張家口市四方臺跨線橋病害處理分析與探討

【摘 要】 本文針對張家口市四方臺跨線橋，對張家口市四方臺跨線橋病害處理工程進(jìn)行了分析，介紹了工程概況、該橋目前存在的病害、橋梁病害維修方案、橋梁耐久性設(shè)計、養(yǎng)護(hù)維修設(shè)施設(shè)計、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和裂縫寬度限制.為廣大設(shè)計人員提供一定參考意見。

【關(guān)鍵詞】 跨線橋 維修方案 結(jié)構(gòu)構(gòu)造 裂縫寬度

1 概述

四方臺互通跨線橋位于張家口城市快速路西環(huán)線上，荷載等級：城-A級；橋面凈寬：2x凈12.75m；全橋共2聯(lián)：4x20+4x20；上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁；下部結(jié)構(gòu)0號臺采用肋板臺，8號臺采用柱式臺，橋墩采用柱式墩，墩臺采用樁基礎(chǔ).本橋平面分別位于圓曲線、緩和曲線上，縱斷面縱坡-3.5%；橋梁與路線斜交角度為110°，墩臺徑向布置。0、8號橋臺及4號橋墩采用GPZ（Ⅱ）2DX型盆式橡膠支座；2、6號橋墩采用GPZ（Ⅱ）3.5GD型盆式橡膠支座，1、3、5、7號橋墩采用GPZ（Ⅱ）3.5DX型盆式橡膠支座；橋臺及4號橋墩采用QMF-80伸縮縫，縫寬6cm。

2 橋梁主要病害

橋面三道伸縮縫全部頂死，無伸縮空間。0號臺處梁端已頂?shù)奖硥ι希炜s縫變形，梁端混凝土被壓碎露筋；4號墩兩聯(lián)主梁梁端頂死，梁端混凝土被壓碎，有露筋現(xiàn)象；8號臺伸縮縫處頂死。0號橋臺、4號橋墩及8號橋臺處的伸縮縫被破壞。

3 橋梁病害維修方案

維修加固方式：原橋梁梁體與橋臺之間完全頂死，沒有伸縮空間。拆除掉0號臺、8號臺搭板以及耳背墻，重新施工耳背墻和搭板，將原50cm厚背墻重新施工為40cm厚背墻，為梁體留足伸縮空間；原橋梁梁體與梁體間完全頂死，對4#伸縮墩頂梁體進(jìn)行切割，將第一聯(lián)梁體和第二聯(lián)梁體于4#墩處各切割掉5cm，重新在兩個梁端施工1cm厚保護(hù)層，為梁體伸縮留足伸縮空間；由于原伸縮縫在梁頂死時已經(jīng)全部破壞掉，更換掉0#臺、8#臺及4#伸縮墩處伸縮縫；由于橋臺原蓋梁不拆除，進(jìn)行橋臺背墻施工時采用植筋方式將背墻內(nèi)鋼筋錨固于橋臺蓋梁內(nèi)，植筋間隙用植筋膠填充；由于原伸縮縫處破壞，施工時采用植筋的方式植入伸縮縫鋼筋，植筋間隙用植筋膠填充；原橋蓋梁上預(yù)埋件應(yīng)全部切割，打磨與蓋梁頂面齊平。預(yù)埋件打磨平后有鋼筋與空氣直接接觸進(jìn)行防銹處理；原橋臺有沉降，為減小沉降及對橋臺壓力，將搭板拆除后，拆除掉原臺后填土換填為砂礫；拆除掉原搭板，為減小橋臺臺后土壓力及為使行車平順，重新施工橋臺處搭板；由于拆除原伸縮縫、搭板破壞原橋面鋪裝將搭板頂橋臺及橋墩伸縮縫兩側(cè)各1m范圍內(nèi)橋面鋪裝重新施工。

4 主要材料

4.1 混凝土

鋼筋混凝土連續(xù)箱梁接頭C50混凝土；橋面鋪裝瀝青混凝土；耳背墻、牛腿、搭板C30混凝土；伸縮縫混凝土C50鋼纖維混凝土；

4.2 鋼材

鋼筋采用R235型和HRB335型鋼筋普通鋼筋技術(shù)性能應(yīng)分別符合《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》和《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》規(guī)定。直徑φ≥12mm，采用HRB335熱扎螺紋鋼筋，直徑φ<12采用R235鋼筋。鋼板：采用符合GB 1499.1-2008 鋼筋混凝土用鋼規(guī)定Q235鋼板。

4.3 其他

橋梁伸縮裝置，本橋全部采用QMF-80型淺埋伸縮縫，性能符合交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁伸縮裝置》規(guī)定；橋面鋪裝，橋面鋪裝采用7cm厚瀝青混凝土，瀝青混凝土與箱梁頂板間設(shè)置防水層。其他用材質(zhì)量符合《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定和要求。

5 橋梁耐久性設(shè)計、養(yǎng)護(hù)維修設(shè)施設(shè)計

5.1 結(jié)構(gòu)使用環(huán)境與環(huán)境作用等級

張家口市屬于半干旱氣候，多風(fēng)少雨，降水不勻，晝夜溫差大。年平均降雨量約為400mm，無霜期為140d，雨季主要集中在7-9月份。最大凍土深度1.63m。化學(xué)腐蝕，橋梁結(jié)構(gòu)按照地上和地下部分進(jìn)行劃分，上部結(jié)構(gòu)及墩柱所受化學(xué)腐蝕取決于大氣環(huán)境，場地遠(yuǎn)離濱海，路線經(jīng)過區(qū)域無大氣污染段落；凍融腐蝕，根據(jù)最冷月平均氣溫，張家口地區(qū)屬嚴(yán)寒地區(qū)的凍融環(huán)境，河道內(nèi)、溝渠內(nèi)樁基、承臺、系梁與墩柱均處于高度水飽和，按照《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》，其凍融作用等級為E2級。其余灘地等潮濕區(qū)域的墩柱為D級。

5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期

本工程屬于重要基礎(chǔ)設(shè)施工程，新建設(shè)計基準(zhǔn)期為100年。

5.3 耐久性設(shè)計要求

5.3.1 混凝土強度等級及最大水膠比

混凝土強度等級為結(jié)構(gòu)承載力要求最低強度等級。基于結(jié)構(gòu)環(huán)境類別，本工程采用混凝土氯離子的含量應(yīng)盡可能降低，混凝土拌和料中因各種原材料引入水溶氯離子總量具體要求如表1：

在以上要求基礎(chǔ)上提出耐久性設(shè)計要求的混凝土最大水膠比和膠凝材料用量（如表2）：

5.3.2 關(guān)于混凝土引氣劑

對于凍融環(huán)境作用等級為D級和D級以上，在混凝土拌和時摻加引氣劑，拌和物含氣量按現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)范選用引氣劑應(yīng)有良好氣泡穩(wěn)定性，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求并出示合格數(shù)據(jù)。

5.3.3 混凝土抗凍耐久性指數(shù)DF

全線抗凍指標(biāo)統(tǒng)一采用混凝土抗凍耐久性指數(shù)DF值。

5.4 施工前注意事項

施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計提出結(jié)構(gòu)使用年限、施工環(huán)境類別及其作用等級及提出氯離子在混凝土中擴(kuò)散系數(shù)、抗凍耐久性指數(shù)等，根據(jù)最大水膠比和對混凝土膠凝材料等原材料進(jìn)行相應(yīng)混凝土配比設(shè)計。施工前應(yīng)對擬采用配合比進(jìn)行試件檢驗達(dá)到要求后方可進(jìn)行施工。

6 結(jié)構(gòu)構(gòu)造和裂縫寬度限制

6.1 構(gòu)件防排水設(shè)計

橋面鋪裝層與橋面間，按照相關(guān)規(guī)范要求施工，設(shè)置可靠防水層。

6.2 構(gòu)件的混凝土保護(hù)層厚度

設(shè)計文件中構(gòu)件的混凝土保護(hù)層厚度為滿足結(jié)構(gòu)環(huán)境條件及耐久性要求的最小保護(hù)層厚度，具體采用值滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》要求對于直接接觸土體澆筑的混凝土保護(hù)層厚度不得小于75mm，施工單位應(yīng)根據(jù)實際情況在此基礎(chǔ)上考慮施工誤差。

6.3 裂縫寬度限制

橋梁上部結(jié)構(gòu)正常使用階段裂縫計算寬度限值均小于0.2mm。

6.4 施工質(zhì)量要求與合格驗收標(biāo)準(zhǔn)

在施工中應(yīng)特別注意混凝土的振搗均勻和密實，對于混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)特別注意初始階段的保濕養(yǎng)護(hù)。在施工過程中加強對混凝土裂縫的控制，結(jié)合結(jié)構(gòu)的施工順序，合理規(guī)劃施工作業(yè)以盡量減少新澆混凝土硬化過程中的收縮應(yīng)力與開裂。應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計文件的要求控制混凝土保護(hù)層的厚度。其余施工要求及驗收標(biāo)準(zhǔn)，須按照《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。

6.5 需要進(jìn)行定期維修與檢測項目

對環(huán)境作用等級為D、E級結(jié)構(gòu)在使用過程中定期進(jìn)行檢查和統(tǒng)計。由于環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕作用主要體現(xiàn)為鋼筋銹蝕和混凝土腐蝕或損傷，在定期檢查中著重于結(jié)構(gòu)表面混凝土有無順筋開裂及保護(hù)層剝落狀況發(fā)生。由于結(jié)構(gòu)個別部位使用年限不一定能達(dá)到與主體設(shè)計基準(zhǔn)期相同。

7 主梁等破損部位維修

7.1 基材處理

基材表面松動、油脂、涂料、封閉膜及污染物清除干凈，光面應(yīng)予以鑿毛，用水充分濕潤欲修補界面。

7.2 砂漿配制

SCX聚合物砂漿直接采用砂漿機進(jìn)行攪拌；攪拌時將干粉料倒入膠料中充分混合加水調(diào)整至稠度。拌和好砂漿存放時間不宜超過45min。拌成砂漿出現(xiàn)干硬現(xiàn)象，不能再加水重新拌和應(yīng)舍棄不用。

7.3 施工方法

抹灰施工，操作速度要快且朝一個方向一次抹平，避免反復(fù)涂抹；抹灰厚度不宜超過15mm，當(dāng)厚度較大時應(yīng)分層作業(yè)，分層抹灰時底層砂漿必須搓毛以利于界面粘結(jié)且時間間隔不宜超過6h；聚合物砂漿適宜在5-30℃環(huán)境溫度下進(jìn)行施工。砂漿施工后必須養(yǎng)護(hù)7d，不得使砂漿脫水過快。

8 結(jié)論

通過對張家口市四方臺跨線橋病害進(jìn)行分析提出相應(yīng)維修方案，對橋梁耐久性設(shè)計、養(yǎng)護(hù)維修設(shè)施設(shè)計、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和裂縫寬度限制進(jìn)行了分析，為廣大設(shè)計人員提供一定借鑒。

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