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危桥加固技术与实践
发布时间:2014-08-09
广东省作为全国经济较为发达的省份,公路交通也很发达,由于水网分布密集,桥梁数量也特别多。截至2006年底,全省公路通车总里程达17.84万公里,桥梁总数达36053座,1563956延米,其中特大桥128座231419延米,大桥2197座558587延米,中桥7358座374681延米。桥梁类型也非常丰富,有悬索桥、斜拉桥、梁桥(连续梁、连续刚构、T构、简支梁)、拱桥(刚架拱、钢管拱、中承式拱、双曲拱、系杆拱等)。随着时间的推移及交通流量的增大,桥梁进入了维修和老化期,在特别的情形下,桥梁会发生一些危险情况,这时就必须采取一些措施来处理。本文就危桥的加固处理技术及程序做一些总结并给出三个例子加以阐述。 

  
二、危桥加固的程序和方法: 
本文的“危桥”是指桥梁主体结构(上部或基础)已出现严重破坏或缺陷,不进行加固处理桥梁就不能再通车或存在极大安全风险的桥梁。 
由于桥梁属于公共建筑的范畴,当危桥出现时,政府部门中的行业主管部门首先要考虑的便是公共交通安全问题,因此对于危桥处理的第一步就是评估该桥梁对公共交通影响的严重性、范围及时间等。危桥的加固一般都要全桥封闭以保证公共交通的安全,但要决定怎么封闭封多久则必须建立在完善的加固方案设计上,加固设计要符合“安全、合理、可行、经济”的原则。 
“安全”:即要克服桥梁所检测出来的病害,并能满足正常使用荷载标准; 
“合理”: 即受力途径明确,简单直接针对病害; 
“可行”: 即施工工艺具有较强的实施性和可控性; 
“经济”: 即最大限度地将工程造价控制住,将好钢用在刀刃上; 
加固方案要考虑多种,并综合进行比选,以达到总体目标。 
施工是危桥加固的重要一环,首先要对设计方案全部消化吸收,明确加固的总体目标及设计意图;第二则要制定详细的施工组织方案,包括交通方案、水上管制方案、各单位工程施工组织设计、关键环节处理;第三步则是组织实施、人员、机械设备配备、材料供应等等。 
危桥是一个已存在的现实桥梁,并已有严重的病害,因此,确保施工安全是保证项目施工的前提。一方面是施工顺序对危桥的影响,另一方面是各主要病害处理时的安全保证措施。前者主要考虑的是桥梁在施工过程本身的结构安全,后者考虑的是施工人员及设备以及第三者的安全。 
加固施工工艺是保证方案实施的技术环节,其技术指标与新建桥梁有较大不同。应根据工程实际特点采用不同的工艺,如基础处理,由于受桥梁上部构造的影响,桩架及振动锤都要进行改进,浇注混凝土也同样如此,局部甚至还用人工辅助浇注,这些工艺增加了工程难度和造价。 
在桥梁加固完成后,要对加固后的桥梁进行评价,通常的方法即是做静动载试验,对照桥梁设计荷载的标准,由质量监督部门作出一个综合评价,然后交通主管部门依据评价意见确定交通通行方案。 
  
三、危桥加固案例分析 
(一)增城市江龙大桥加固工程: 
2007年4月16日上午8时,增城与东莞交界的江龙大桥部分桥体破断,造成局部桥面下陷,最深达10厘米。事故发生后,大桥增城至石碣方向的两条车道紧急封闭,另一侧则禁止汽车行驶,仅供来往行人及摩托车运行。 
江龙大桥由新、旧两座刚架拱桥并列组成,跨径组合为1×15m(三铰拱)+4×45 m+4×70 m+2×45 m(刚架拱)+1×15m(三铰拱)组成:全桥长676 m,5#和9#墩为沉井基础,其余为桩基础,旧桥于1989年建成通车。 
事故发生后,有关部门立即对大桥进行全面检测,广州市公路工程检测中心报告显示: 
1、河床冲刷严重,深度4-8 m,部分桩基受损严重,存在较大的安全隐患; 
2、承台底有裂缝及凹槽; 
3、拱肋有部分断裂及裂缝; 
4、肋翼板部分有裂缝; 
5、桥面多处出现裂缝; 
6、防撞栏及伸缩缝受损严重。 
旧桥的工程技术等级评分结果定为四类,新桥为五类。 
  
 
经省设计院设计后,主要采取的加固措施为: 
1、主桥和下桩基加固3强共7根,其中7#墩4根,8#墩3根; 
2、主桥主桥7#墩增加一根直径为1.8 m的水下桩及一个承台; 
3、新桥9#孔上该杆更换4片; 
4、肋腋板主桥全部更换,引桥部分更换,全桥共记约670块; 
5、伸缩缝更换全桥共26道; 
6、修补裂缝全桥约9000m,缺陷修补共402平方米; 
7、抛填片石7920立方米; 
8、上弦杆粘贴细纹加固10孔; 
9、拱腿、斜挎、横系梁  加固10孔; 
10、横系梁粘贴角钢加固10孔; 
11、拱肋弦中,大节点粘贴岩纤维布10孔; 
12、悬臂板更换,全桥共2704米; 
13、桥面铺装层凿除与重建全桥共17624平方米; 
14、其它。 
施工方面主要介绍一下9#孔上弦杆更换,全桥肋腋板更换更换及桩基础加固施工。 
1、上弦杆施工程序及工艺: 
施工支架搭设——上弦杆拆除与重建(桥面系——上弦杆——斜控)上弦杆浇注砼(方向相反) 
施工过程要监测各墩顶的位移情况; 
 
2、肋腋板更换: 
肋腋板预制——肋腋板安装(汽车吊直接吊装)——安装悬臂板。 
 
  
3、外包水下桩基砼施工: 
施工材料:采用水下不分散砼与双组份水下粘合剂进行维修。 
工艺:河床开挖——桩基表面清洗、凿毛——桩基表面钻孔、植筋——钢筋制安——模板制安——水下砼浇注。 
经精心施工,江龙大桥质量安全达到设计要求,安全事故为零(包括陆上及水上交通),已按原设计标准通过验收并开放交通。 

  
(二)博罗罗浮山东江大桥维修加固工程: 
罗浮山东江大桥位于博罗县石湾镇,是县道X194线永石大道上连接石湾镇和东莞石排镇的一座特大桥。主、辅航道均采用60m+100m+60m系杆拱结构。其余孔为30m预应力T梁、16mT梁及9m空心板组成,全桥长1346m,设计荷载为浇—20,挂—100。 
2006年9月,经广东省公路工程质量监测站检测,发现主航道10、11号墩、辅航道23、24号墩各盖梁根部均存在2条竖向  道裂缝,最大宽度达2.6mm,该裂缝对主桥结构的安全有重大影响,应尽快对该桥进行加固处理。 
2007年初,10、11号墩裂缝有发展趋势,最大宽度已为4mm,桥梁存在极大安全隐患,交通部门采取了临时封闭交通的措施。六月底,由广东省长大公路工程有限公司采取贝雷梁临时支撑的抢险方案,长大公司于07年2月15日完成临时支撑施工,临时封闭开放,通行2T以下轻型车辆。 
 
  
为彻底消除安全隐患,经过交通主管部门的协调,反复对加固方案进行比选,最后确定了对原有盖梁施加体外预应力并对盖梁悬梁臂实行减载的方案,主要措施有: 
1、恢复开裂帽梁的整体性及刚度,增加其抗力安全储备; 
⑴对应墩帽梁裂缝进行处理; 
⑵施加体外预应力; 
⑶墩身内壁加厚 
 
2、增设新盖梁及墩身外加厚 
⑴新盖梁施工,采用钢纤维C40UEA混凝土,并布设5束15—15预应力钢铰线; 
⑵墩身外上下游两端接顺加厚 
  
3、体系转换 
采用自锁式千斤顶支撑于新盖梁上,对原帽梁每侧悬臂支座底施加1000t支顶力,对原盖梁进行卸载。 
在整个施工过程中,分别要对帽梁悬臂端上缘、下缘及空心壁上缘进行水准监测及裂缝变化观测。 
 
(三)流溪河大桥抢险加固工程 
流溪河大桥位于广清高速公路白云区江高镇南岗村附近,为左右幅分离式设计,主桥为带挂梁的预应力混凝土T型刚构,引桥为16m预应力空心板梁,跨径组合为11×16m+2×52.5m+5×16m,全长366.04m。 
  
桥梁主要病害: 
1、桥墩基础冲刷严重,沉降未收敛; 
2、主桥筋梁顶板、腹板、横隔板裂缝; 
3、桥面铺装层、防水层破损及渗水积水; 
采取的主要处理措施: 
1、加固桩基础提高基础承载力; 
2、粘贴钢板碳纤维布提高箱梁结构安全储备; 
3、修补破损桥面; 
该桥主要病害为桩基础处理,由于地处溶洞发育的地区,基础处理动作既不能过大,又要为原基桩提供足够反力,制止基进一步沉降。经反复比选后,采用钢管桩沉管,增加一部分承台面积,新旧承台用精轧螺纹钢张拉后连为整体。主要工序为: 
钢板桩围堰——桩基础抽芯——钢管桩振动成桩——围堰内抽水——承台侧面植筋——新承台钢筋布设、模板安装——浇注承台混凝土——张拉预应力筋并封锚。 
 
为确保施工的顺利进行以及对通行车辆的安全,右幅全封闭二个月,施工单位通过精心组织,在业主、监理及监测单位的支持下,顺利完成了任务。 
  
四、结论 
    危桥加固作为一种紧急处理桥梁结构安全问题是一项新的课题,需要政府主管部门、设计单位、检验单位、施工单位高度协调和配合,并以强有力的资金、设备和人员作支撑,才能确保工程的顺利完成。


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