xx大桥旧桥加固处理方案
2011-07-01
一、工程情况
xx路xx段xx大桥为四孔悬链线等截面空腹式片石拱桥，重力式浆砌片石墩、台身与基础。长150 m，跨径为25+30+30+25m，矢跨比1/4，全桥共设20个腹孔，跨径2.0m，矢跨比1/2，桥面净宽7+2×1.0m，设计荷载为汽-20，挂-100。
因xx大桥于1993年5月建成后投入使用,随着车流量的增加，使该桥桥面多处出现裂缝，桥面坑洼不平，多处出现下陷，尤其两侧桥台台后填料下陷严重。桥面排水不畅，致使桥面积水下渗到拱上填料，加速了桥面及台后填料的下陷。人行道栏杆、扶手局部外移或断裂。
主拱圈的砌筑砂浆强度不够，致使粘结不佳，空洞较多；在拱脚处局部有裂缝，最大裂缝宽度达到0.5cm；腹孔沉降缝开裂较为普遍；两岸桥台的背墙、侧墙均有裂缝，有的已贯通全墙，且最大裂缝宽度已达到1.0cm；桥墩台基础均比较稳定，基本上均达到基岩上，采用旧桥加固利用方案。
二、处治方案
1、主拱圈采用8cm厚30号锚喷钢筋混凝土，拱上各腹拱圈采用6cm厚30号锚喷钢筋混凝土。支架采用满堂式钢木混合支架，为方便施工支架采用钢管用扣件连接，每孔支架顶纵梁采用方木，再铺木板，以加强支架的承载力和稳定性。锚喷施工：锚喷的施工程序，分为受喷面清理和凿毛、钻孔和插入锚杆、挂设钢筋网及喷射混凝土施工等工序。
1.1受喷面清理与凿毛
对受喷面进行清理和凿毛，是使喷射混凝土与原结构间有足够的粘结力，保证两种混凝土达到整体受力的设计要求。清理时，用钢刷子、铁锤和铁凿等工具，清除受喷面杂物。凿毛，则用人工凿毛法凿成深度约10mm、密度为9-12点/10cm2的小坑。凿毛工具为上下两头尖的钢锤和竹片把柄， 工地自制。锤重约7KN，柄长50cm。凿毛时，锤尖会发生正常损耗，需用砂轮磨尖反复使用。实际凿毛平均工效为15m2/工日，最高达25m2/工日左右。
1.2钻孔和插入锚杆
1.2.1放样
现场施工的技术人员负责测定锚杆孔位，用彩色粉笔标出+、↑、←等三种不同记号。十字交点为设计孔位的中心，箭头表示允许沿纵、横线并靠近十字交点移孔的记号。钻孔遇到坚石时，必须作孔位移动。
1.2.2钻孔
所用钻孔机具为双重绝缘电锤，具有出力大、钻孔速度快等优点。钻孔前，工地依据锚杆设计直径Ф12mm，相应选定直为Ф14.5mm的钻头（电锤附件），而后在放样的孔位上进行钻孔。设计钻孔深度主拱圈不小于15cm、腹拱圈不小于10cm。钻孔时，操作人员双手握紧电锤，先将钻头顶住工作面并轻微加压，然后再按开关施钻。在钻孔过程中，钻到坚石时应立即退出，移位重钻。对报废的孔眼，及时予以清洗并用525号水泥净浆填塞。对钻孔深度的控制，因定位杆（电锤附件）的定位螺丝易于松动，对钻头上标记钻入深度的办法，效果亦好。
所用双重绝缘锤的额定电压为220V，使用前应检查电源电压，不允许超过额定值的±10%。电压常不稳定,为避免电机被烧坏，配用调压器稳压后有效果。当连续使用一台电锤的时间过长，锤体将会发烫，必须停置并由自然冷却。因此，为保证正常生产需要，充分发挥操作人员的钻孔效果，每台班每人配备两台电锤轮换使用。本桥的实际钻孔平均工效为80孔/工日左右。在钻孔过程中，还应注意，对钻头的正常损耗除用砂轮及时修磨外，必须配备足够量的钻头以供换新。据工地统计资料，每根钻头进40～50孔即需修磨一次，再钻进40～50孔后即需换新。
1.2.3清孔
清孔的工作内容，就是用水冲洗孔眼清除混凝土碎碴。清孔工具简单，工地因陋就简地配备提水桶一只和背式农药喷雾器一台。清孔前，将背式农药喷雾器的喷头拆除，改装细长的金属管做喷杆。清孔时，扳动喷雾器的压气棒施加气压，同时将喷杆咀对准孔眼，而后打开喷杆开关喷水冲洗。用水冲洗每个孔眼的工作，必须见到孔内流出清水后才告完毕。
1.2.4填充孔眼
清孔后，用胶结材料填充孔内，并在初凝前插入锚杆。填孔材料采用525级普通硅酸盐水泥净浆，适量加水均匀拌和。其稠度不可太稀或太干，以不流动时为最佳。所用填孔工具为工地自制的简易工具，即：利用一根外径略小于锚杆孔径的金属管，内插一根钢筋（芯棒）做成的唧筒。填孔时，先将唧筒浸入水泥浆浆桶中吸满水泥浆，而后拿起唧筒对准并接触孔口，再推挤钢筋芯棒压浆入口。每孔压浆，直至孔内充满为止。
1.2.5插入锚杆
锚杆起着挂设钢筋网、加强新旧混凝土结合和增大结合面抗剪能力，使达到新旧结构共同变形的重要作用。锚杆的设计直径为Ф12mm，锚入长度主拱圈15cm、外露6cm；腹拱圈10cm、外露4cm。用水泥净浆填满孔眼后，随及插入锚杆，并用小铁锤敲打锚杆尾端直至孔底。此时，水泥净浆从孔口外溢，再用泥镘刀刮净。孔内有空隙时，立即拔出锚杆重新压浆和插入锚杆。锚杆插定后，保持孔内水泥浆有两天的自然养护日期，使达到足以承受钢筋网和凝固前喷射层重量的设计要求。插定两天后的锚杆抗拔力，在挂设钢筋网前需作检验。
1.3、挂设钢筋网
挂设钢筋网的工作，实际是从挂设纵、横单根钢筋开始，使逐根就位而成单层钢筋网。当锚杆插定两天开始挂设。钢筋网的设计为满布于主拱圈腹面，网格尺寸为20cm×20cm，纵筋直径为Ф16mm，横筋直径为Ф16mm。单根钢筋在钢筋棚加工成形，再运送到施工现场。挂设时，单根钢筋紧靠锚杆就位，先绑扎后点焯于锚杆上。钢筋接头为搭接焯，挂设钢筋网的顺序，为沿着施工的前进方向，从一端拱脚开始逐段完成至另一端。为便于 挂设，将拱肋底面的锚杆尾端带直钩。挂设钢筋网的作业，由7～9人组成，其中包括电焯工2人，实际挂设钢筋网的平均工效为710kN/工日。
1.4、喷射混凝土施工
1.4.1、施工机械和拌和场地的布置，施工机械的安置和拌和材料堆放的地点，均布置在桥上的一侧。喷射机安置在前，隔2m安置一台混凝土搅拌机；并搭设8m长的上料平台；再隔10m安置一台空压机；空压机与上料平台之间，堆放砂石材料。
1.4.2、劳力组合：喷射砼作业工班的劳力组合，喷射手2人，每人连续施喷2h左右，即轮换一次。喷头操作辅助人2人，均在工作平台上轮换拖移输料管及收集和清扫回弹料。正常生产时，实际施喷混凝土工效为100m2/台班左右。
1.4.3、喷射作业施工准备工作做好后，严格掌握规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷射时，喷射手应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。
1.4.4、在未上混凝土拌和料之前，先开高压风及高压水，如喷嘴风压正常，喷出来的水和高压风应呈雾状。如喷嘴风压不足（适宜的风压一般为0.1～0.15MP，可能是出料口堵塞；如喷嘴不出风，可能是输料管堵塞。这些故障都应及时排除，再开电动机，先进行空转，待喷机运转正常后才开始投料、搅拌和喷射。
1.4.5、喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上地进行喷射。喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20cm～30cm如图1-b）所示, 以使混凝土喷射密实。
1.4.6、为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，作业时还应注意以下事项：
1.4.6.1、喷射时应分段长度不超过6m，分部为先下后上，分块大小为2m×2m，并严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土 因重力作用而引起滑动或脱落现象的发生；
1.4.6.2、掌握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度；喷嘴至岩面的距离为0.8m～1.2m，过大或过小都会增加回弹量；喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位（倾角不宜大于10°），则回弹量最小、喷射效果和质量最佳。对于岩面凹陷处应先喷和多喷，而凸出处应后喷和少喷。
1.4.6.3、混凝土喷射程序，所示。即喷射时喷射移动可以采用螺旋形移动前进，也可以采用S形往返移动前进。
1.4.7、调节好风压与水压
风压与喷射质量有密切的关系，过大的风压会造成喷射速度太高而加 大回弹量，损失水泥，风压过小会使喷射力减弱，则混凝土密实性差。因此，根据喷射情况应适当调整风压。
为保证高压水能从喷枪混合室（喷头处）内壁小孔高速度射出，把干拌和料迅速拌均匀，水压应稍高于风压。湿式喷射时，风压及水压均较干喷时高。一般水压力比输料管的压力至少高10N～15N/cm2，同时要求供水系统的水压不应大于40N/cm2，供水系统水压不足时，需要采用压力水箱提供稳定的水压，才能确保喷射混凝土施工质量。
1.4.8、一次喷射厚度问题
喷射作业应分层进行。一次喷射厚度不得太厚或太薄，它主要与喷射混凝土层与受喷面之间的粘结力和受喷部位等有关，并且应根据掺与不掺速成凝剂、喷射效率，回弹损失率等因素而定。
一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片坍落。一次喷射太薄，大部分粗骨料会回弹，使受喷面上仅留下一层薄薄的混凝土或砂浆，势必影响效果及工程质量。一般情况下，一次喷射厚度：边墙为5cm～7cm，拱部为3cm～4cm（不掺速凝剂）。当掺入速凝剂后，边墙不宜超过8cm，拱部不宜超过6cm。分层喷射厚度，一般为粗骨料最大粒径的两倍，如一次喷射厚度小于5cm时，使用石子的最大粒径也要求相应减小。
1.4.9、分层喷射的间隔时间
分层喷射，一般分2～3层喷射；分层喷射合理的间隔时间应根据水泥品种、速凝剂种类及掺量、施工温度（最低不宜低于+5℃）和水灰比大小等因素，并视喷射的混凝土终凝情况而定。
分层喷射间隔时间不得太短，一般要求在初喷混凝土终结以后，再进行复喷；当间隔时间较长时，复喷前应将初喷混凝土表面清洗干净；且复喷时应将凹陷处进一步找平。
一般在常温下（15℃～20℃），采用红星一型速凝剂时，可在5min-10min后，进行下一次喷射；而采用碳酸钠速凝剂时，最少要在30min后，才能进行复喷。
1.4.10、喷射混凝土的养护
为使水泥充分水化，使喷混凝土的强度均匀增长，减少或防止混凝土的收缩开裂，确保喷混凝土质量。因此，喷射后特别需要有良好的养护，应在其终凝1h-2h后进行洒水养护，养护时间应不少于7天。
另外，当有钢筋时，喷射应严格控制水灰比，喷射角度也可偏一些，喷射混凝土应覆盖钢筋2cm以上。当有钢架时，钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实，喷射混凝土应将钢架覆盖，避免钢架锈蚀，并应由两侧拱脚向拱顶方向喷射。
2、对桥台背、侧墙裂缝的处理
先用钢抓钉跨裂缝将两侧扣住，然后采用凿槽法，沿裂缝处用钢钎或风镐凿成“V”形槽，槽宽5cm，槽深5cm，凿完后用钢丝刷及压缩空气将碎屑粉尘清除干净，最后用12.5号水泥砂浆加环氧树脂浆液进行封补处理。
3、拆除原桥面铺装和人行道栏杆
对拱上及台后填料进行重填夯实，并增设防水层；全桥浇筑15cm厚30号混凝土+8cm厚沥青混凝土桥面，并设防撞护栏，桥面净7.5+2×0.5m防撞护栏。全桥并增设防水系统,
3.1、拆除工程
既有桥拆除工程主要有拆除桥面砼、双侧人行道系均采用人工配合小机具的方法进行拆除；人行道系采用砼切割机配合人工凿除，暴露的钢筋用电焊予以切除；桥面混凝土采用砼切割机风镐凿除；拱上及台背填料用人工配合机械进行清除。
3.2、拱上及台背回填
3.2.1、台背回填填料，采用透水性较好的材料，不得采用含有泥草、腐殖物或冻土块的土，本桥台施工时采用砂砾掺入适量的山砂进行回填并分层夯实。
3.2.2、台背填土的质量直接关系到竣工后行车的舒适与安全，应严 格控制分层厚度和密实度，设专人负责监督检查，检查频率每50m2检查1点，不足50m2时至少检验1点，每点都应合格，采用电动打夯机械压实，回填材料的分层厚度宜为0.1～0.2m,台背填土压实标准，从填方基底至路床顶面均为93%。
3.2.3、台背填筑施工工艺流程：施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺平整→碾压密实→检查评定→合格后进行下一层填筑。
3.3、桥梁护栏
3.3.1、桥梁护栏设计为钢筋砼护栏，整理桥梁边板上预埋的与护栏的连接钢筋，用水冲洗干净护栏施工范围。
3.3.2、测量确定护栏内外边线。
3.3.3、将护栏钢筋同边板预留钢筋绑扎连接；绑扎护栏墙内钢筋，预设泄水孔及其它预埋件。
3.3.4、立护栏墙模，内外侧模间以钢筋拉杆相连。护栏模板采用定型钢模。
3.3.5、浇注护栏砼，采用插入式与平板式振捣器振捣，按设计图安装预埋件。
3.4、桥面铺装
3.4.1、摊铺砼厚度略高于设计标高，先用平板振捣器振捣密实，再用整平板整平。整平完成后，局部表面有缺陷的地方用新鲜砼填补、镘刀成形。
3.4.2、动力镘抹过后，接着用手工镘抹平，以消除不规整，对于棱角、孔周围，手工抹平。
3.4.3、每段砼桥面浇注修整完工后半小时内，用监理工程师认可的方法对砼表面进行防护，以防暴晒或刮风使水分散失过快，造成裂纹。
