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1 橋梁概況
臺河溝橋為河北與北京房山區(qū)交界處的一座鄉(xiāng)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。
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橋梁存在問題
該橋2010年以前為常年有水狀態(tài),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(yǎng)護人員在巡檢中發(fā)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(guī)則幾何形狀。
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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(fā)現混凝土石子周圍出現乳白色反應環(huán),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(huán)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(fā)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(huán)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。
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處理措施
現場觀測,橋梁中墩墩頂、支座、橋面高程等均未發(fā)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。
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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
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施工工藝及要求
6.1 施工季節(jié)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(yè)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(yǎng)護。植筋膠在常溫下完成固化,固化養(yǎng)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?jié)B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(yǎng)護。混凝土表面采用厚無紡布苫蓋,在整個養(yǎng)生期間灑水養(yǎng)生,保證溫濕度要求,養(yǎng)生期不少于14天。
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施工觀測
為確保工程質量,在施工區(qū)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(jiān)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(wěn)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(fā)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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