向阳河中桥维修加固及拓宽改造施工技术

王富华,陆爱娇,付理想

(江苏瑞沃建设集团有限公司,江苏 扬州 225600)

交通运输业的飞速发展使得现阶段许多桥梁不能满足使用要求,再加上在服役多年后,出现了不少的病害,使得其承载力下降,综合这两点,许多现存桥梁需要进行维修加固与改扩建[1-2]。旧桥加固以及拓宽的方式有很多种,对应于不同的桥型、不同的病害以及桥梁不同的使用要求有所不同[3]。伊旭春[4]针对乡道公路存在的病害以及不能满足现阶段使用功能这一现状,分别对桥台、桥面以及主梁等构件拓宽的方法进行了介绍,并总结了台州市60多座中小桥梁存在的病害,给出了不同加固拓宽方法。邝锋等[5]详细总结了桥梁上部结构和下部结构加固以及拓宽改造施工技术。周伟等[6]以秀山西门桥为例,专门论述了长悬臂梁拓宽改造过程中的拆除方案、施工流程以及施工要点。夏治菘[7]对城市桥梁拓宽工程中横向桥梁拼宽设计、上下部结构连接形式设计以及针对不同桥梁所选用的拼接方式进行了详细论述,并给出了一些指导性建议。谭少华等[8]先对国内外桥梁拼接有关工程的实践情况进行了简单介绍,然后着重对其所参与的广佛高速公路扩建工程桥梁拼接过程中拼接方案的选择、拼接时机的选择以及拼接过程中的注意事项及重点进行了分析。王骞[9]分别对旧桥拓宽所采用的修建复桥拓宽法、增设主梁拓宽法以及增设悬臂挑梁拓宽法进行了详细介绍,并对每种方法的适用情况以及优缺点进行了评价。

在此,以向阳河中桥为背景,对该桥在服役之后存在的病害以及病害产生的原因进行总结,并对向阳河中桥所采用的加固方法以及桥梁横桥向拓宽方案进行阐述。

1 工程改造前概况

1.1 向阳河中桥概述

高邮市X252(X309到东外环路)改扩建工程起于X309农林大厦处,利用现状老路,向西延伸,与郭集大道交叉后跨越向阳河,继续向西,与S125交叉后跨越状元沟,止于菱塘集镇东外环路,路线全长约8.32 km。本项目道路等级采用二级公路兼城市主干路,设计速度为60 km/h,其中K0+000～K0+320路段路基全宽24 m,K0+320～K8+320路段路基全宽40 m,为沥青混凝土路面。

1.2 向阳河中桥主要病害

对向阳河中桥进行实地检测之后,根据《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)[10]的要求进行评分鉴定,得到状元沟桥的最终评分为86.66分,依据标准最终评定为2类桥梁。该桥的主要病害如下。

(1)上部结构。

上部结构类型为板梁桥,共3跨,单跨共6片板梁,全桥共有36个支座,上部结构外观检查结果如表1所示。

表1 上部结构外观检查结果表

(2)下部结构。

下部结构为桩柱式桥墩、桥台,两侧各1个桥台,共6个桥墩,每个桥墩3个立柱、1个盖梁,下部结构外观检查结果如表2所示。

表2 下部结构外观检查结果表

(3)桥面系。

本桥共3个桥面铺装(每跨1个),两侧各一个护栏,两道伸缩缝装置,桥面系检查结果如表3所示。

表3 桥面系外观检查结果表

2 向阳河中桥改造维修设计方案

2.1 向阳河中桥加固方案

针对向阳河中桥的病害,提出如下维修加固方案。

(1)对于板梁、盖梁及主墩上检测发现的裂缝,宽度超过0.15 mm的裂缝进行灌浆处理,不超过0.15 mm的裂缝作表面封闭处理,胶体性能应满足《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)的要求。

(2)对于盖梁上检测发现的混凝土麻面、剥落及漏筋部位和破损剥落,应先清除破坏混凝土,露出新鲜混凝土面,再用聚合物水泥砂浆修平。

(3)根据老桥计算结果,老桥板梁抗弯承载力不满足规范要求,因此本次维修加固老桥板梁底板粘贴纵向钢板,以提高截面抗弯承载能力。加固钢板采用5 mm厚A3钢,宽200 mm,间距100 mm。钢板胶黏剂采用A级胶,钢板与板梁底板混凝土通过5.8级M8锚栓连接,锚栓应避开空心板梁钢绞线。锚栓锚固采用A级植筋锚固胶。材料性能应满足《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)的要求。

2.2 向阳河中桥拓宽设计方案

新老桥拼接具体处理方式为:(1)原桥面护栏拆除,凿除新老桥拼接处老桥侧2.0 m范围混凝土铺装层、凿除新老桥拼接处老桥悬臂,预留悬臂钢筋;(2)施工左侧新建拓宽桥梁下部及预制上部板梁,待下部施工结束后吊装板梁,浇筑现浇段混凝土;(3)桥面设置φ10钢筋网,浇筑桥面混凝土铺装层、新老桥侧护栏;(4)施工桥面防水层,摊铺新桥桥面沥青铺装;(5)铣刨老桥桥面沥青,施工侧分带侧石,最后摊铺桥面沥青铺装。图1为向阳河中桥拓宽后的断面示意图。

图1 向阳河中桥断面(单位:cm)

3 向阳河中桥加固及拓宽改造施工要点

3.1 裂缝修补施工

根据调研,针对向阳河中桥裂缝的宽度、深度、所在构件重要性、裂缝对构件安全性及耐久性的影响程度、裂缝形成及发展状态等因素,确定本次工程采用压力注浆法进行裂缝封闭。本项目的主要施工工艺为以下8个步骤:①裂缝周边混凝土表面处理;②埋设注浆嘴;③封缝;④封缝检查;⑤配制浆液;⑥注浆;⑦封口处理;⑧质量检查。所用材料均满足《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)规定的要求,并且本项目在施工过程中做了如下改进。

(1)由于工期紧张,在裂缝周边混凝土以及杂质清理完成后,便进行注浆嘴的埋设,进行封缝,以缩短工期。

(2)封缝时,当被修补裂缝成为一个密闭封腔之后,便立即进行注浆工作,注浆结束之后,及时使用快固胶液把注浆嘴处抹平封口,完成封缝,以此反复进行全桥的裂缝封闭处理。

3.2 粘贴钢板加固施工

向阳河中桥由于腹板开裂导致其抗剪承载力不足,选用粘贴钢板对其进行加固,提高其抗剪承载力。主要施工流程包括如下8个步骤:①基底处理;②钻孔;③配置胶黏剂;④埋设植筋螺杆;⑤钢板放样以及钢板粘贴;⑥钢板粘贴质量检查;⑦钢板防腐处理;⑧质量检查。粘贴钢板所采用的施工材料的性能必须满足《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)规定的要求。主要有以下几个施工要点。

(1)在进行裂缝封闭时,同时将需要粘贴钢板部位的混凝土表面进行打磨,以露出粗骨料并进行清灰处理,同时粘贴钢板的底板所在的混凝土表面有裂缝的位置要先进行封闭处理。

(2)在钻锚孔之前,将原有混凝土梁中的纵筋与箍筋位置采用记号笔进行标注,钻孔时,绕开原有混凝土中的已有钢筋,将胶黏剂充分搅拌均匀后,进行钢板粘贴,螺杆在拧紧的过程中,分阶段进行拧紧,最终使得钢板与混凝土表面贴平。

(3)在进行混凝土底板涂漆保护时,先采用刷涂的方式进行一次处理,在螺杆拧紧之后,采用喷涂的方式对钢板底板进行二次保护,防止在粘贴过程中出现磕碰导致的掉漆情况。

3.3 桥梁拓宽工程施工

新建桥梁中心桩号为K2+132.558,道路中心线与河道中心线右偏角为100°。桥梁跨径与老桥一致,为(13+16+13)m,全长48.04 m。桥梁左侧拼宽15.5 m,断面全宽30 m,断面组成为0.5 m(防撞护栏)+4.5 m(人非混合车道)+2 m(侧分带)+16 m(行车道)+2 m(侧分带)+4.5 m(人非混合车道)+0.5 m(防撞墙)=30 m。老桥桥面为双向 2%的横坡,新桥桥面沿老桥外侧单向 2%横坡,坡向路侧,由墩调整。桥面铺装为11 cm厚C50混凝土+10 cm厚沥青混凝土,混凝土铺装中设置φ10钢筋网,新建部分上部结构采用13 m和16 m预应力混凝土空心板梁,结构简支,桥面连续,板梁梁高分别为60 cm和75 cm。

对于桥梁拼接拓宽工程而言,主要包括下部结构施工(桩柱施工、承台施工、盖梁及台帽施工以及垫石和支座施工)、上部结构施工(板梁预制、板梁吊装以及新老桥接缝处连接工程)以及桥面及附属工程施工(桥面铺装、伸缩缝施工、防撞墙施工以及桥头搭板施工)。在老桥原有盖梁位置向右新建桥墩与盖梁,将原有盖梁的挡块去除,新桥墩与原有桥墩连接,在新老桥分界处,两侧设置边板。新建下部桥墩采用桩柱式墩,基础采用钻孔灌注桩;桥台采用桩柱式,基础采用钻孔灌注桩。为防止跳车,台后设置 6 m 搭板。原有桥梁的铺装层铣刨,与新建拓宽部分一起浇筑新的沥青面层,实现新建桥梁与原有桥梁桥面标高一致。本工程采用铰接法使得横梁连续。在施工时,后凿露出的搭接钢筋采用薄膜进行覆盖保护,防止锈蚀。后浇带采用C60高性能自密实混凝土进行浇筑,并采用薄膜覆盖的方法,使得后浇带混凝土的力学性能达到要求。

4 加固维修拓宽工程施工效果

在向阳河中桥加固以及维修的过程中,通过采用压力注浆法,严格按照工艺流程施工,将旧桥中原有存在的裂缝进行了封闭以及修补,减少了水与空气对钢筋的锈蚀。对原有主梁采用粘贴钢板加固的方式,提升了旧桥的整体承载能力,使旧桥的承载能力不低于新建桥梁的承载力。对于桥梁拓宽部分而言,不管是上部结构还是下部结构均按照新桥建设的标准进行,同时在新老桥梁接缝处的处理保证了施工质量,使新老混凝土粘结界面受力性能得以保证。本次对向阳河中桥采用的加固与拓宽方案不仅比既定完成工期提前了15 d,并且相较于拆除重建而言,减少了很多经济开支。

5 结 语

由于道路等级的提升,原有的向阳河中桥不仅不能满足交通的使用要求,并且由于旧桥存在一些病害,需要进行加固以及拓宽处理。首先介绍了向阳河中桥的概况以及现存的一些病害,然后针对这些病害,提出了裂缝注浆封闭与粘贴钢板复合加固旧桥的方法,并详细阐述了使用这两种加固方法时的施工注意事项。其次对该桥的拓宽方案进行详细地介绍,分析了拓宽工程中需要注意的重点施工部位。该桥在所制定的加固以及拓宽方案的实施下,顺利建成通车。相较于拆除重建的方案,既能缩短工期,达到使用效果,又能减少污染,还大大减少了经济支出。