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公路旧桥涵质量隐患的防治措施探析

2013-05-14杨连贵

卷宗 2013年3期
关键词:桥涵承载力公路

杨连贵

摘要:阐述了公路旧桥涵质量隐患、病害的形成原因,提出了相应的防治措施。

关键词:公路;桥涵;承载力

随着交通运输业尤其是公路运输的发展,对桥梁的要求也越来越高。近年来,由于载重汽车的超重使得桥梁严重超标承受荷载,加之桥面系的构造缺陷,导致桥梁的挠度增大、桥面铺装损坏,形成单梁受力状态,从而降低了桥梁的承载能力。因此,对发生重大病害和不能满足运输要求的公路旧桥梁进行加固和更新,恢复原有桥梁的整体使用功能,提高荷载等级和通行能力是十分必要的。

1 公路旧桥涵常见的质量隐患及病害

1.1 天然基础常见的缺陷

(1)在软土地基上修建桥梁基础时,由于经常受土基下沉和地下水位升降的影响,往往会产生不均匀沉降。

(2)若基础埋置太浅,由于经常受到河水尤其是洪水的冲刷等影响造成掏空现象等,减少了桥台前地基土层的侧压力,从而使基础产生侧向滑移。

(3)桥台基础建造在软土地基上,当台背填土超过一定高度且基础构造处理不当时,会产生塑性流动而使桥台产生前移。

(4)拱桥基础处理不当,在受力过程中基础逐渐产生位移。

(5)由于盐碱地带和带有腐蚀性水的影响,使混凝土及砌体受到腐蚀而损害。

1.2 桩基础常见的缺陷

(1)早期设计的桩基常由于承载力不足而使基础下沉。

(2)钻、挖孔桩在施工过程中的失控,造成回淤过多,缩径、松散甚至断桩。

(3)打入桩在打桩过程中桩身收损、接桩部位错台等原因,造成其承载能力降低。

1.3 墩台构造的常见缺陷

(1)混凝土受水和大气的侵蚀而被腐蚀、疏松、剥落,钢筋外露、锈蚀,尤其是在水位浮动部位,这些现象更为严重。

(2)由于超载受力,帽梁处混凝土受拉区产生裂缝,使受压区破碎、剥落。

(3)由于伸缩缝漏水、污物堆积,造成墩台顶面混凝土的腐蚀。

(4)由于桩基在施工过程中发生位移,形成墩柱歪斜、桩柱间错位。

(5)受水平力的影响,墩柱产生水平环形裂缝,这种裂缝在桩柱式桥台中比较常见。

(6)圬工砌体墩台受大气的影响、水的侵蚀产生灰缝脱落、砌体风化等。

1.4 支座的损坏

(1)油毛毡支座破裂、酥烂,从而失去作用。

(2)橡胶支座出现橡胶老化、变质等现象,从而丧失其自由伸缩的能力。

(3)盆式橡胶支座的固定螺栓剪断、螺母松动等。

(4)支座座板翘起、扭曲、断裂、焊缝开裂。

(5)支座座板下梁垫混凝土压坏、剥离、掉角等。

1.5 梁、板的隐患及常见病害

(1)设计标准低,超标准承受车辆荷载,形成过多的裂缝。

(2)混凝土强度未达到设计要求,造成松散、剥落、钢筋裸露。

(3)桥面漏水、渗水使混凝土产生泛白、疏松、膨胀、剥落等现象,边梁外侧及翼板处极易发生。

(4)装配式梁的焊接处开焊,铰缝混凝土破坏,形成了单梁受力。

(5)外力的撞击造成混凝土剥落、钢筋损伤等。

1.6 桥面系的隐患及病害

(1)桥面沥青面层的拥包、松散、脱落。

(2)桥面混凝土铺装层的开裂、松散、剥落。

(3)伸缩缝与主体混凝土的连接不当造成的松动、脱落;焊接件的开焊、脱落。

(4)伸缩缝处的混凝土松散、破坏及伸缩缝橡胶损伤、老化、剥离。

(5)伸缩缝选型的不合理或损坏形成漏水。

(6)连续板伸缩缝的不规则裂缝,混凝土松散、脱落破坏。

(7)泄水孔堵塞或设计不当造成桥面积水,流水孔处边梁混凝土被腐蚀。

(8)栏杆松动、缺损、断裂、破坏、金属锈蚀等。

2 旧桥涵的加固利用

旧桥涵加固利用的前提必须具有经济上的合理性和技术上的可行性,同时便于施工和养护。

2.1 下部构造的处理方法

下部构造包括墩、台及基础等。病害的形式主要有基础不均匀沉陷、基础沉降量过大、基础的埋置深度过浅、砌体自身出现风化或砂浆强度不足等。对于基础出现不均匀沉降或沉降过大,可采用灌浆的方式处理。即在基础及其周围2--5米(视基础的宽度而定)钻孔,钻孔布置以矩形或梅花形为主,孔距l--1.5米为宜,深度应通过计算确定,以不小于上构的附加应力随深度降至5%时的深度为宜。灌浆的材料以水泥浆为主,并掺部分速凝剂,灌浆时压力要严格控制。通过灌浆可使孔隙减小,土体挤密,并通过水泥浆的粘结作用使整体性提高。同时,钻孔处的水泥柱亦可起到支撑作用,从而提高地基承载力。需要指出的是,灌浆的方法一般用于桥梁的加固,用于涵洞就不见得经济,应当进行比较,且对于粘土性质的地基,灌浆的效果不一定能达到要求。另外,当灌浆压力控制不当时,容易因土体不均匀变形造成构造物的破坏。因此,采用灌浆的方式要综合比较后确定。对于基础埋置深度过浅的情况,可采用隔水幕墙的方法,即可在基础四周用硅砌筑一道深度超过冲刷深度1.5米以上的幕墙进行防护,但要注意开挖时对原基础的影响。另一种方法就是用浆砌片石对桥位处的河床进行满辅式的防护,但前提是能满足泄洪要求。对于经过检查状况良好的下构,如果按照新的荷载等级验算的基底应力,比原来的基底应力要大,但增加值在100KPa之内,一般可以不予考虑加固基础。这是因为旧桥建成几十年后,土体沉降和固结大体完成,此时基底应力有所增加,不会造成不利影响。另外,还可以通过减轻上构部分的自重来达到减少基底应力的目的,如把实腹拱改为空腹拱或把拱上填料的厚度尽可能减薄等。对于基础完好,但部分砌体的砌筑质量较差的情况,在不影响整体结构的前提下,可考虑部分拆除然后重建的方式,若不宜拆除,也可考虑使用灌浆的方式处理。即先用水泥砂浆勾缝封闭裂缝,只留灌浆孔,然后灌水湿润,待砌体充分湿润后即可灌浆加固。

2.2 上部构造的处理方法

拱桥上部构造包括拱圈、腹拱墩、腹拱圈及桥面系,梁桥则为行车道板、桥面辅装等。对于拱桥,上构的病害多表现为拱顶下沉以及起拱线附近开裂。此时可以用硷加厚该部分的拱圈厚度,但需要重新计算截面几何特性,以保证拱轴线的位置,且加厚部分硷与拱圈的连接需要处理好,必要时可以预先埋设连接钢筋。在泄洪能力满足要求时,还可以考虑使用内衬的方式进行加固,即在拱圈底面辅筑一个新的拱圈(双曲拱可新做拱肋),通过单独或协同的方式受力。该方法的不足之处在于施工困难,且新砌部分的基础较难处理。此外,还可以结合前述的减轻上构自重的方式,减小拱圈的受力。对于梁桥,板梁上构的病害主要有露筋,跨中出现较为明显的竖向裂缝、支座附近出现45“的斜面裂缝等。对于这种情况,在确认基础及墩、台完好的前提下,可考虑拆除旧的行车道板。倘若上构结构良好,则可进行荷载试验,检测在设计荷载的情况下行车道板是否是弹性变形,并把荷载试验得到的变形与理论计算得到的变形进行比较。如果试验表明行车道板的承载力不足,则可考虑拆除上构后重建,或者用加厚桥面辅装的高度来增加承载力,此时要注意新旧硅的良好结合。

2.3 泄洪能力不足时的处理方法

对于泄洪能力不足的旧涵,可以在原涵附近增加一个新涵,来提高泄洪能力。或者把旧涵的进口做成抬高式的进口,把原来的无压力式涵洞变为压力涵,也可以提高泄洪能力,但要注意做好防水措施。对于可以加固利用桥梁,泄洪能力不足时也可考虑在桥位附近新建一个涵洞,起一种分洪作用,但这种方法一定要注意新建分洪涵洞的基础埋置深度、砌体强度及耐久性。

参考文献

[1] JTJ041-2000,公路桥涵施工规范[S].

[2] 邵旭东.桥梁工程[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.

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