增大截面法在涵洞加固中的应用
2015-05-27
1、工程概况
福建省浦城至南平高速公路K1728+038钢筋混凝土盖板通道涵，设计为l0×h0=4.0m×4.0m，正交，分离式C20混凝土基础，C25混凝土墙身厚1.1m，C30钢筋混凝土盖板厚40cm，洞顶最大填土高度3.69m。建成通车后出口段第1、2、3节盖板下沉，墙身错位，最大下沉10cm，错台达20cm。为保证其处于完好的受力工作状态，延长使用年限，保证车辆安全通行，必须进行加固处理。设计采用L型角钢联接相邻错位涵节，对涵壁凿毛，植入HRB335Φ16钢筋，固定HRB335Φ12＠20cm×20cm钢筋网片后，进行全断面C30混凝土封闭处理。
2、施工工艺流程及施工方法
2.1工艺流程
施工准备→L型角钢加固错台涵节→洞身侧墙和盖板底面凿毛→浇筑底板混凝土→浇筑侧墙混凝土→浇筑顶板混凝土→拆模和养护→浇筑通道路面→沉降缝沥青麻筋填塞。
2.2施工方法
2.2.1施工准备
1）、施工场地必须做到“三通一平”。
2）、交通管制：涵洞上方行车道实行交通管制，避免车辆荷载影响施工和安全。
3）、原材料检验：钢筋主要采用HRB335Φ12钢筋，水泥采用P.O42.5级水级，粗集料采用4.75~16mm和16~31.5mm（方孔筛筛孔尺寸）两粒级掺配，细集料采用中砂。使用前各原材料必须取样进行质量检验，合格后报监理工程师批准使用。
4）、混凝土配合比设计：开工前必须进行混凝土配合比设计试验，经试配确定每立方米水：水泥：砂：4.75~16mm碎石：16~31.5mm碎石用量=175：357：633：498：747kg。
2.2.2 L型角钢加固错位涵节
对涵身错位的沉降缝进行清理后，采用L200（宽）×20mm（厚）型角钢联接相邻错位的涵节，每根角钢长度从原涵顶至涵底，L型角钢采用膨胀螺丝固定于相邻台壁，膨胀螺丝水平向为两排，水平间距10cm，竖向间距50cm。
2.2.3洞身侧墙和盖板底凿毛
为保证新旧混凝土面良好结合，以提高抗弯刚度达到补强效果，必须对原涵洞侧墙面和盖板底面进行凿毛处理。施工时使用冲击钻在表面打毛坑深3～20mm，然后用水将浮尘冲洗干净。
2.2.4浇筑底板混凝土
混凝土浇筑前用喷壶洒水湿润承层面，先摊铺一层约20cm厚混凝土，用插入式振动器振捣，再用表面振动器纵横各一遍振平。将预先加工好的HRB335Φ12＠20cm×20cm钢筋网片放置在混凝土面上，再摊铺振捣第二层混凝土至设计厚度后抹平。使用插入式振动器时，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模应保持5～10cm的距离，插入下层混凝土5～10cm。每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒，应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。每一振动部位振捣延续时间为20～30s，以混凝土停止下沉，不再冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆。使用表面振动器时，移位间距应使振动器平板能覆盖已振实部分10～20cm，振动板在一个位置的持续振捣时间不少于15s。振动板须由两人提拉和移位，不得自由放置或长时间持续振动，移位控制以振动板底部和边缘泛浆厚度3±1mm为限。
2.2.5浇筑侧墙混凝土
1）钢筋加工和安装
用冲击钻在侧墙钻孔植入HRB335Φ16钢筋，间距为纵50×100cm成梅花型布置，然后将加工好的HRB335Φ12＠20cm×20cm钢筋网片固定在植入钢筋上。
2）模板安装
考虑到顶板混凝土施工需要，采用1.25m(纵) ×1.2m（横）钢模板。因为涵洞每5m一节，纵向刚好分为4块，顶板横断面3.6m，正好分为3块。安装前对底板接口处混凝土进行凿毛和冲洗，安装时可用已钻孔植入的Φ16钢筋作为内撑，外撑用钢管配合顶托支撑加固模板。模板不应与脚手架发生联系，以免脚手架上运存材料和人工操作引起模板变形。浇筑混凝土期间，设专人检查支架和模板的稳固情况，当发现有松动、变形、移位时及时处理。
3）浇筑混凝土
混凝土分层对称连续浇筑，人工将混凝土送入模板内，控制混凝土自落高度不超过2m，以防止粗细集料离析。由于是薄壁结构，工作面狭小，故每块钢模安装一个附着式振动器将混凝土振捣密实。
2.2.6浇筑顶板混凝土
由于顶板混凝土呈仰面，工作面又狭小，浇筑难度较大，因此施工时边绑扎钢筋边支模边浇筑。将端头模板和第一片模板（横向安装3块，纵向安装1块钢模为一片，一个涵节正好安装4片）固定后，将混凝土送入模板内振捣密实，安装第二片模板并浇填混凝土。如此连续安装第三、四片模板浇填混凝土，直至在另一端头封模，按此法此完成每个涵节顶板混凝土的施工。混凝土浇筑须连续进行，其绑扎钢筋和支模等中断时间应小于先前混凝土的初凝时间或重塑的时间。
由于混凝土振捣后自行坍落，新旧混凝土层间不可避免形成间隙。为了消除间隙，必须进行注浆回填。注入水泥净浆强度等级为M30，每立方米配合比水泥：水：膨胀剂用量=1446：504：144.6kg。浇筑时在每一涵节的四角距边缘1m和正中央处各预埋1个钢管，共预埋5个钢管。钢管外径D与注浆管直径d相匹配，且D-d=1～2mm，其长度同混凝土厚度，拆模后将钢管从混凝土中取出。为防止注浆时水泥浆从两端头间隙中溢出，端头模板拆模后用高标号砂浆将间隙封填密实。若注浆过程还有浆液从间隙中溢出，应及时采取封堵措施。当混凝土强度达到设计强度75%时注浆回填间隙。注浆先从四个边角预留孔开始，最后再补注中间孔。将注浆管接入一个边角预埋孔上，当水泥浆从相邻的边角预埋孔溢出，则暂停注浆，用圆状木塞封堵注浆孔，将注浆管接在邻孔上继续注浆，最后再将注浆管接入中间预埋孔注浆后用木塞封堵。在不会回复压力，确保水泥浆不会从孔中流出时，将木塞拔除，用水泥砂浆将注浆孔封严。
2.2.7拆模和养护
侧墙混凝土强度达到2.5MPa，顶板混凝土强度达到设计强度的50%后方可脱模。脱模后洒水养护，养护期为7～14天。每天洒水次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为度，当气温低于5℃时，不得向混凝土面上洒水。
2.2.8浇筑通道路面
待现浇钢筋混凝土强度达到设计强度的80%后，采用小型机具铺筑方法进行通道混凝土新路面施工。
2.2.9沉降缝沥青麻筋填塞
为防止沉降缝水分渗漏，须将沉降缝全断面填塞沥青麻筋。将混凝土内预埋的2cm厚泡沫板剔除5cm后，清除缝内浮浆、杂物并保持干燥，用浸制好的沥青麻筋填塞沉降缝。
3、结语
本文所述的增大截面加固涵洞的方法经济、实用，它对老涵洞既没有破坏，还能与老涵洞共同承受荷载，其安全系数大，是行之有效的方法。加固通车后，涵洞未发生任何变形和开裂，其受力性能和使用质量大大提高。
