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要在施工中對軟土地基進行加固,就必須對軟土基的情況進行檢測,即做好施工前的準備工作。如:對施工的整體地質情況進行勘察,利用勘測的結果對施工路段的地基狀況進行標記,尤其是對軟土地基的范圍以及深度等進行詳細分析與標記,為后續的施工做好準備。同時在施工中應對路段進行挖掘,利用挖掘對地質情況進行進一步檢查,利用提醒土坑來觀察地基的具體情況。注意的是滲水情況,土質形態等。利用相關檢測數據來制定對應的加固措施,并異常指導施工。最后是對地基承載能力的檢查,這樣做是為了進一步的細化地基的地質情況,將軟土基的概況細化,并針對性的選擇處理措施,從多種加固工藝中選擇適應的措施和方法,保證加固的質量,滿足橋梁施工的要求。
2.1表層軟土處理
2.1.1墊層處理
工藝方法就是對軟土層較淺的地段進行鋪墊處理,對地基上部進行鋪墊,材料為墊砂層。這樣可以幫助軟土固結,起到的是上部排水的效果。同時砂墊層可以作為填土與下層的土層結合,降低下層土壤中的含水量。這樣處理是為了保證填土和地基處理雙重效果,同時也可保證施工機械的順利通行,但是必須考慮施工機械和作業載荷來選擇合適的砂墊層厚度。從實際應用上看,如果僅僅采用墊砂層來對軟土進行固結,需要的厚度很容易導致成本增加,因此在應用中砂墊層應配合其他固結措施共同來保證軟土處理效果。在對砂墊層進行施工時應注意放樣,進行攤鋪作用時應選擇自卸車輛與推土機配合,做到均勻一致。在使用透水性較差的材料作為填料時,應對端部進行妥善處理。
2.1.2淺層排水法
一些軟土地基上土質較好但是含水量偏大,因此在處理這樣的軟土基時可以進行排水處理,利用溝槽等對表層水進行排除,降低地基表層的含水量,保障設備的通行。同時也可發揮溝槽在施工中持續排水的效果,并配合回填透水性較好的材料,維持表層軟土的滲透性,并對其進行壓實。在布置溝槽的時候應注意利用自然坡度,回填而出現沉降時則應觀察坡度改變,制定調整計劃。注意防止四周的挖方位置的滲出水進入到填土范圍。表層排水工藝應注意加密溝槽增加排水的能力。施工中即便一些溝槽被破壞也可保證排水的效果。溝槽的設置應按照工藝標準執行,寬度在半米左右,深度則應在一米內,填土之前應在溝槽內填入砂礫使之成為盲溝,保證排水持續性。
2.1.3材料鋪墊工藝
一些工程中軟土地基的分布不均勻,可能會出現沉降以及側向的位移等情況,此時可以利用鋪設材料對軟土位置進行加固,強化軟土承載力保證機械通過。目的是減少沉降和側向移位所造成的不安全因素。這樣可以提高軟土的支撐能力,用于鋪設的主要材料是無紡布等。
2.1.4添加劑加固
這樣的措施主要是針對粘性土壤,利用添加劑對表層的土壤進行處理,可以有效的改善表層土壤的固結效果,提高抗壓縮性和強度等性能。主要是對地基承載能力加以提高,保證機械運行的安全。添加劑通常是生石灰、熟石灰、水泥等。利用石灰作為添加劑就是利用其對水的吸附作用,使之與水反應降低土壤含水量,從而固結成團。同時也可對土體進行加固與穩定,保證軟土地基的穩定性。
2.2深層加固工藝
2.2.1加載工藝
加載法就是對軟土施加外力,增加軟土基的沉降速度,降低軟土的孔隙率以及含水量等,使之固結速度加快。提高地基的強度反之填土路面出現大范圍沉降。地基固結沉降的方法就是減少孔隙水壓提高應力的方法以及地基增加總壓法。減少孔隙水壓的方法是依靠大氣壓加載促進固結大氣壓加載。地基總壓是依靠填土的載荷對軟土進行擠壓。但是加載法會造成軟土的形變容易影響周圍的地質結構,所以加載的同時應對周圍進行圍護,降低其影響范圍。填土加載的時間和載荷應根據實際的軟土性質確定,主要的目標就是對橋梁地基沉降量進行控制,保證施工后地基沉降在可控的范圍內。在施工中應注意對載荷施加的速度和穩定性,并對整個壓載過程進行觀測,因為沉降的效果不是完全可以預判的,應在達到設計標準后停止加載,防止對地基的額外破壞。
2.2.2強夯工藝
強夯工藝是利用重錘對地面的沖擊力來減少孔隙率,并擠壓排水,從而使得軟土加速固結。實踐證明強夯后的軟土地基可以增加幾倍的承載力,壓縮的范圍可以達到十幾倍。其工藝的特點是工藝簡單且效果好,同時施工速度快且成本較低,節約材料,只需要簡單的機械就可完成對一定范圍內的軟土基礎加固。但是在使用中應注意適應的范圍,如飽和淤泥粘土和淤泥等應慎重選擇,否則會出現不良的效果。公路橋梁施工乃至公路工程中強夯法較為常見。
2.2.3粉噴樁工藝
粉噴樁是一種深層加固技術,主要是深層攪拌的方式將凝固劑注入到土層中。是一種加固粘土地基的重要方法,利用水泥和石灰等材料作為固化劑,利用機械攪拌機將軟土與固化劑強制攪拌,利用固化劑與粘土之間的反應促進粘土硬化,從而成為穩定性較強的地基。此種工藝主要是適應飽和粘土層,對于淤泥質和淤泥質土、粉土、含水量較高的粘土較為有效,加固深度較大。
2.2.4水泥攪拌樁工藝
攪拌樁利用石灰和水泥等材料作為固化劑,通過深層攪拌的工藝與軟土結合起到固化軟土的效果,固化劑在土層深處和粘土反應,經過一些列的理化反應形成強度高且穩定性較好的復合型地基。水泥攪拌樁的工藝主要是針對粉土、松散砂土等都有較好的加固效果。其優勢是施工過程對路堤干擾較小,對擴建工程較為適應。施工前應保證場地平整,如果有低洼凹陷等應進行填土,同時清理場地使得攪拌機械可以順利就位。
2.2.5豎向排水固結工藝
該工藝將垂直的排水柱設置在粘土地基中,縮短了排水距離,促進地基排水,并加速固結。固結后的軟土地基可以增加抗剪強度。垂直排水工藝分為砂井排水和紙板排水。根據砂井的施工工藝方法不同砂井排水可以分為射水式、螺旋式、打入式、振動式等。砂井法在應用中還應與其他方式配合,如加載法或者填土法等。對軟土層較厚的地基更為有效,對泥炭質地基相對效果差。使用中如果為了穩定則重點對填土坡下進行處理;為了防止沉降則在路基頂面寬度下進行處理。設計排水砂井時應進行試驗與分析,確定處理范圍和直徑等,分析處理后的沉降程度,如果不能滿足要求則應進行再次計算。
3結語
關鍵詞:公路橋梁;應急加固;預應力技術;應用
在公路使用的過程中,由于多種因素的影響,需要對處于“差”工作狀態的橋梁進行應急加固處理,而由于應急加固處理工程本身的特殊性,在選擇加固技術時,不僅需要考慮技術本身的使用性能,還需要考慮到技術的便捷性,要求在不中斷交通的情況下,選擇能夠達到加固效果的技術。
一、預應力高強鋼絲繩抗彎加固技術
1、技術簡介
預應力高強鋼絲繩抗彎加固技術是通過在將錨具安裝在梁板兩端底部,再在錨具上張拉已安裝成功的高度低松弛預應力鋼絲繩,從而增強結構抗彎性能,達到加固混凝土結構的加固方法,是一種主動抗彎加固方法。該技術通過對材料的合理應用,能夠解決增大截面加固、粘鋼加固等常用加固方法的工期長、施工繁瑣、增加結構自重等技術缺點,實現對混凝土梁的主動式抗彎加固,大幅度提高混凝土梁開裂荷載和最大承載力,同時延性較好,且對原有結構影響小,二次受力構件加固效果明顯,同時施工成本更低,在各類橋梁應急加固中有著廣闊的應用前景。
2、技術施工工藝
該技術是利錨固于梁底的鋼絲繩的拉力傳遞到待加固混凝土上,從而提高混凝土梁的抗彎承載力,在施工中必須鋼絲繩的錨固必須十分可靠,其施工工藝如下:
制作端部錨具固定端部錨座預應力鋼絲繩下料與擠壓錨頭制作開鑿板端部槽口端部槽口灌注端部錨固砂漿張拉與錨固預應力鋼絲繩澆注端部錨固砂漿和底部防護砂漿
3、施工技術要點
制作端部錨具時需綜合考慮鋼絲繩數、鋼絲繩直徑、其承載的拉力荷載及焊需要等,錨具外側為開口形式,開口寬一般較鋼絲繩直徑寬0.04mm,深度以有效錨固鋼絲繩為宜,錨具的厚度、寬度和長度則分別以焊接需要、受拉力所需強度和梁底寬度確定;固定錨座前,根據設計相關要求對梁底板進行測量放線,確定錨具中心線位置,根據中心線位置進行刻槽后,將刻槽位置打磨成粗糙平面,鉆孔并植入全螺紋螺桿。使用黏鋼膠涂抹在錨固鋼板結合面和混凝土表面,在預定位置黏結鋼板并固定,確保結構膠達到設計強度、鋼板黏貼牢固后可進行下一工序;根據端部錨具間間距和鋼絲繩工作應力計算預估預應力鋼絲繩下料長度,使用同一規格鋼絲繩在無應力狀態下進行現場測量后,確定鋼絲繩精確下料長度。按照設計規格制作擠壓錨頭后,將鋼絲繩穿入錨頭內孔,進行強力擠壓,使其與鋼絲繩成為一體,擠壓錨頭示意如下圖1所示:
圖1 擠壓錨頭示意圖
按照設計要求,測量放線確定端部錨具在梁板上的中心位置后,沿跨度方向鑿出端部槽口,深度與混凝土保護層厚度大致相同;對端部槽口進行鑿毛、清理,使用高強度、粘結性能耗的高性能砂漿灌注端部槽口,保持砂漿面與加固構件底部相齊平;將預應力鋼絲繩一端穿入端部錨具開口,使用張拉器張拉另一端,從中間向兩側對稱張拉,張拉長度滿足兩端端部錨具間距時,將鋼絲繩嵌入錨具開口,錨固擠壓錨頭;使用高強度、高性能環氧砂漿和具有良好延展性的聚合物砂漿在鋼絲繩張拉完畢且可靠固定后,分別涂抹端部錨具和錨具間的鋼絲繩位置梁底,覆蓋錨具和鋼絲繩,完成砂漿涂抹后,使用與梁體顏色相近的涂料涂刷在砂漿表面,以達到美觀的效果。
二預應力預應力碳纖維板(CFRP)加固技術
1、技術工藝流程
公路橋梁應急加固中采用預應力CFPR技術時,施工工藝和質量與加固的效果有著直接的關系,合理的施工工藝和可靠的施工質量是保證加固效果的重要基礎,該技術施工時工藝流程如下所示:
施工前準備損壞部位復原底涂作業補平作業下層粘接樹脂作業粘貼碳纖維片貼片表面處理加工。
2、施工技術要點
施工前做好現場勘察、施工設計等,敲除需修補部位的混凝土水泥表面脆弱部分,鑿除混凝土表面剝落、空鼓、腐蝕等出現劣化現象的部位,劣質層較大的部位鑿除后使用水泥砂漿進行修復,去除需修補部位的表層污垢,對轉角粘貼處進行倒角處理,并打磨成圓弧狀,保證需修補部位表明的干燥清潔;將主劑、硬化劑按照一定的比例均勻調和后進行底涂作業,自然風干,1~2d后膠固化后進行下一工序施工;對于不平的部位使用膠進行補平作業,確保混凝土表面平整;使用特定的環氧樹脂直接均勻涂抹在混凝土下層表面,按照施工設計要求的尺寸和層數剪裁碳纖維布,由上而下、由左而右地粘貼碳纖維布。
三、體外預應力加固技術
1、技術工藝流程
體外預應力加固的方法有水平拉桿法、下撐式拉桿法和組合式拉桿法,以下撐式拉桿法為例,其工藝如下圖2所示:
圖2 體外預應力下撐拉桿加固法
施工工序流程為:施工前準備定位防線預應力鋼筋的制作與安裝端部錨板安裝張拉預應力鋼筋防火防腐處理
2、施工技術要點
施工前對需加固部位進行清潔處理,按照施工設計要求,測量定位放線,確定梁端轉向塊、拉緊螺栓及鋼筋變折點的位置;根據施工設計要求將預應力鋼筋調直后彎折成型,安裝并錨固固定;對端部模板進行鉆孔,并使用高壓氣流清孔后,使用結構膠灌注,埋入螺栓,安裝錨板后擰緊螺母,使用結構膠嵌填錨板和混凝土連接界面;采用分級張拉的方法對預應力鋼筋進行張拉,橫向張拉前,先向外側敲緊轉折點處的支撐墊板,初步張拉后,再橫向施加預應力。縱向張拉時采用量測預應力筋中距的辦法控制各跨預應力張力保持一致,應力達到要求后,固定螺栓;張拉完成后,使用涂刷防火防腐涂料的方法對表面進行防火防腐處理,并使用C30強度混凝土進行包裹。
四、結束語
隨著科技水平的不斷提高,公路橋梁工程應急加固中的預應力技術也得到不斷的完善和發展,新型預應力加固技術不僅能夠恢復構件的整體性和剛度,保證橋梁的使用性能和耐久性,提高結構承載力,也有利于減少材料使用量,降低加固工程造價。
參考文獻:
[1]閆世崗.高速公路橋梁工程應急加固中新型預應力技術研究[J].交通世界(建養機械) ,2013,(10):245-245,246.
關鍵詞:公路橋梁;缺陷成因;加固措施
中圖分類號: K928 文獻標識碼: A
引言:橋梁作為公路的重要組成部分,是交通運輸的樞紐,隨著交通運輸量的提高,行車密度以及車輛載重越來越大,橋梁在交通工程中發揮的重要性與日俱增。當它投入使用一定時間后,往往由于設計的局限和施工的欠缺,使其難以適應日益繁重的交通量,而且隨著運輸設備的高速發展和車輪負載的不斷增長,使橋梁常常處于超負荷運行的狀態,從而逐步成為交通運輸線上的“瓶頸”。為此,本文針對橋梁在處于超負荷運行狀態時成為交通運輸的“瓶頸”這一難題,剖析橋梁缺陷成因,存在問題的部位和主要解決的問題。
1.公路橋梁加固的重要性
1.1在公路橋梁使用期間內,任何橋梁都會成為舊橋。早期修建的橋梁,由于當時人們對鋪裝功能、病害認識有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細,鋪裝與承載構件的界面連續不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產品,不僅受自然環境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等),而且還受到使用環境的影響,難以避免產生損壞現象。這使橋梁的維修、養護、加固、改造已成為必然。
1.2從經濟上分析,橋梁加固可以節省大量投資,收到良好的社會經濟效益。采用適當的加固技術和拓寬措施,不僅可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費用;而且對現有交通運輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成,早期設計施工的高速公的橋梁在長期大交通量、重荷載的運營情況下大部分出現了病害;同時也恢復和提高了舊橋的承載能力及通行能力,延長橋梁的使用壽命,滿足現代化交通運輸的需求。
1.3同時橋梁的改造和加固,不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務水平,而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患。從發展中分析,舊的公路橋梁加固有利于促進橋梁建設的可持續發展。既滿足現代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力,使經濟、社會、資源和環境保護協調發展。
2.混凝土橋梁結構表層缺陷及產生原因
2.1蜂窩:形成這一現象的原因主要是由于施工不當而引起的。通常在進行澆筑混凝土過程中,由于振搗不均勻,很容易引起混凝土產生氣泡、蜂窩等。另外,還有在分層灌注混凝土時沒有按照相關規定進行,模板在安裝過程中不嚴實,水泥砂漿在澆筑中流失等原因都會使混凝土出現蜂窩的現象。
2.2露筋:在施工過程中,在澆筑過程中,鋼筋與模板相隔太過密切,施工人員在使用振搗器或者振搗棒過程中就越加小心翼翼,以致于混凝土振搗不夠巖石,從而產生露筋的現象,其主要原因是施工人員沒有保證施工的質量。
2.3麻面:在施工過程中,模板在安裝之前通常是需要對其進行濕潤處理的,但是如果安裝時,模板的含水量不夠,這樣就會使建筑物的表面混凝土的水分被模板所吸收,從而產生麻面的現象。
2.4空洞:由于建筑結構中鋼筋的分布相對較為密集,在進行澆筑混凝土過程中往往會被鋼筋所限制,而施工人員由于不夠細致,對混凝土振搗不足,這就會引起漏漿現象,使混凝土產生空洞。
2.5磨損:在拌制混凝土過程中,由于用料成分不合理,細骨料太多,以致于混凝土的強度沒有達到設計的要求,此時,當車輛經過長期的碾壓或者水流的沖刷,極大程度上造成橋梁的磨損。
2.6銹蝕、老化、剝落:在采用混凝土敷設保護層過程中,由于保護層過薄,以致于橋梁出現裂縫。如果沒有對齊進行修護,當雨水浸入到裂縫中式,就會使鋼筋因銹蝕而剝落。
3.公路橋梁的加固措施
3.1橋面鋪裝病害維修加固方法
3.1.1局部挖補:對于橋面鋪裝層局部的坑槽唧漿,可以采用局部挖補的維修措施。
3.1.2 對于鋪裝層損壞嚴重的,采用鋪裝層改造處理:①剔除原橋面鋪裝層至梁頂,并清理干凈;②加厚水泥混凝土鋪裝層,一般采用15cm厚C40防水水泥混凝土;③布設雙層橋面鋼筋網。④植筋。在梁頂植筋,與鋼筋網焊接;⑤增設橋面防水層。在放水層施工前對水泥鋪裝進行鑿毛處理,要保證鑿毛質量,以水泥混凝土露出粗骨料為準,之后清理干凈;⑥攤鋪4~5cm厚AC-13改性瀝青混凝土。
3.2伸縮縫病害維修加固方法
伸縮縫更換與新建橋梁伸縮縫安裝方法基本相同,這里主要介紹不同點:①剔除原有混凝土要徹底,不能有松散的混凝土,鋸縫時應注意要把瀝青混凝土路面切透,以免開槽時縫處的瀝青混凝土有松動;②錨固鋼筋的處理。盡量保留原梁體的預埋鋼筋,但是維修更換中,能夠利用的鋼筋較少,這就要通過植筋補齊,植筋一般采用φ16二級鋼筋,要保證植筋深度和強度;③增設鋼筋網。④橋面鋼筋網伸入到伸縮縫混凝土中,并與伸縮縫錨固環焊接。
3.3混凝土梁體裂縫維修加固方法
當裂縫寬度在超限范圍以內時,通常采用裂縫封閉方法進行處理,在這里我重點介紹下當裂縫寬度超限時,裂縫的處理方法。
3.3.1粘貼鋼板法:采用環氧樹脂或建筑結構膠,將鋼板直接粘貼在被加固的鋼筋混凝土結構物的受拉區或抗剪薄弱部位,使之與被加固結構物形成整體共同受力,以提高結構的剛度,改善其受力狀態,限制裂縫的開展,提高結構的承載力。
粘貼鋼板工藝流程如下:鋼板制作基底處理卸荷配膠粘貼固定及加壓固化檢驗防腐處理。其中基底處理十分關鍵,它關系到鋼板與被加固混凝土梁體之間的粘結是否牢靠,兩者是否能共同工作。
3.3.2粘貼纖維法:它是利用樹脂類粘結材料將纖維布(片材)粘貼于混凝土表面,利用其良好的抗拉性能達到結構修補加強的目的。
3.4上部結構橫向聯系病害維修加固方法
3.4.1 板梁鉸縫:對于板梁鉸縫損壞、單梁受力的情況,我們通常采取剔除損壞的鉸縫混凝土,在鉸縫內加設鋼筋,同時在相鄰板梁間植筋使之彼此連接,然后重新澆注高標號的混凝土。
3.4.2 T梁橫隔板:T梁橫隔板病害多出現在干接頭形式中。
3.4.2.1 干接頭改造。我們通常的做法是將干接頭改造成濕接頭。做法是首先鑿除干接頭一定范圍內的混凝土(視橫隔板尺寸而定),然后利用與原橫隔板鋼筋同規格的鋼筋將開焊、斷裂的鋼筋進行焊接,同時在橫隔板下緣再適當增加受力鋼筋,然后吊模澆筑水泥混凝土灌漿料(其有免振、快硬、高強的特點)。
3.4.2.2 橫向預應力。顧名思義,就是在橫隔板處,沿橫橋向方向施加一定的預應力,以抵抗過大的彎矩。首先在橫隔板處的T梁腹板下緣打孔,穿過螺紋鋼筋或鋼絞線,設置鋼墊板,利用千斤頂等施加設計的預應力,使用錨具進行固定,最后利用環氧砂漿或聚合物砂漿對外露的鋼材進行防腐保護,完成對T梁橫隔板的加固。
4.結束語
造成橋梁缺陷的成因有很多種,通常都會因為混凝土的施工不當、振搗不足而引起橋梁路基沉降或者變形。隨著社會經濟的發展,物流運輸業也得到相應的發展,此時,大中型運載車輛以及汽車對于橋梁的碾壓也就會造成一定的缺陷,長此以往,就會使得橋梁嚴重變形或沉降。如果政府各部門不及時對其進行養護,就會造成交通堵塞,引起各種各樣的問題。本文介紹的修復加固技術,通過多次試驗,已經取得非常好的成績,運用在橋梁當中以作維修之用是可行的。
參考文獻:
[1]羅福午.建筑結構缺陷事故的分析及防治[M].北京:清華大學出版社,1996.
【關鍵詞】橋梁;病害及成因;維修與加固
Discussion on Highway Bridge Disease Causes and reinforcement technology
Wang Ming-zheng
(Mianyang City, Sichuan Highway Planning Survey and Design Co., Ltd Mianyang Sichuan 621000)
【Abstract】Through on-site investigation more than a dozen roads and bridges, roads and bridges found common diseases, analyze the causes of the disease bridges, elaborated the idea of integrated bridge strengthening technology, also introduced several highway bridges and reinforcement of detection methods, effective and reasonable solution to the highway bridge disease issues of importance.
【Key words】Bridges;Diseases and causes;Repair and reinforcement
1. 引言
隨著交通運輸事業的發展,交通運輸量大度增長,行車密度及車輛載重越來越大,尤其是型車輛EI益增多,再加上許多橋梁超負荷使用,帶來嚴重的安全隱患。而改造又限于資金的緊缺只能采取投資較少,施工期短,又能緩解當前運緊張狀態的維修與加固技術措施。因此,橋梁病的檢測與病害成因分析就顯得尤為重要。筆者近年來參與多座橋梁檢測工作,在此與大家對公路橋梁病害成因及加固技術進行探討。
2. 公路橋梁常見病害及成因
2008年以來我單位參與完成了綿陽下屬區縣的幾十座公路橋梁的檢測及維修加固工作,通過現場勘查、病害分析,查找出了病害產生的原因。實地調查后, 發現橋梁病害主要發生在建設年代久、設計荷載較低的一些橋上,以六、七十年代修建的拱類橋居多;也有個別新橋由于施工質量較差出現病害的。超重車輛是造成橋梁病害的一個重要原因,而缺少養護或養護不當又加速了橋梁的損壞。我們按下部結構、上部結構、橋面系等分類把橋梁病害大致歸納如下。
2.1 下部結構。
實體式墩臺多由于基礎開裂或沉陷而引起的豎向裂縫或傾斜;柱式或框架式墩臺由于受力截面小,在荷載增加過大及基礎變位雙重影響的情況下,易造成蓋梁或立柱產生裂縫,使立柱鋼筋銹蝕,因而減小了立柱的有效受力截面,減少其承載能力。
2.2 上部結構。
梁式橋除普遍存在支座老化、傾倒、銹蝕等通病外,主梁受力狀況一般良好, 少部分梁體跨中撓度偏大并出現裂縫,梁底混凝土保護層出現開裂脫落等現象。 拱類橋病害偏多,其中石拱橋多產生由于基礎沉陷而引起的拱圈橫向開裂,而位于半填半挖路段的石拱橋則易產生順橋向裂縫、側向外傾等;此外,拱上填料填筑不當或因橋面漏水使其產生膨脹,則容易造成拱上建筑中側墻的外傾,嚴重威脅橋梁的穩定。
2.3 橋面系。
橋面行車道鋪裝層是該路段內橋梁病害的共同特征之一,病害表現為鋪裝的縱橫向裂縫,表面局部呈網裂狀,表面有車轍痕跡及規則的縱向起伏波浪,并有少量坑槽出現。引起這一病害的主要原因是沖擊荷載,而造成沖擊荷載偏大的原因包括車輛超速行駛,臺后填土沉降,橋梁承重結構變形,橋面不平整等。另一個原因是橋梁結構本身,如裝配式板橋 鉸縫破壞,T 梁橋橫向聯系削弱等,使得行車道鋪裝的橫向變形過大,導致行車道鋪裝的縱向裂縫出現。第三個原因是行車道鋪裝結構本身。
3. 公路橋梁維修加固方法
3.1 加大截面加固法。
增大截面加固法是在原結構基礎上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝土,這是對鋼筋混凝土橋加固的一種常用的改造技術。增大混凝土截面一般采用兩種方式, 一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。對于第一種方式常用于板橋的加固,一般情況下,除個別板塊有嚴重破壞不能繼續使用而需更換外,對配筋率偏低或斷面尺寸不足、跨中出現裂紋等病害,可通過加固來確保鋼筋混凝土板橋的正常使用。橋面板加固常用植筋加固橋面技術,采用此技術對舊橋面的處理比較簡單,一般先進行高壓水噴、噴砂、鑿毛等簡易處理,然后平行舊橋面鋼筋,按計算深度鉆孔,再將鋼筋植入孔內,再采用同級別的混凝土填孔,并澆筑新的橋面層。在混凝土橋面加固中,新舊橋面的連接是個薄弱環節,尤其是界面的抗剪強度。采用植筋技術以后,界面的抗剪強度由三部分組成:界面混凝土內部結合力、界面摩擦力、植筋的抗剪力。由于植入鋼筋的影響,界面的抗剪強度大大提高,而且植入鋼筋對舊橋面也起到了一定的加強作用。適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。
3.2 型鋼粘貼錨固法。
型鋼粘貼錨固法的基本思想是用環氧樹脂粘結劑將鋼板(或槽鋼)粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位,使其與結構形成整體,以鋼板代替鋼筋,提高混凝土橋梁的承載能力。通常以樹脂(一般采用粘結力較好的還氧樹脂等)粘接鋼板與混凝 土的結構加固法。此方法被廣泛應用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現場基本無濕作業或僅有抹灰等少量濕作業,對橋面交通及橋下 通航影響小,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響。由于施工水平施工工藝的差距,使用此方法加固的橋梁往往加固質量差異較大,加固效果 在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。此方法一般適用于承受靜力作用且處于正常濕度環境中的受彎或受拉構件的加固。
3.3 改變橋梁結構體系加固法。
改變橋梁結構體系加固法通過改變橋梁結構體系來達到提高橋梁承載能力和提高橋梁安全系數的目的。如在簡支梁下增設支點或墩臺以縮短簡支梁的單跨跨徑;或將相鄰兩跨簡支梁相連接采用鋼筋混凝土聯結,使簡支梁變成連續梁, 通過減小跨中正彎矩來提高橋梁的承載能力。此外,還可在梁底與墩臺間加斜撐來提高橋梁的承載能力。
3.4 粘貼碳纖維增強塑料加固法。
粘貼碳纖維加固技術采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構受拉表面時碳纖維與原結構形成新的受力整體,碳纖維與鋼筋共同承受荷載,降低了鋼筋應力,從而使結構達到了加固和補強效果。粘貼碳纖維加固技術的主要特點是: 幾乎不增加結構自重和截面尺寸,不改變凈空高度,施工方便,對原結構幾乎不會造成新的損傷,具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能,根據受力分析可進行多層粘貼進行補強,其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質地柔軟,加固后可用混凝土砂漿涂敷,或根據要求涂裝各種顏料,修復補強不留痕跡。可在不改變結構外型的前提下補強各種混凝土結構物,包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、 抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展,增加結構的延性。
3.5 FRP復合材料加固橋梁技術。
20世紀80年代中期,Maier指出復合材料和混凝土梁、板相結合可以極大提高混凝土梁板的強度。
3.6 體外預應力加固法。
體外預應力加固法是指對布置于承載結構主體之外的鋼束張拉而產生預應力的后張法。體外預應力體系由體外預應力孔管、漿體、錨固體系和轉向塊等部件組成。體外預應力技術能大大縮短施工工期。但加固后對原結構外觀有一定影響,且不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。
3.7 噴涂、 置換混凝土加固法。
噴涂混凝土加固法是在原有結構上噴涂一層高品質的混凝土,以恢復對鋼筋的保護,提高已剝離或變質的混凝土強度,提供美觀表面的功能,是目前常用的維修加固方法。置換混凝土法的優點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業時間長的缺點,通常適用于受壓區混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。
4. 結束語
由于交通量的增大,荷載等級的提高,以及使用年限等因素,病態橋梁不斷增加,故對橋梁維修加固具有重要的社會意義和經濟價值。
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關鍵詞:公路 橋梁 養護 維修加固
中圖分類號:U445.72 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)09(c)-0032-02
公路橋梁是運輸建設的關鍵所在,因此,公路橋梁的好壞直接決定了交通運輸的安全和效率。為了保證運營過程中物資的順利運行,重視對公路橋梁的養護與維修是重中之重。然而公路橋梁的任務艱巨,要以預防為中心,以養護維修為重點,采取積極措施,加強管理設施,進一步保證公路橋梁的實施性和服務能力。
1 對公路橋梁的養護及維修的必要性
1.1 保證公路橋梁后期的安全
近幾年,隨著經濟的高速發展,公路建設也飛速發展,因此,我國公路交通的流量也越來越大,并且車輛超載、超速的現象也層出不窮。大噸位的車輛逐漸超出了我國公路橋梁的承受范圍,這就使得我國的公路橋梁遭到了嚴重的傷害,加大了交通事故的出現率,危害了人們的生活。為了保證交通運輸過程的通暢性,保護人力物力的安全性,加強公路橋梁的養護及維修是必要的。
1.2 保證公路橋梁長期的使用
我國有很多早期修建的公路橋梁,由于當時的技術落后、質量薄弱、養護維修設施不夠先進,再加上材料短缺管理不當等因素,導致了這一批公路橋梁在交通運輸中存在安全隱患。因此,為了保證公路橋梁的長期使用,將危險性降到最低,需要定期對公路橋梁進行養護與維修,從而避免交通事故的發生,保證交通運輸的通暢性和安全性。
1.3 保證公路橋梁維護措施的進一步完善
如今,我們的生活發展已經離不開交通運輸,而經濟的發展、需求的提高、運輸量的增加以及安全要求的提高,促進了在公路橋梁養護及維修的過程中對自身品質的提升,對技術發展的要求,對措施實施度的提高。需求與建設相互促進,保證了維修工作的進一步完善。
2 公路橋梁維護過程中存在的問題
2.1 公路橋梁的自然災害
由于自然環境的影響和長期的時間消耗,一些中小型的橋梁出現了混凝土損壞,橋面坑坑洼洼,影響了車輛的正常行駛。還有一些嚴重的情況如橋梁支撐梁的破碎和一些橋面出現裂痕,抗沖擊性大大降低,會有前面斷裂的危險,造成橋頭跳車的危害。
2.2 居民保護意識低下
由于附近居民的保護意識低下,隨處亂倒垃圾,出現了排水堵塞問題,長此以往使得公路橋梁排水效果不佳。雨水堆積,泥漿四濺,長時間的積水腐蝕嚴重影響了路面整潔,影響車輛正常行駛。再加上管理疏忽,環衛工人長期沒有進行清掃,使污染情況直線下降。
2.3 橋梁欄桿殘缺不受重視
橋梁欄桿的殘缺現象隨處可見,沒有了欄桿為交通行駛提供的安全保障,危害了交通安全。如果橋梁受損害后沒有及時受到恢復,損壞范圍愈來愈大,將會產生更嚴重的問題。
2.4 橋面伸縮縫問題
因為伸縮縫裝置設置在橋端比較薄弱的部分,而且伸縮縫裝置的性能不夠完善以及連接件的老化,在車輛的長期反復壓制下,伸縮縫非常容易發生損害。因此,橋梁伸縮縫的整治是非常重要的,要根據實際損害情況采取不同的方法,比如更換連接材料甚至需要更換整個伸縮縫裝置。
2.5 管理制度弊端化
由于公路橋梁養護和維修的經費不足,投入的人力物力資源薄弱,長期下去,不管是民眾還是相關部門都逐漸放棄了對公路橋梁的養護及維護。正是管理體制的弊端造成了憂患意識的單薄,事不關己的冷漠態度,影響了維護工作的積極性。
3 公路橋梁養護與維修的有關措施
3.1 公路橋梁定期檢查
公路橋梁在長期使用中不可避免的會出現各種各樣的問題,如果一但放松下來,公路橋梁肯定會產生不良的影響,積小成大,不可忽視。所以遇到問題后要進行及時的處理,做到定期的日常檢測。只有不斷加強日常的防范檢測才能發現問題進而找到合適的解決方法和針對性的方案。
可以通過以下三種方式對橋梁進行檢查:經常性檢查、定期性檢查和特殊性檢查。具體使用情況應該根據實際情況交互使用。橋梁的經常性檢查是針對具體的各個設施進行檢查,用來觀察公路橋梁的各個結構部件是否完整。這種方法一般使用簡單的測量工具或者目測,比較簡單,成本很低;橋梁的定期檢查則是采用較為專業的測量儀器進行綜合性檢查,檢查的周期比較長一般最少為兩年一次,但檢查范圍更加詳細專業。并且定期性檢查是在經常性檢查的基礎上建立起來的;橋梁的特殊性檢查是根據具體的橋梁破損情況而進行的有目的的專業檢查,一般情況下會由專業的工作隊伍采用專業的策略來進行檢查。
3.2 加強橋面鋪裝
當公路橋梁的路面出現裂縫、污染情況時,要積極采取修復。路面長期受到磨損和擠壓后,會出現蜂窩和風化現象。在進行維修時,應選擇相應的頂板加以保護,用質量較好的材料填補表面的空洞。如果出現裂縫較大,可以重新澆灌混凝土,鞏固加上面板,這樣既能修補路面又能加強厚度,增強抗壓能力,提高負載能力。常用方法有:鋼筋網與混凝土、鋼筋網與膨脹混凝土、鋼纖維混凝土。除此之外還應注意加強修后的養護。
3.3 鞏固公路橋梁負載力
隨著交通流量的增加和大型噸位車輛的增多,許多路面和橋梁的承載能力已無法滿足需要,為了保證交通運輸的正常進行,除了對公路橋梁做定期檢查外,還要鞏固增強承載力。對于不合格的公路橋梁做徹底整治,重新修正路面橋面,對于不安全的公路橋梁,作用加固技術提升承載力,延長使用壽命。常用的改造加固技術有:增大構件截面改造技術、舊橋加寬技術和粘貼加固改造技術。
3.4 對舊的公路橋面進行維修加固
為了對一些舊的公路橋梁進行休整加固,為了確保兩側橋孔的人行道梁比主梁長和做支撐作用的橋墩,預防橋臺在長期使用過程中變寬的情況出現。可以使用混凝土在梁的內側及面板澆筑,這樣不僅拓寬了舊橋面,而且還進一步加寬了人行車道,使得車輛在橋梁行駛更加通暢。對于舊的公路路面,首先應該把長期積累的灰塵除去,然后按照具體情況加入短鋼筋,鋪設鋼筋網,這樣提升了公路抗彎能力。
在對危險的舊公路橋梁進行維修加固之前,還要對質量狀況和承載能力做出評定,用以確保之后的維修加固工程效果足以讓公路橋梁處于正常范圍,承受住之后的車輛反復行駛,將使用壽命盡可能放長。另外,在維修加固時,應盡量不要破壞公路橋梁的原有結構體系,這樣就降低了工作設施的難度,減少了加工次數,降低了工作成本還在原有的公路橋梁基礎上得到了質的飛躍。
3.5 改變原有橋面體系結構
不同的橋面體系結構擁有不同的特點,比如簡支梁的跨中彎矩更大,而拱式耐壓能力更強。由于個別橋梁設計不合理,比如尺寸偏小、配筋不足,導致結構出現裂痕等破損;個別橋梁鋼筋層過于薄弱,橋面積水的不斷滲入,導致鋼筋膨脹腐蝕,混凝土裂開。可以通過改變橋梁的結構體系增強承受能力、減輕內應力。改變橋梁結構體系是一個重大的工程,需要設施建設的支持。常用方法有:八字支撐加固法、簡支梁變連續梁和改橋為涵加固法。
3.6 培養專業的公路橋梁養護隊伍
在公路交通的高速發展下,加強組織管理,強化專業培訓機構是必然要求。為了公路橋梁的養護維修鞏固工作的順利進行,培養專門的公路橋梁養護隊伍也是必然工作措施。養護隊伍應該全面負責公路橋梁的定期檢查,負責組織活動進行突擊檢查工作,并提出相應的檢查報告,通過觀察公路橋梁的損害情況,對橋梁的養護維修鞏固工作負起責任。保證公路橋梁日常保護,收集整理各個部門和管轄區的檔案,進一步監督、分析、落實鞏固改造計劃。
這是為了公路橋梁養護維修鞏固工程而培養的精英專業養護隊伍,應該注重強調的是公路橋梁養護隊伍的專業性和可實施性,做到專業人士采用專業技術通過專業測量工具,靈活運用專業知識采取專業措施,以保證公路橋梁維修鞏固工程的落實部署。還應做到隨時隨地掌握公路橋梁的使用情況和維修狀況,為處理突發事件打下堅實基礎。另外,不僅要分成日常養護隊伍還要有專業技能強大的隊伍,做到從小到大兩手抓準備。保證了工作的嚴謹性和專業性。
4 公路橋梁養護維修應注意的問題
對公路橋梁的養護及維修加固與新建工程不同,對于不同的公路與橋梁應采取不同的維修加固標準,這正是后期B護加固工作的難度所在。在養護維修加固過程中有時會產生很多新的工藝,而新的工藝需要的投入就會更多,不管是精力還是物資一點也不亞于新建工程。公路橋梁的養護維修加固工程中還有大量繁瑣的任務與不安的因素,應充分利用已有資源,在工程運作中保證安全性與實施性。
管理者也要積極配合公路橋梁的養護維修加固工程,只有提高了工程的積極性才能保證安全性。要實時掌握公路橋梁的車流量,加強安全監控,確保車輛通行的暢通性。這是每一個管理人員的職責也是每一個公民的義務。個體做到規范行為,不做污染公路橋梁的行為,遇到不規范的行為也要舉報勸阻,共同維護交通和諧。管理者還要向國內外典范學習,不斷更新技術,采取科學有效合理的方法來服務公路橋梁建設。為交通運輸發展做貢獻,減少交通事故的發生。
5 結語
公路橋梁的質量會隨著時間的推移而不斷降低,會出現不同程度的損壞,給人民生活帶來嚴重影響。因此,對公路橋梁的養護與維修鞏固是不可低估的工程,肩負著重大的使命感。為了發揮更大的經濟與社會效益,克服眾多因素的制約,從業技術人員應該更高地理解掌握公路橋梁維護鞏固過程中的選擇特點,加大管理力度,采取有效措施,將這項工作最大化地發揮出現實意義。
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