不产生积水。清除箱内砼残渣及其它杂物。
2.3通风
在箱内安装4台排风设施,保持箱内空气流通,正常换气,使箱内作业人员有一个良好的工作环境。
2.4通道
在0号、5号墩T梁侧拼装3m×21m×15m进人进料支架。
2.5设施
梁体外侧需安装施工吊兰五只。
3施工方案
3.1裂纹修补
首先对大于0.02mm的裂纹进行标识,沿裂纹方向切“V”型槽,宽2cm,深1cm.埋设压浆咀,强度达到要求后,压注环氧树脂。待环氧树脂凝固后,去除环氧胶泥,抽检压浆饱满情况。
3.2施工放样
3.2.1因本加固工程为在既有结构物上进行加固,考虑施工中的误差,为保证不损伤原主梁预应力筋,且达到加固效果,施工放样宜采取相对平面控制为主。
3.2.2根据原主梁悬浇施工的特点:梁体的外轮廓尺寸、预应力束定位、钢筋及预埋件位置均以与底板底面相对位置控制,故本加固工程以原各施节段前端底板底面分中点连线为桥中心控制线。
3.2.3本桥里程控制点以5号墩中心为基准点,传至0号墩中心闭合平差后作为全桥相对里程控制点(在允许闭合差内方可作为放样依据)。
3.2.4腹板扦钉孔高程控制按设计图要求控制与主梁顶板底面倒角处相对尺寸。
3.2.5横隔梁水平孔放样时横桥向尺寸以实测桥中线尺寸为基准放样,高程以梁体顶桥底面为基准面控制相对位置,辅以至梁底板底面距离校核(确认避开横梁内预应力束)。
3.3钻孔
3.3.1腹板加固φ27mm扦钉孔采用冲击钻电锤成孔,钻头直径为φ27mm。全桥共计钻φ27孔43262个。设计钻孔深度15cm,考虑到钻头锥度,成孔时钻尖深度应不小于15.5cm。钻孔时采取措施控制深度,不得损伤预应力筋。待孔内干燥后,植入φ16mm“L”型扦钉,用环氧胶泥填充密实。
3.3.2竖向预应力孔施钻避碰原有预应力措施:竖向预应力筋孔(φ40mm)、砼灌注孔(φ82mm)、振捣孔(φ56mm)均采用130型金刚取芯机成孔,钻头直径分别为φ40mm、φ82mm、φ56mm。全桥腹板加固共需钻φ40m孔1840个,φ56mm孔432个,φ82mm孔392个,原结构主梁为三向预应力体系,预应力束(筋)布置较密,钻孔均在预应力束间隙内进行,即使放样施工位置准确,原桥本身预应力安装也存在偏差。特别是在墩中心0号块内纵向预应力束中心距为200mm,原预应力束采用φ外85mm波纹管,φ82mm砼灌注孔与原预应力束理论间隙仅16mm,对放样及施工要求尤为严格。因此在钻孔过程中根据实际情况进行调整显得极为重要。
因主梁原预应力束过于密集,要求钻孔精度很高,为保证钻孔时不钻断预应力束,钻孔均采用熟练工人操作,正式开钻前先组织工人试钻,并给工人讲解原预应力束的位置,做到心中有数。同时加强工人对钻机性能知识的培训,加强工人对钻机定位方法的培训,加强工人对钻机给尺进尺的培训。
钻孔时当钻机钻深在9-23cm时应注意力集中,注意手感和听觉,发现卡钻或钻机晃动时,及时停机察明原因;应及时取芯观测钻孔的实际情况。
孔位调整:根据已钻孔位的具体情况,及时调整相邻钻孔孔位的位置,从而准确判断梁体内预应力的实际位置,在现场施工中应用效果较好。
钻孔顺序:为上下游交错进行。
3.4新老砼结合措施
3.4.1在原有结构上加浇新砼,如何保证结合面的传力是关键,为此采用新老砼结合面凿毛,且每隔一定距离植扦钉的方法。
3.4.2为保证后浇混与原腹板很好地结合,以达到共同受力,原腹板内侧及加厚腹板范围内的上下倒角混面要凿毛,凿毛时须首先去除有碍新老砼结合的杂物,凿除裂缝压浆时封闭的表面环氧胶泥,拆除压浆咀,剥除封闭胶带,最后对原砼面进行凿毛,凿毛率要求达到95%。灌注前应将结合面上灰尘及杂质清理干净,并用水冲洗风干。
3.4.3加强新老砼结合的另一措施是植扦钉
腹板上布置有梅花型扦钉,间距约为30cm,扦钉为L型;与外侧箍筋焊连,上下倒角布置扦钉,间距约为20cm,扦钉为直筋,要求与外侧箍筋焊连;加固腹板端部布置扦钉间距为20cm,扦钉为L型,要求与加固腹板外侧水平筋焊连。扦钉采用φ16mm钢筋弯制,植入所钻φ27mm的扦钉中,植入深度为15cm,用环氧胶泥锚固。
3.5砼的浇注及养生
模板采用新制钢模板,宽60cm,最大高度不超过200cm,以便于人工搬动,安装检查合格后方可进行砼的浇注。腹板加固采用50#微膨胀砼,砼配合比由试验室根据设计要求和施工需要进行配制,砼入模陷度控制在12cm~14cm,初凝时间为10h,掺微膨胀水泥以补偿砼的收缩,防止产生收缩裂纹。
由于腹板加厚部分除顶板下灰孔及振捣孔外全封闭,砼入模全部靠人工从56mm下灰孔中捣入。砼连续养护14天,砼开始灌注时应采取封桥措施禁止一切车辆通行
3.6张拉
梁体内外侧的裂纹全部修补压浆完毕后,方可进行张拉作业,腹板加固竖向预应力为φ25mm冷拉IV级无粘结钢筋,端锚固在梁底板底面,上端锚固在梁顶板顶面。
3.7封锚按设计要求在竖向预应力筋张拉完毕后应用环氧胶泥砼对底板底面轧丝锚头进行封锚。
4安全与质量
4.1箱内工作照明充足,通风设施良好。
4.2箱内电线路多,箱内潮湿,必须加强用电安全管理,确保用电安全,高压电器均设警示牌。
4.3不得随意从底板泄水孔向外倾倒退砼渣及杂物等,箱内杂物及时清理干净。
4.4钻孔作业时主梁底板顶面易产生积水,应有预先在锯齿块间低凹处钻小直径排水孔等措施预防积水。
4.5腹板加固期间,主桥两端应设专人指挥交通,严格控制车载不大于20t,车速不大于10km/h,车距不小于20m,超载车辆严禁上桥。腹板裂缝压浆期间全桥进行交通管制:只允许单辆车在主桥桥面通行,车载不大于20t,车速小于10km/h。
4.6每套施工吊篮桥面支架上应设信号旗、红灯等警示标志,禁止一切车辆碰撞,确保吊篮安全。施工吊篮安装完毕经检查验收后方可使用,使用期间各受力部位应定期检查。
4.7由于下方为海河航道,每天有大量渔船从下面经过,因此严禁杂物等往河下抛掷。
关键词:公路桥梁加固工程施工技术
中图分类号:U448.14文献标识码: A 文章编号:
随着我国国民经济的日益发展,交通运输量的迅速增长,道路上的行车密度以及车辆的轴重不断加大,势必造成公路桥梁负荷日趋加重,加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制,已不能适应现代交通运输的要求。本文结合工程实际,对公路桥梁加固工程施工技术作一些探讨。
一、工程概况
某公路桥梁为分幅式双肋拱桥,其主跨桥型布置为5孔跨径86米,矢跨比1/4.5,两端桥台各设有2孔跨径10米的板桥作为引桥,桥梁全长520米。主孔拱轴线为等截面悬链线,拱轴系数m=1.756。全桥横向宽25m,被分为左右两个半幅,中间设有2cm断缝,每半幅两肋4箱,全宽共4个拱肋。
目前发现该桥拱上立柱局部砼表面有破损,个别的有开裂。部分盖梁表面有破损情况且分布面积较大。个别盖梁存在纵向裂纹且宽度较宽。桥面板裂缝较多。经上级主管部门鉴定,该桥被定为危桥,需要及时的加固修复。
二、桥梁加固的基本原则
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。总之,在具体的加固设计中,必需首先明确这种加固原则,才能做到“牢固可靠、简便耐用、经济适用”。
三、本桥加固处理技术要点
根据该桥检测及荷载试验的结论,加固的主要目的是提高结构的整体性,使破损区域与其它区域在活载作用下能共同工作,以降低该片梁的安全隐患。该桥本次加固主要对行车道板和桥面系进行裂缝、砼破损普查并修补。对除拱顶横墙上盖梁以外的其它盖梁进行跨中正弯矩粘钢加固。对旧板间企口缝进行钻孔植筋。
1、裂缝处理。
(1)裂纹处理方法的分类:根据设计凡是宽度小于0.15mm的裂纹采取表面封闭、宽度大于等于0.15mm的裂纹采取恒压灌注法封闭的方法处理。结合产品的各项技术指标的情况,本工程对宽度小于0.15mm的裂纹采用反复涂刷Ha71“裂纹封闭胶”进行表面封闭,拟对宽度大于等于0.15mm的裂纹采取“低压恒压灌注法”灌注Ha71“裂纹封闭胶”进行修补。
(2)表面封闭施工方法:
①用钢丝刷或角磨机将裂缝及周边杂物、浮尘都清除干净;仔细检查梁体上的裂缝,每检查一条必须对裂缝的长度、宽度等做好标志,以便进行封闭处理;将Ha71灌缝胶的甲乙组份按甲:乙=3:1(重量比)均匀调配,每次混胶量不能超过800g。用毛刷蘸取灌缝胶在裂纹表面反复涂刷直至胶无明显向裂纹内渗透时为止。
②由于胶的固化时间较快,因此以每配混合胶2kg量使用时间为120~150min进行现场控制。
2、混凝土表面缺陷处理。
(1)材料选用:修补用胶采用建筑结构胶粘剂Ha64修补胶。
(2)施工方法:用凿子、打磨机等工具凿除梁体表面松动的混凝土和蜂窝麻面,确保露出混凝土结构新面,然后用水冲洗或酒精清洗干净;对于钢筋锈蚀外露的部位,采用钢丝刷将钢筋上的锈渍等清除干净;在露筋表面涂刷Ha64。涂刷前,必须将钢筋表面的锈迹(用丙酮擦洗)、混凝土表面的油污、灰尘、碎片等杂物彻底清洗干净;将已拌制好的Ha64腻子用力压入待处理区域填塞,为了确保密实可以用橡胶锤捶打密实;待12小时达到强度后,用角磨机打磨表面至平整;进行表面涂装处理或进行下一步工序。
3、钻孔植筋加固。钻孔植筋锚固剂采用Ha81c建筑结构胶粘剂锚固剂。
(1)放线定位:根据设计图纸准确定出钻孔位置,并作出标记,钻孔中心位置与设计要求偏差不大于1cm。当孔位与原结构钢筋位置重合时,应将钻孔位置稍作移动,移动距离以一根钢筋位置为宜。如果设计孔位与原结构预应力束相碰需要移动较大位置,必须事先请示设计。为了避免上述情况发生,事先采用钢筋探测仪探明钢筋和预应力束的位置,避免盲目开钻。
(2)钻孔:根据钢筋直径大小选用相应的钻头,利用回旋钻孔机具在孔位标记处进行钻孔,钻孔深度应满足设计规定,不得欠钻。在钻孔过程中应注意保持钻杆垂直于基面,防止孔洞偏斜。
(3)清孔:钻孔完毕后,可用压缩空气或清水清除孔内灰尘及混凝土碎屑,清孔后孔内应干净、干燥,若有积水,应采取自然凉干或加热烘干的方法进行干燥处理。
(4)钢筋处理:首先根据设计图纸尺寸对钢筋进行加工(或购买设计规格的螺栓),然后除去钢筋(螺栓)外表锈渍、污渍,保证钢筋(螺栓)与胶的黏结性能。
(5)配胶:将Ha81c锚固胶的A、B组份按3:1(重量比)的比例在调胶桶内混合均匀调配,根据现场施工情况确定配胶量的大小,一次配胶量不宜大于1000g,所配胶量应在初凝前用完,确保施工质量。
(6)注胶:用注胶枪将胶从孔的底部注入孔中,若孔深大于20cm,则应采用加长注胶管,注胶量为空洞体积的1/2。
(7)植筋:将加工好的钢筋插入孔洞中,转动钢筋,使胶与钢筋及胶与孔壁之间充分粘贴。注胶量应保证钢筋与孔壁间没有空隙。
待胶八小时固化后,用角磨机小心打磨螺栓周围挤出的胶体。注意不要伤及螺栓。
4、粘贴钢板加固。粘钢胶采用Ha74建筑结构胶粘剂。
(1)准备工作:准备好脚手架、灌浆设备、打磨设备、钻孔设备、配胶用具等,为灌注粘贴施工做好准备工作。
(2)钢板加工:根据设计要求,在钢板上钻膨胀螺栓孔和注胶孔,一般每平方米可设固定螺栓孔6-7个,注胶孔3-4个。注胶孔的大小应与灌浆嘴相匹配,并保证注胶孔周边能密封。(3)混凝土钻孔:把钢板紧靠粘合面,在混凝土上相应位置钻固定膨胀螺栓孔。也可用放样的方法确定混凝土中的固定孔位置。(4)基面处理:钢板及混凝土粘贴面进行表面处理,应认真进行。钢板应进行除锈、打磨处理,混凝土粘合面应进行打磨或凿毛处理。
(5)固定钢板:将钢板托起悬挂在各螺栓上,拧紧螺母。为控制注胶层的厚度,可在每个紧固螺栓孔周围塞垫一定厚度的垫片。
(6)预留排气孔:在灌浆粘贴面周边每隔0.5米左右插入一软管作为排气管,钢板周边各角都应设置排气管,倾斜或垂直安装的钢板只需在顶边设置排气管。
(7)周边密封:按比例称取并调配封口胶,用抹刀将钢板周边缝隙、膨胀螺栓及注浆嘴周围间隙用封口胶密封,不允许出现密封不严现象。
(8)配胶:根据估计的用胶量按配胶比例准确称取A、B两组分,用胶料搅拌器搅拌均匀后倒入灌浆容器。
(9)压力灌胶:用用压力灌注器从注浆嘴压力注入粘钢胶,注胶工作应从一端开始,当邻近注胶嘴有胶液流出时,将当前的注胶嘴封闭,移至出胶的注胶嘴继续注胶。当排气管中有胶液流出时则将其弯折扎紧。注胶的同时用橡皮锤敲击钢板,由声音判断胶液流动情况及胶液是否注满。倾斜及垂直安装的钢板要从最低位置开始注入。最后一个排气管应在维持注入压力的情况下封堵,以防胶层脱空。
四、结束语
公路旧桥的维修加固同样属于桥梁工程,不能重建轻养,旧桥的加固比新建还难,因为旧桥的维修加固,没有现成的规范,更没有可供使用的标准图,只能实际情况选择合适的加固方法,应充分重视公路旧桥的加固工作,保证旧桥处于良好的工作状态,确保公路运输的安全。
参考文献:
关键词:桥梁工程;施工;桩基加固技术;分析研究
1引言
目前城市在发展的过程中,对于道路建设的需求量变得越来越大,在进行桥梁工程建设的过程中,对于工程的稳固性和耐久性也变得越来越重视。因为桥梁工程的施工是一项非常复杂的项目,在进行建设的过程中,涉及的内容也比较多,需要应用的技术类型也比较多,一旦出现问题就会影响工程的施工建设,而且会影响到工程的使用。我国在进行桥梁工程施工的过程中,还是存在一定的问题,需要对这些问题进行深入的分析,并且采取有效的措施来解决这些问题[1]。
2桥梁工程桩基施工特点
我国在进行桥梁工程建设的过程中,建设数量正在不断的增多,如果在进行桩基施工的过程中存在质量问题,不仅会影响工程使用过程中的稳定性和安全性,而且会带来严重的经济损失,还会影响后续的各项施工行为,会导致整体工程建设质量降低,甚至会影响工程的运营。要想保证桥梁桩基施工技术能够顺利地完成,在应用的过程中应该对桩基施工技术的特点进行深入的了解,并且根据实际建设情况,选用相应的施工技术,才能提高建设质量[2]。在进行桥梁工程桩基施工的过程中,涉及的内容比较多,需要保证材料的选择符合建设要求,而且要做好工程的地质勘测工作,设计人员和施工人员需要熟练地掌握施工过程中的一些专业知识点,并且对工程建设过程中制定的施工规范和要求进行严格的遵守,才能保证施工安全,避免在进行建设的过程中存在安全隐患,防止安全事故的发生。在进行桩基施工的过程中,需要对出装机设备的承载力进行合理的设计,因为在工程使用的过程中,如果发生了地震灾害或者是洪涝灾害情况,工程需要具备相应的承载力,才能减少人员伤亡和经济损失情况[3]。桩基施工是工程建设过程中的一个重要项目,需要耗费大量的人力物力资源,因此在进行施工的过程中,应该充分考虑到材料的性价比,并且对施工过程中的全部造价进行优化和控制,才能提高质量。在进行桩基施工的过程中类型比较多,不同类型的桩基需要选用不同的施工技术,在施工之前需要根据桩基类型来制定一个科学合理的设计方案,并且对设计方案进行审核,才能保证施工范围和施工工艺的应用更加准确。还需要制定一个科学合理的施工方案,对施工过程中可能存在的各项问题进行预测。在进行桥梁工程桩基施工技术应用时,需要保证各个环节的施工质量,因为这项技术一旦出现问题,就会影响到各项施工行为,因此需要对施工过程中的一些影响因素进行有效的控制,才能提高总体建设质量[4]。
3我国桥梁工程施工现状
3.1立桩基础出现下沉问题
我国某一工程在进行立桩施工时,需要对施工中的一些细节问题提高重视程度,在进行施工现场检查的过程中,应该对一些灰尘和残渣进行及时的处理,因为杂质过多会影响立桩基础的建设,从而导致下沉现象发生。如果立桩基础下沉不明显,就不会导致桥梁出现断裂现象,需要及时地对下沉现象进行补救,避免因为下沉过多导致桥梁自身的承载能力下降,从而出现断裂的现象。在进行桥梁工程维修的过程中,技术人员需要按照原有的桥梁尺寸进行设计,并且进行修复作业,才能符合桩基的结构设计,防止工程在后期使用的过程中出现断裂的情况。在进行桩基结构选择的过程中,如果没有统一规格,结构设计就会存在一定的问题,会导致结构失衡,进而导致下沉现象产生[5]。
3.2灌注桩存在问题
在进行桥梁工程施工的过程中,会靠近水源环境,需要采用灌注桩施工技术来进行施工,才能提高桥梁工程施工的安全性。在进行施工的过程中,灌注水泥作业容易出现质量问题,例如在进行灌注之后,需要对模板进行拆除,如果结构过于松懈或者是出现了异常都会对材料的质量产生一定的影响,这些问题都会导致桥梁工程建设过程中出现安全事故,如果不能对这些问题进行及时的处理,就会降低工程的使用期限,还会影响结构自身的稳定性。在进行浇筑作业的过程中,如果导管材料存在漏水现象或者是出现了堵塞问题,都会影响浇筑速度,在使用的过程中甚至会冲坏顶层,导致桩体存在杂质,会影响整体工程的施工[6]。
4桥梁工程施工中桩基加固技术的具体应用
4.1钻孔灌注桩施工技术
在进行桥梁工程施工的过程中,应用钻孔灌注桩施工技术,需要对孔洞进行保护,最好的保护方法是添加护壁。在实际建设过程中,需要根据工程的具体要求,对护壁的厚度和直径进行确定,并且对护筒的掩埋深度进行计算,才能保证护筒在应用的过程中更加的稳定,需要在掩埋作业的同时进行护筒的固定。在进行成孔作业的过程中,需要使用回转钻机设备,在作业之前需要根据实际建设地点的条件,进行探测工作和相关的实验,才能提高施工质量[7]。在进行钢筋笼材料制作的过程中,对技术的要求比较严高,需要选用合适的制造材料,并且由设计人员来进行设计图纸的制作,需要严格地按照制作要求来进行各项施工。首先要用吊车将材料放在实现选择好的位置,在施工过程中应该一次完成,避免出现返工。混凝土材料的制作应该在施工现场,需要根据实际建设地点的条件,对结构的凝结时间进行计算,并且严格按照材料的配置比进行材料的制作,确保制作出来的混凝土材料能够达到使用的要求。在进行混凝土灌注作业之前,需要对成孔状态进行检查,确保孔洞能够满足建设要求。
4.2微型加固桩基施工技术
在进行桥梁工程施工的过程中,还需要应用微型加固桩基施工技术,就是使用一种直径比较小的穿孔机设备进行桩基的灌注,在施工的过程中,需要对设备进行选择,并且严格地按照施工标准来进行各项操作,需要对钻孔的位置和深度进行确定。在钻孔的过程中还需要将杂质进行清理,清理之后需要进行清洗作业,才能进行后续的各项施工,在清洗作业之后需要填充钢筋材料和填充物。如果空间比较大的话可以使用钢筋笼材料进行填充,在完成作业之后需要进行灌浆施工,就是将碎石等材料放在直径比较小的孔洞中,并且进行水泥砂浆的灌注,需要根据孔洞的大小选用不同材质的混合物进行填充。
4.3后压浆施工技术
后压浆施工技术,已经广泛应用到桥梁工程的施工过程中,这项技术是利用三根灌注桩的融合进行具体的作业。首先需要对灌注桩进行固定,并且对桩体的长度进行检查,在实验过程中,应该对管道进行清理,如果管道存在问题就要立刻进行解决,确保管道材料在使用过程中不会存在问题之后,需要进行压浆作业。在作业过程中需要对循环流动的时间进行严格的把控,并且对水泥浆和土层进行均匀地扩散,在各项作业完成之后需要对施工质量进行检查,而且要保证作业质量符合国家标准和相关部门的指标,在检验完成之后需要进行质检报告的填写。
4.4其他施工加固技术
在进行桥梁工程施工的过程中,还需要对桩基加固施工作业之后的各项问题进行处理,如果桩基存在缝隙,就要及时地进行灌注和填充作业,才能保证施工材料的密度符合建设要求,在施工过程中可以适当地注入减水剂材料,才能对钢筋材料进行固定。
关键词:桥梁工程 碳纤维加固技术 维修管理
1 引言
桥梁是我国国民经济发展的重要组成部分。随着交通运输量的增加、行车密度的加大和车辆的载重的增加,桥梁的负荷日趋加重。特别是20世纪80年代以前修建的桥梁,已暴露出承载力不足、老化、破损、裂缝等缺陷,更有一些新建桥梁因其对桥梁结构形式认识不足,施工工艺、方法和材料运用缺乏科学合理的指导等因素,未达到设计寿命就出现耐久性能退化的危桥、病桥现象,严重制约了国民经济的发展。对这些桥梁进行重建,不仅耗资巨大、建设周期长,而且交通受阻、被迫绕行等将给社会带来一定的经济损失。因此,对存在缺陷的桥梁进行加固补强和维修管理,使其在短时间内恢复正常运行,已成为桥梁工程重大的研究课题。
碳纤维是一种将纤维、沙线或织物等材料通过一定的制作工艺与特定的树脂材料复合而成的增强聚合物。碳纤维材料具有不存在屈服点和塑性区等优良的物理性能。用于桥梁工程混凝土构件加固的碳纤维布,则是碳纤维长丝经过编织工艺而制成的柔软片材。
日本是成功地将碳纤维片运用于桥梁加固的最早的国家之一,相对于美国、德国等先进国家,我国对碳纤维的研究,特别是将其用于桥梁加固的技术始于上个世纪80年代,起步较晚。
2 碳纤维布加固技术简介及加固原理
2.1 技术简介
碳纤维增强聚合物由环氧树脂同高抗拉强度的碳纤维束粘贴而成。采用碳纤维片进行桥梁工程加固具有以下优点:
强度高。据检测,碳纤维片的强度约为普通钢材的10倍;
碳纤维片具有较高的抗拉强度和高强质轻等物理特性;
碳纤维片具有良好的抗酸、抗碱、抗盐等化学特性。经实验,其在10%的稀硫酸和氢氧化钠等碱性溶液和盐水中,浸渍强度不降低。其自身的防腐耐蚀性和可抵抗各种恶劣环境腐蚀的特点,大大提高了整体桥梁结构的耐腐蚀性和使用寿命;
碳纤维片所具备的良好的温度稳定性和耐水性,以及抗紫外线和抗老化性能等特点,非常适合桥梁工程的生存环境;
碳纤维片密度仅为200g/m2,其较轻的自重,加固时不但不增加桥梁结构的自重和增大截面尺寸,而且柔性好、易于裁剪;
施工简便,加固时,无需过多的施工机构和大型机械设备,易于操作,经济性好;
经验表明,施工仅需要一周,相对工期较短。
所以,碳纤维加固技术适用于各种桥梁工程结构类型、适合于梁、板、柱、桥墩、桥梁等各种不同结构部位的加固和维修。
2.2 加固原理
用于桥梁工程加固的碳纤维材料,必须与粘结剂共同使用。理论上碳纤维材料具有抗拉强度达到建筑用钢材十几倍的优良的力学性能,但当碳纤维材料通过一定的工艺手段被织成碳纤维布后,各碳纤维丝之间缺乏抱合力很难共同完全工作,出现碳纤维丝逐渐断裂而整体破坏的现象。粘结剂的使用,大大地提高了碳纤维片的整体抗拉强度,可使纤维丝更好地共同工作,达到加固的目的。
3 碳纤维布加固桥梁工程的机理分析
3.1 对钢筋混凝土抗弯构件的加固
碳纤维布对钢筋混凝土受弯构件的抗弯加固,是通过将碳纤维布粘贴于混凝土受弯构件的受拉区,对钢筋的受拉性能进行替代或补充从而提高构件的抗弯承载力而实现的。钢筋混凝土抗弯构件粘贴碳纤维后。构件的受拉部位的混凝土开裂前,碳纤维的应变较小,而当抗弯构件混凝土开裂,特别是在钢筋屈服后,碳纤维片则快速应变,其高强高效的加固性能得以充分体现。
3.2 对钢筋混凝土抗剪构件的加固
钢筋混凝土的抗剪加固,是通过将碳纤维粘贴于钢筋混凝土构件的受剪区,而使碳纤维发挥类似箍筋的作用。钢筋混凝土构件在屈服前,碳纤维的应变发展比较缓慢,应变值较小,当钢筋混凝土构件屈服后,碳纤维布所代替的箍筋作用得以发挥,应变速度急剧加快,达到对钢筋混凝土抗剪构件的加固。
3.3 对钢筋混凝土抗震构件的加固
应用碳纤维布对混凝土柱进行抗震加固,是通过采用碳纤维布对钢筋混凝土柱横向包裹提高其延展性而实现的。碳纤维对钢筋混凝土抗震构件的加固的实质是对其内部混凝土的约束作用。这种被动约束会随着混凝土柱轴向压力的增大而产生横向膨胀,从而促使包裹在钢筋混凝土抗震构件上的碳纤维布产生环向伸长,提高侧向约束力,达到显著改善构件的延性效果。
4 碳纤维片的选择和加固技术维修管理
4.1 碳纤维片的选择
碳纤维片材编织的均匀性,是直接影响桥梁工程加固和维修质量的关键。只有分布和排列均匀的碳纤维束,经加工形成复合材料后,才能充分发挥其整体均匀受力的优良的物理特性。材质的均匀性直接影响碳纤维片应力分布和对桥梁工程构件的加固和维修,处理不好,则碳纤维补强效果不能充分发挥出来。因此,选择分布与排列均匀性较好的碳纤维片材,是桥梁工程加固和维修的关键。
4.2 加固技术维修管理
选择碳纤维片材对桥梁工程加固和维修应注意以下几点:
在对加固和维修构件进行表面处理和粘贴碳纤维片材前,应严格按照加固设计部位进行放线,准确定位;
严格按照设计要求进行碳纤维片材的裁剪,除保证裁剪后织物的长度和宽度外,应对碳纤维片材的裁剪做到边角整齐;
擦拭碳纤维片材,保证表面干净、无粉尘。如需粘贴正反两层时,应将底面碳纤维片材擦拭干净,且妥善放置,以保证粘贴效果;
对擦拭干净的碳纤维片材,应采取立即涂刷粘结树脂的方式予以保护。胶层应呈现凸起形状,其平均厚度以不小于2mm为宜;
用手将涂有粘结树脂的碳纤维片材,采用轻轻压贴的方式粘贴在加固位置,顺着纤维片材的方向,用橡胶滚筒均匀地平稳压实,使二者之间的树脂从两边溢流出,保证粘贴密实无空洞。平行粘贴碳纤维时,要求两片之间间距应以不小于5mm为宜;
因特殊需要,需要对加固和维修部位粘贴两层碳纤维片材时,可采用连续粘贴的方式。施工中不能连续粘贴时,则应对底层碳纤维片材按照粘贴要求重新做好清洁工作;
施工宜选择在符合配套树脂的使用温度,如5℃以上的环境温度条件下进行。应根据施工环境温度选取配套树脂,或当环境温度低于配套树脂使用温度时,应采用适合于低温的配套树脂,或采用升温的处理措施;
施工时应综合考虑环境湿度对树脂固化所产生的不利影响,其粘贴部位混凝土的含水率以不大于4%为宜;
树脂的配制,应严格按照产品使用说明所规定的配比进行配制,准确称量并置于容器中。按照操作说明,使用不含油污及杂质的、洁净的搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。拌合量的确定应根据现场实际温度和工作量,严格控制每批的使用时间;
为了保证粘贴的质量,确保桥梁工程的加固和维修,为保证对树脂施工的可操作时间和固化时间进行有效控制,不同季节、不同温湿度条件下,应选用符合季节和温湿度要求的不同型号的粘贴树脂。
摘要:公路桥梁施工中因为软土地基的影响会造成施工过程与使用过程中的不规则沉降,甚至会导致桥梁结构被破坏,所以在施工前应对地质结构进行勘察,尤其是对软土的性质应进行定性分析,以此采用最为合理的加固工艺,而多种处置方式相互结合也可起到更好的效果,文章对加固工艺进行了简要的介绍。
关键词:桥梁施工;软土地基;表层加固;深层处理
中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1009-2374(2014)22-0089-021公路桥梁软土地基施工概述
软土地基就是指在施工中地基的承载能力不能满足构造物的使用载荷,或者虽然可以达到施工要求但是在使用过程中会出现过度的沉降而影响构造物的稳定和安全。因此在施工过程中总结软土地基的问题主要是在两个方面:一则是软土地基的强度和稳定性较差,如果地基不能承载外部压力的时候,软土地基会出现整体或者局部的剪切破坏,导致公路桥梁失去稳定的支撑,进而出现塌方或者桥台破坏等情况。二则是地基因为长时间的压力影响而出现沉降,如果外部作用力过大就会产生大范围的沉降,从而影响桥梁原有的结构形态,导致道路不能正常使用。而施工中经常遇到的软土地基特征为孔隙比大且含水率高,饱和度高,塑性限制和液限指数都偏高,所以其总体表现的承载能力低。
2软土地基加固施工前应做的工作
要在施工中对软土地基进行加固,就必须对软土基的情况进行检测,即做好施工前的准备工作。如:对施工的整体地质情况进行勘察,利用勘测的结果对施工路段的地基状况进行标记,尤其是对软土地基的范围以及深度等进行详细分析与标记,为后续的施工做好准备。同时在施工中应对路段进行挖掘,利用挖掘对地质情况进行进一步检查,利用提醒土坑来观察地基的具体情况。注意的是渗水情况,土质形态等。利用相关检测数据来制定对应的加固措施,并异常指导施工。最后是对地基承载能力的检查,这样做是为了进一步的细化地基的地质情况,将软土基的概况细化,并针对性的选择处理措施,从多种加固工艺中选择适应的措施和方法,保证加固的质量,满足桥梁施工的要求。
3公路桥梁软土地基加固的工艺分析
3.1表层软土处理
3.1.1垫层处理:工艺方法就是对软土层较浅的地段进行铺垫处理,对地基上部进行铺垫,材料为垫砂层。这样可以帮助软土固结,起到的是上部排水的效果。同时砂垫层可以作为填土与下层的土层结合,降低下层土壤中的含水量。这样处理是为了保证填土和地基处理双重效果,同时也可保证施工机械的顺利通行,但是必须考虑施工机械和作业载荷来选择合适的砂垫层厚度。从实际应用上看,如果仅仅采用垫砂层来对软土进行固结,需要的厚度很容易导致成本增加,因此在应用中砂垫层应配合其他固结措施共同来保证软土处理效果。在对砂垫层进行施工时应注意放样,进行摊铺作用时应选择自卸车辆与推土机配合,做到均匀一致。在使用透水性较差的材料作为填料时,应对端部进行妥善
处理。
3.1.2浅层排水法:一些软土地基上土质较好但是含水量偏大,因此在处理这样的软土基时可以进行排水处理,利用沟槽等对表层水进行排除,降低地基表层的含水量,保障设备的通行。同时也可发挥沟槽在施工中持续排水的效果,并配合回填透水性较好的材料,维持表层软土的渗透性,并对其进行压实。在布置沟槽的时候应注意利用自然坡度,回填而出现沉降时则应观察坡度改变,制定调整计划。注意防止四周的挖方位置的渗出水进入到填土范围。表层排水工艺应注意加密沟槽增加排水的能力。施工中即便一些沟槽被破坏也可保证排水的效果。沟槽的设置应按照工艺标准执行,宽度在半米左右,深度则应在一米内,填土之前应在沟槽内填入砂砾使之成为盲沟,保证排水持续性。
3.1.3材料铺垫工艺:一些工程中软土地基的分布不均匀,可能会出现沉降以及侧向的位移等情况,此时可以利用铺设材料对软土位置进行加固,强化软土承载力保证机械通过。目的是减少沉降和侧向移位所造成的不安全因素。这样可以提高软土的支撑能力,用于铺设的主要材料是无纺布等。
3.1.4添加剂加固:这样的措施主要是针对粘性土壤,利用添加剂对表层的土壤进行处理,可以有效的改善表层土壤的固结效果,提高抗压缩性和强度等性能。主要是对地基承载能力加以提高,保证机械运行的安全。添加剂通常是生石灰、熟石灰、水泥等。利用石灰作为添加剂就是利用其对水的吸附作用,使之与水反应降低土壤含水量,从而固结成团。同时也可对土体进行加固与稳定,保证软土地基的稳定性。
3.2深层加固工艺
3.2.1加载工艺:加载法就是对软土施加外力,增加软土基的沉降速度,降低软土的孔隙率以及含水量等,使之固结速度加快。提高地基的强度反之填土路面出现大范围沉降。地基固结沉降的方法就是减少孔隙水压提高应力的方法以及地基增加总压法。减少孔隙水压的方法是依靠大气压加载促进固结大气压加载。地基总压是依靠填土的载荷对软土进行挤压。但是加载法会造成软土的形变容易影响周围的地质结构,所以加载的同时应对周围进行围护,降低其影响范围。填土加载的时间和载荷应根据实际的软土性质确定,主要的目标就是对桥梁地基沉降量进行控制,保证施工后地基沉降在可控的范围内。在施工中应注意对载荷施加的速度和稳定性,并对整个压载过程进行观测,因为沉降的效果不是完全可以预判的,应在达到设计标准后停止加载,防止对地基的额外破坏。
3.2.2强夯工艺:强夯工艺是利用重锤对地面的冲击力来减少孔隙率,并挤压排水,从而使得软土加速固结。实践证明强夯后的软土地基可以增加几倍的承载力,压缩的范围可以达到十几倍。其工艺的特点是工艺简单且效果好,同时施工速度快且成本较低,节约材料,只需要简单的机械就可完成对一定范围内的软土基础加固。但是在使用中应注意适应的范围,如饱和淤泥粘土和淤泥等应慎重选择,否则会出现不良的效果。公路桥梁施工乃至公路工程中强夯法较为常见。
3.2.3粉喷桩工艺:粉喷桩是一种深层加固技术,主要是深层搅拌的方式将凝固剂注入到土层中。是一种加固粘土地基的重要方法,利用水泥和石灰等材料作为固化剂,利用机械搅拌机将软土与固化剂强制搅拌,利用固化剂与粘土之间的反应促进粘土硬化,从而成为稳定性较强的地基。此种工艺主要是适应饱和粘土层,对于淤泥质和淤泥质土、粉土、含水量较高的粘土较为有效,加固深度较大。
3.2.4水泥搅拌桩工艺:搅拌桩利用石灰和水泥等材料作为固化剂,通过深层搅拌的工艺与软土结合起到固化软土的效果,固化剂在土层深处和粘土反应,经过一些列的理化反应形成强度高且稳定性较好的复合型地基。水泥搅拌桩的工艺主要是针对粉土、松散砂土等都有较好的加固效果。其优势是施工过程对路堤干扰较小,对扩建工程较为适应。施工前应保证场地平整,如果有低洼凹陷等应进行填土,同时清理场地使得搅拌机械可以顺利就位。
3.2.5竖向排水固结工艺:该工艺将垂直的排水柱设置在粘土地基中,缩短了排水距离,促进地基排水,并加速固结。固结后的软土地基可以增加抗剪强度。垂直排水工艺分为砂井排水和纸板排水。根据砂井的施工工艺方法不同砂井排水可以分为射水式、螺旋式、打入式、振动式等。砂井法在应用中还应与其他方式配合,如加载法或者填土法等。对软土层较厚的地基更为有效,对泥炭质地基相对效果差。使用中如果为了稳定则重点对填土坡下进行处理;为了防止沉降则在路基顶面宽度下进行处理。设计排水砂井时应进行试验与分析,确定处理范围和直径等,分析处理后的沉降程度,如果不能满足要求则应进行再次计算。
4结语
在公路桥梁的建设中往往会遇到不同的地形和地质环境,尤其是在软土地基上的工程更应注意对软土地基的处理,在实践中利用固结工艺对软土进行处置已经成为主要的技术措施,其中包括对表层和深层软土的处理,虽然上述措施都具备一定的优势,但是在实际应用中多以复合措施对软土处置,这样才能提高软土地基的处置效果。
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目前,在我国的经济发展过程中,公路桥梁项目的建设越来越多。为了使得公路桥梁项目建设质量得到大幅度的提高,需要落实隧道施工过程中的加固技术。然而,在实际的隧道工程施工过程中,由于受到各方面的因素影响,使得公路桥梁隧道中出现一些裂缝问题,影响到工程的实际质量。因此,需要采取有效的措施对裂缝问题加以改善,从而为人们提供一个安全的出行环境。基于此,文章就公路桥梁隧道工程施工中灌浆法加固技术的应用进行分析。
关键词:
公路桥梁隧道;灌浆法加固;应用
正文:
1.公路桥梁隧道灌浆法加固原理
在实际的公路桥梁隧道施工过程中,经常会出现这样或者是那样的问题,影响到工程整体的使用效果,严重情况下会使得工程项目的寿命大大缩短。所以,对于工程建设来说,落实项目维护工作具有非常重要的意义。一般而言,在公路桥梁隧道当中,会使用灌浆、预应力加固以及钢板等技术来对工程进行维护。在这些技术中,其都有比较明显的优点,但是也都要缺点存在。文章主要针对的是隧道施工中的灌浆法来进行分析。在施工过程中,灌浆法的而应用日益广泛,其忒单是施工便利,并且经济型较高。在灌浆法中,依据合适的比例,对材料进行搅拌,然后再注入到裂缝当中,对裂缝形成封堵,从而使得工程的强度大大提高。通过灌浆法的作用机理分析,可以发现在灌浆法中,其主要依靠的是利用灌注的方式,使得裂缝中形成稳定的浆柱,从而使得工程的结构的物理性质得到大大的改善。通过这样能够使得工程表面的承载能力大大的提高,降低工程的沉降量,达到保护工程的重要目的。
2.公路桥梁隧道施工的裂缝产生原因及形态
2.1公路桥梁隧道施工的裂缝产生原因
公路桥梁隧道施工中,由于受到外部环境的影响,如温度、地质条件等。给施工中带来的温差、湿度等的变化,造成混凝土等结构带来了压力,长期造成了变形、裂缝等情况的发生;施工过程中,由于施工技术的不到位或者施工环节的疏漏,使得施工标准没有达标,造成了公路桥梁隧道内部结构的不稳定,导致裂缝的出现;在混凝土浇筑过程中由于温度导致浇筑出现了收缩等情况,带来外部裂缝的问题出现;当公路桥梁隧道施工接近结束的时候一般会出现不均匀沉降,如果混凝土骨料再出现质量不过关的问题,导致含泥沙的量出现多大的情况,导致混凝土强度出现问题,出现裂缝。
2.2裂缝的形态
砌浆脱落。由于公路桥梁隧道的建设施工中,需要砌浆的技术来加固墙体,增强墙面的稳定,因此当砌浆出现脱落的时候,整个墙体不仅破坏了美观,而且也失去了加固的作用。工程稳定性和安全系数遭到了破坏。砌石松动。这时由于公路桥梁隧道工程中的裂缝导致的问题。主要发生的位置在公路、桥梁、隧道的砌石部位。这部分的脱落和松动破坏了公路桥梁、隧道的承重,造成了公路桥梁隧道的坍塌发生的概率加大。墩台裂缝。主要位于公路、桥梁、隧道的柱体支撑部位。当支撑道路的墩台或者柱体出现裂缝后,不仅影响了公路桥梁隧道的使用性能,也危害了交通出行的稳定性与安全性。
2.3蜂窝麻面的问题
蜂窝麻面问题的出现也会影响桥梁的使用安全性能,造成蜂窝麻面的主要原因有以下几点:第一点:在桥梁施工的过程中,由于施工人员没有严格按照施工流程以及规范进行施工,所以会造成蜂窝麻面的情况发生。第二点:模板的表面仍留有水泥混合物的残留物,也没有涂刷隔离剂。第三点:混凝土浇筑的过程中捣鼓不均匀,从而出现两级分化的情况即:捣鼓过度会造成石子及一些粗料容易下落,而捣鼓过于轻盈则会发生疏松情况。
3.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用要点
3.1公路桥梁隧道灌浆的选择标准
在公路桥梁隧道的施工过程中,灌浆工作应当从质量控制的标准语强度控制的标准两方面来进行考虑。首先是强度方面的控制标准:在灌浆工作完成之后,应当将杂填土的承载能力控制在130kPa左右,淤泥承载能力控制在80kPa,而复合地基的承载能力控制在130kPa左右;其次,是在质量的控制标准方面:在进行灌浆法质量控制的过程中,需要根据公路工程的施工质量控制标准来进行。
3.2浆材的配比
在泥浆中,水泥与粉煤灰是重要的原材料,在实际的施工过程当中,应当先对裂缝的原因进行分析,并依据裂缝的大小程度来对浆材进行配比,并且也要根据工程的实际施工需求来对配比杜进行确定。
3.3扩散半径
在实际的施工过程中,由于地质差异较大,所以在各个公路桥梁隧道的施工过程中,其孔隙率与渗透系数之间也存在着很大的差别,这样的话就会使得计算公式失去其作用。而且在实际的施工当中,应当根据施工经验来对扩散半径进行计算,然后在依据实际的情况来做调整。
3.4灌浆施工操作
在灌浆的施工操作过程中,主要有四个方面的内容:灌浆压力、灌浆量、灌浆孔的深度以及灌浆结束的标准。在实际的操作过程当中,要想使得灌浆能够达到饱和的状态,就需要在整个地基当中浆液能够充满,这样的话才能够对最终的灌浆量进行确定;对灌浆的压力要控制在0.3~0.5MPa的范围之内,如果有特殊情况发生的话,再依据实际情况进行调整。
4.利用灌浆法对公路桥梁隧道进行加固的技术
4.1灌浆施工前的准备
在进行灌浆施工之前,应当先对材料进行调配,主要的材料有黏土、水泥以及混合砂子,与高分子化学溶剂相结合,在配置灌浆材料的过程中,也可以选择水泥灰,这样的话可以使得灌浆的成本大大降低,提高可塑性。在材料配置完成之后,然后需要选择一定的施工段来进行工作,依据实际发生沉降的情况,对灌浆位置进行合理的选择,尤其是对于裂缝比较严重的地方,应当将灌浆用料增加。
4.2根据实际情况确定施工标准
完善的施工标准是指导工程顺利进行的重要基础,所以在实际的施工过程中,应当按照工程规定的质量标准来进行,对基础部分进行加固的时候,应当以施工实际为基础,按照实际情况选择施工标准,如果车流量比较大的话,就应当对其着重考虑,从而对质量控制方案进行合理的设置。
4.3灌浆法施工工艺分析
在实施灌浆工作的过程中,要保证所有操作人员到场,对隧道施工流程先进行交底,首先是需要做好钻孔工作;然后再将浆液注入到裂缝当中,并对其封堵;第三是对灌浆材料进行搅拌;第四是灌浆;第五是等待浆液的凝固;最后是封堵灌浆口。在整个施工过程中,要对每一个环节都要落实到位,并且采取有效的措施对施工质量加以控制,从而保证各个施工环境的衔接能够顺利。在钻孔的过程中,使用的是90mm的钻头,为了避免钻孔过程中出现偏移的情况,应当在钻头进入到粉性土层之后,再将导管导入,然后对孔壁做好保护工作,从而保证黏性土的作用能够有效的发挥。在安放浆管以及孔口封堵的过程当中,应当使用软橡皮材质的包裹,以免在外力影响下出现浆液外流的情况。在实际灌浆的过程中,应当保证搅拌工作的充分与均匀,并且在搅拌的过程当中对水、泥沙以及煤灰的比例加以注重。在实际的灌浆过程中,应当依据一定的顺利来进行操作,一般所采用的措施是自上而下,在灌浆口的位置将浆液缓慢的注入到其中,直到浆液饱满,待浆液在完全凝固之后,将灌浆口进行封堵,一般情况下,浆液会子啊灌浆结束之后的半个小时之内凝固。在封孔的过程中,要对孔的密封性加以注重,从而保证工程整体施工过程的质量。总而言之,在当前社会发展的过程中,公路桥梁工程的建设越来越多,并对其要求也日益提升。所以,在施工过程中应当选择有效的施工技术,保证工程的施工质量与进度。文章通过对灌浆法的应用进行了分析,其能够对工程中存在的裂缝问题有效的解决,降低工程的成本,延长工程的使用寿命,可以大范围的推广。
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