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橋梁承臺加固處理

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 1   橋梁概況

   臺河溝橋為河北與北京房山區交界處的一座鄉村公路跨河橋,該橋長22m,結構形式為2-7.5m的鋼筋混凝土寬腹T梁橋,橋面寬度5.0+2×0.25m,重力式橋臺,單柱墩。建成年代1990年,荷載等級汽車-10。

  2 橋梁存在問題

   該橋2010年以前為常年有水狀態,以后逐漸枯竭。2013年5月,該河道露底,墩柱承臺整體浮出水面,承臺長3m,寬3m,高1.2m。養護人員在巡檢中發現承臺四面出現網狀裂縫,開裂嚴重,并及時上報。經檢測,大裂縫寬至2mm,位于承臺上游迎水面;主要裂縫寬度多集中在在0.2~1.0m之間,深度大多已透過保護層,接近主筋位置,裂縫表面呈不規則幾何形狀。

  3 病害原因分析

   通過查閱以前的施工文件,結合現場情況的調查分析,認為造成該情況的要原因是:

   (1) 承臺混凝土施工質量控制不嚴格。體現在混凝土表面掛漿、淺蜂窩、麻面較多,分層澆筑界限明顯。

   (2) 混凝土中存在堿骨料反應。鑿開裂縫處混凝土,發現混凝土石子周圍出現乳白色反應環,裂縫中夾雜有黑色的堿硅凝膠,屬于明顯的堿骨料反應。

   因素

     (1)在混凝土施工中完成后,易使河中的水進入混凝土淺表層裂縫,在自然環境反復凍融的影響下,造成混凝土開裂。
   根據取得的混凝土塊料分析,承臺混凝土的骨料存在堿含量超標的情況。而在臺河溝橋的建成年代,混凝土單方堿含量的控制并不嚴格,因此出現此種情況并不意外。堿骨料反應一般認為是含有氧化鎂、硫酸鹽的骨料遇水緩慢膨脹而破壞混凝土結構的一種現象,這類病害的發展是由表及里的,與外界潮濕空氣由表面通過毛細孔逐漸滲入有關。臺河溝橋承臺所處的水環境給這種病害的出現提供了外在的便利條件,導致了承臺混凝土結構病害的產生。

  4 處理措施

   現場觀測,橋梁中墩墩頂、支座、橋面高程等均未發現偏移或異常變位。因此,設計單位提出了對舊承臺做混凝土套箍,并在承臺表面橫向采用兩道混凝土“扁擔梁”的方式進行加固的處治方案。

  5 加固方案

  5.1 對舊承臺混凝土植筋,綁扎新的鋼筋骨架,順橋方向前后均加寬30cm;橫向左右各加寬1m,在橫向加寬50cm位置預埋4束無粘結預應力張拉鋼束;承臺加高20cm。

  5.2 承臺混凝土套箍完成后,施做鋼筋混凝土“扁擔梁”,張拉預應力鋼束。

  5.3  承臺加固示意圖

  6   施工工藝及要求

  6.1  施工季節為河道枯水期,采用土袋圍堰,并抽盡圍堰內存水。

  6.2 承臺基礎為巖石,根據施工范圍,清理出作業空間并保持干燥。

  6.3 根據檢測出的承臺混凝土裂縫深度,標刻出承臺四周已開裂的混凝土的范圍。人工使用風鎬將承臺表面劣化的混凝土清除(厚度不小于3cm),露出堅實的混凝土面。

  6.4 錨筋施工

   (1) 設計植筋為Φ18Ⅱ級螺紋筋,錨固膠采用愛牢達XH111A/B。

   (2) 植筋施工方法

   1) 彈線定位。根據設計圖的配筋位置及數量,錯開原結構鋼筋位置,標注出植筋位置。

   2)鉆孔。用沖擊鉆鉆孔,成孔直徑為22mm,孔深不小于10d(180mm)。鉆孔過程中,鉆頭始終與鉆進面保持垂直。

   3)清理鉆孔。先用硬毛刷伸至孔底,來回反復抽動,將灰塵、碎渣帶出,再用高壓干燥空氣吹出孔內浮塵,吹完后用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內壁。

   4)注膠。將錨固膠灌注于鉆孔中,灌注量不小于孔深的3/4。

   5)插入錨筋。錨筋插入前須清除表面污物,插入深度要達到孔底。將孔口溢出的錨固膠清理干凈,先用鋼刷清除,再用丙酮擦干、拭凈。

   6)固化養護。植筋膠在常溫下完成固化,固化養護時間不小于48小時。其間,避免擾動錨固鋼筋,孔位周圍保持干燥。

   7)植筋抗拔力檢測。在承臺次要部位,按施工要求選取3組植筋進行拉拔檢測實驗。當拉拔試驗鋼筋屈服強度大于300Mpa時,鋼筋出現頸縮現象,繼而拉斷,則證明植筋抗拉拔強度合格。

  6.5 承臺混凝土套箍施工

   (1) 按設計要求綁扎套箍鋼筋骨架,并與植筋連接牢固。

   (2) 預埋設“扁擔梁”預應力管道及鋼束,預設承臺套箍與“扁擔梁”相連的預留筋。

   (3) 澆筑承臺套箍混凝土。

   1)混凝土材料要求:混泥土單方堿含量小于3kg,抗凍融F>200,抗滲大于S6級,抗壓強度等級C30。

   2)混凝土澆筑采用分倉整體澆筑,縮短澆筑間隔時間,充分振搗,外露面保持光滑,平整。

   (4) 承臺混凝土養護?;炷帘砻娌捎煤駸o紡布苫蓋,在整個養生期間灑水養生,保證溫濕度要求,養生期不少于14天。

  7   施工觀測
   為確保工程質量,在施工區域內設置控制點,對承臺套箍縱橫向位置、頂面高程及“扁擔梁”預應力鋼束張拉前后的變化進行監測,便于隨時掌握控制施工狀況,能夠及時采取處置措施。

  8結束
   通過加包混凝土套箍,增強了墩柱承臺的穩定性和抗侵蝕能力,張拉“扁擔梁”預應力束,加強了新舊承臺的連接,提高了承臺的加固整體效果。臺河溝橋于2013年7月初開始施工,8月中旬完成加固工作。經過1年多的觀察,承臺混凝土未出現裂縫,亦未發現新的侵蝕現象,說明加固方案和施工工藝控制是有效的。這為今后類似橋梁病害的治理提供了一定的借鑒。




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