一、工程情況
1993年5月建成后投入使用,隨著車流量的增加,使該橋橋面多處出現(xiàn)裂縫,橋面坑洼不平,多處出現(xiàn)下陷,尤其兩側(cè)橋臺臺后填料下陷嚴重。橋面排水不暢,致使橋面積水下滲到拱上填料,加速了橋面及臺后填料的下陷。人行道欄桿、扶手局部外移或斷裂。
主拱圈的砌筑砂漿強度不夠,致使粘結(jié)不佳,空洞較多;在拱腳處局部有裂縫,最大裂縫寬度達到0.5cm;腹孔沉降縫開裂較為普遍;兩岸橋臺的背墻、側(cè)墻均有裂縫,有的已貫通全墻,且最大裂縫寬度已達到1.0cm;橋墩臺基礎(chǔ)均比較穩(wěn)定,基本上均達到基巖上,采用舊橋加固利用方案。
二、處治方案
1、主拱圈采用8cm厚30號錨噴鋼筋混凝土,拱上各腹拱圈采用6cm厚30號錨噴鋼筋混凝土。支架采用滿堂式鋼木混合支架,為方便施工支架采用鋼管用扣件連接,每孔支架頂縱梁采用方木,再鋪木板,以加強支架的承載力和穩(wěn)定性。錨噴施工:錨噴的施工程序,分為受噴面清理和鑿毛、鉆孔和插入錨桿、掛設鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土施工等工序。
1.1受噴面清理與鑿毛
對受噴面進行清理和鑿毛,是使噴射混凝土與原結(jié)構(gòu)間有足夠的粘結(jié)力,保證兩種混凝土達到整體受力的設計要求。清理時,用鋼刷子、鐵錘和鐵鑿等工具,清除受噴面雜物。鑿毛,則用人工鑿毛法鑿成深度約10mm、密度為9-12點/10cm2的小坑。鑿毛工具為上下兩頭尖的鋼錘和竹片把柄,工地自制。錘重約7KN,柄長50cm。鑿毛時,錘尖會發(fā)生正常損耗,需用砂輪磨尖反復使用。實際鑿毛平均工效為15m2/工日,最高達25m2/工日左右。
1.2鉆孔和插入錨桿
1.2.1放樣
現(xiàn)場施工的技術(shù)人員負責測定錨桿孔位,用彩色粉筆標出+、↑、←等三種不同記號。十字交點為設計孔位的中心,箭頭表示允許沿縱、橫線并靠近十字交點移孔的記號。鉆孔遇到堅石時,必須作孔位移動。
1.2.2鉆孔
所用鉆孔機具為雙重絕緣電錘,具有出力大、鉆孔速度快等優(yōu)點。鉆孔前,工地依據(jù)錨桿設計直徑Ф12mm,相應選定直為Ф14.5mm的鉆頭(電錘附件),而后在放樣的孔位上進行鉆孔。設計鉆孔深度主拱圈不小于15cm、腹拱圈不小于10cm。鉆孔時,操作人員雙手握緊電錘,先將鉆頭頂住工作面并輕微加壓,然后再按開關(guān)施鉆。在鉆孔過程中,鉆到堅石時應立即退出,移位重鉆。對報廢的孔眼,及時予以清洗并用525號水泥凈漿填塞。對鉆孔深度的控制,因定位桿(電錘附件)的定位螺絲易于松動,對鉆頭上標記鉆入深度的辦法,效果亦好。
所用雙重絕緣錘的額定電壓為220V,使用前應檢查電源電壓,不允許超過額定值的±10%。電壓常不穩(wěn)定,為避免電機被燒壞,配用調(diào)壓器穩(wěn)壓后有效果。當連續(xù)使用一臺電錘的時間過長,錘體將會發(fā)燙,必須停置并由自然冷卻。因此,為保證正常生產(chǎn)需要,充分發(fā)揮操作人員的鉆孔效果,每臺班每人配備兩臺電錘輪換使用。本橋的實際鉆孔平均工效為80孔/工日左右。在鉆孔過程中,還應注意,對鉆頭的正常損耗除用砂輪及時修磨外,必須配備足夠量的鉆頭以供換新。據(jù)工地統(tǒng)計資料,每根鉆頭進40~50孔即需修磨一次,再鉆進40~50孔后即需換新。
1.2.3清孔
清孔的工作內(nèi)容,就是用水沖洗孔眼清除混凝土碎碴。清孔工具簡單,工地因陋就簡地配備提水桶一只和背式農(nóng)藥噴霧器一臺。清孔前,將背式農(nóng)藥噴霧器的噴頭拆除,改裝細長的金屬管做噴桿。清孔時,扳動噴霧器的壓氣棒施加氣壓,同時將噴桿咀對準孔眼,而后打開噴桿開關(guān)噴水沖洗。用水沖洗每個孔眼的工作,必須見到孔內(nèi)流出清水后才告完畢。
1.2.4填充孔眼
清孔后,用膠結(jié)材料填充孔內(nèi),并在初凝前插入錨桿。填孔材料采用525級普通硅酸鹽水泥凈漿,適量加水均勻拌和。其稠度不可太稀或太干,以不流動時為最佳。所用填孔工具為工地自制的簡易工具,即:利用一根外徑略小于錨桿孔徑的金屬管,內(nèi)插一根鋼筋(芯棒)做成的唧筒。填孔時,先將唧筒浸入水泥漿漿桶中吸滿水泥漿,而后拿起唧筒對準并接觸孔口,再推擠鋼筋芯棒壓漿入口。每孔壓漿,直至孔內(nèi)充滿為止。
1.2.5插入錨桿
錨桿起著掛設鋼筋網(wǎng)、加強新舊混凝土結(jié)合和增大結(jié)合面抗剪能力,使達到新舊結(jié)構(gòu)共同變形的重要作用。錨桿的設計直徑為Ф12mm,錨入長度主拱圈15cm、外露6cm;腹拱圈10cm、外露4cm。用水泥凈漿填滿孔眼后,隨及插入錨桿,并用小鐵錘敲打錨桿尾端直至孔底。此時,水泥凈漿從孔口外溢,再用泥鏝刀刮凈??變?nèi)有空隙時,立即拔出錨桿重新壓漿和插入錨桿。錨桿插定后,保持孔內(nèi)水泥漿有兩天的自然養(yǎng)護日期,使達到足以承受鋼筋網(wǎng)和凝固前噴射層重量的設計要求。插定兩天后的錨桿抗拔力,在掛設鋼筋網(wǎng)前需作檢驗。
1.3、掛設鋼筋網(wǎng)
掛設鋼筋網(wǎng)的工作,實際是從掛設縱、橫單根鋼筋開始,使逐根就位而成單層鋼筋網(wǎng)。當錨桿插定兩天開始掛設。鋼筋網(wǎng)的設計為滿布于主拱圈腹面,網(wǎng)格尺寸為20cm×20cm,縱筋直徑為Ф16mm,橫筋直徑為Ф16mm。單根鋼筋在鋼筋棚加工成形,再運送到施工現(xiàn)場。掛設時,單根鋼筋緊靠錨桿就位,先綁扎后點焯于錨桿上。鋼筋接頭為搭接焯,掛設鋼筋網(wǎng)的順序,為沿著施工的前進方向,從一端拱腳開始逐段完成至另一端。為便于掛設,將拱肋底面的錨桿尾端帶直鉤。掛設鋼筋網(wǎng)的作業(yè),由7~9人組成,其中包括電焯工2人,實際掛設鋼筋網(wǎng)的平均工效為710kN/工日。
1.4、噴射混凝土施工
1.4.1、施工機械和拌和場地的布置,施工機械的安置和拌和材料堆放的地點,均布置在橋上的一側(cè)。噴射機安置在前,隔2m安置一臺混凝土攪拌機;并搭設8m長的上料平臺;再隔10m安置一臺空壓機;空壓機與上料平臺之間,堆放砂石材料。
1.4.2、勞力組合:噴射砼作業(yè)工班的勞力組合,噴射手2人,每人連續(xù)施噴2h左右,即輪換一次。噴頭操作輔助人2人,均在工作平臺上輪換拖移輸料管及收集和清掃回彈料。正常生產(chǎn)時,實際施噴混凝土工效為100m2/臺班左右。
1.4.3、噴射作業(yè)施工準備工作做好后,嚴格掌握規(guī)定的速凝劑摻量,并添加均勻。噴射時,噴射手應嚴格控制水灰比,使噴層表面平整光滑,無干斑或滑移流淌現(xiàn)象。
1.4.4、在未上混凝土拌和料之前,先開高壓風及高壓水,如噴嘴風壓正常,噴出來的水和高壓風應呈霧狀。如噴嘴風壓不足(適宜的風壓一般為0.1~0.15MP,可能是出料口堵塞;如噴嘴不出風,可能是輸料管堵塞。這些故障都應及時排除,再開電動機,先進行空轉(zhuǎn),待噴機運轉(zhuǎn)正常后才開始投料、攪拌和噴射。
1.4.5、噴射應分段、分部、分塊,按先墻后拱、自下而上地進行噴射,如圖1-a)所示。噴嘴需對受噴巖面作均勻的順時針方向的螺旋轉(zhuǎn)動,一圈壓半圈的橫向移動,螺旋直徑約為20cm~30cm如圖1-b)所示, 以使混凝土噴射密實。
1.4.6、為保證噴射混凝土質(zhì)量,減少回彈量和降低粉塵,作業(yè)時還應注意以下事項:
1.4.6.1、噴射時應分段長度不超過6m,分部為先下后上,分塊大小為2m×2m,并嚴格按先墻后拱,先下后上的順序進行噴射,以減少混凝土因重力作用而引起滑動或脫落現(xiàn)象的發(fā)生;
1.4.6.2、掌握好噴嘴與受噴巖面的距離和角度;噴嘴至巖面的距離為0.8m~1.2m,過大或過小都會增加回彈量;噴嘴與受噴面垂直,并稍微偏向剛噴射的部位(傾角不宜大于10°),則回彈量最小、噴射效果和質(zhì)量最佳。對于巖面凹陷處應先噴和多噴,而凸出處應后噴和少噴。
1.4.6.3、混凝土噴射程序,見圖2)所示。即噴射時噴射移動可以采用螺旋形移動前進,也可以采用S形往返移動前進。
1.4.7、調(diào)節(jié)好風壓與水壓
風壓與噴射質(zhì)量有密切的關(guān)系,過大的風壓會造成噴射速度太高而加大回彈量,損失水泥,風壓過小會使噴射力減弱,則混凝土密實性差。因此,根據(jù)噴射情況應適當調(diào)整風壓。
為保證高壓水能從噴槍混合室(噴頭處)內(nèi)壁小孔高速度射出,把干拌和料迅速拌均勻,水壓應稍高于風壓。濕式噴射時,風壓及水壓均較干噴時高。一般水壓力比輸料管的壓力至少高10N~15N/cm2,同時要求供水系統(tǒng)的水壓不應大于40N/cm2,供水系統(tǒng)水壓不足時,需要采用壓力水箱提供穩(wěn)定的水壓,才能確保噴射混凝土施工質(zhì)量。
1.4.8、一次噴射厚度問題
噴射作業(yè)應分層進行。一次噴射厚度不得太厚或太薄,它主要與噴射混凝土層與受噴面之間的粘結(jié)力和受噴部位等有關(guān),并且應根據(jù)摻與不摻速成凝劑、噴射效率,回彈損失率等因素而定。
一次噴射太厚,在自重作用下,噴層會出現(xiàn)錯裂而引起大片坍落。一次噴射太薄,大部分粗骨料會回彈,使受噴面上僅留下一層薄薄的混凝土或砂漿,勢必影響效果及工程質(zhì)量。一般情況下,一次噴射厚度:邊墻為5cm~7cm,拱部為3cm~4cm(不摻速凝劑)。當摻入速凝劑后,邊墻不宜超過8cm,拱部不宜超過6cm。分層噴射厚度,一般為粗骨料最大粒徑的兩倍,如一次噴射厚度小于5cm時,使用石子的最大粒徑也要求相應減小。
1.4.9、分層噴射的間隔時間
分層噴射,一般分2~3層噴射;分層噴射合理的間隔時間應根據(jù)水泥品種、速凝劑種類及摻量、施工溫度(最低不宜低于+5℃)和水灰比大小等因素,并視噴射的混凝土終凝情況而定。
分層噴射間隔時間不得太短,一般要求在初噴混凝土終結(jié)以后,再進行復噴;當間隔時間較長時,復噴前應將初噴混凝土表面清洗干凈;且復噴時應將凹陷處進一步找平。
一般在常溫下(15℃~20℃),采用紅星一型速凝劑時,可在5min-10min后,進行下一次噴射;而采用碳酸鈉速凝劑時,最少要在30min后,才能進行復噴。
1.4.10、噴射混凝土的養(yǎng)護
為使水泥充分水化,使噴混凝土的強度均勻增長,減少或防止混凝土的收縮開裂,確保噴混凝土質(zhì)量。因此,噴射后特別需要有良好的養(yǎng)護,應在其終凝1h-2h后進行灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護時間應不少于7天。
另外,當有鋼筋時,噴射應嚴格控制水灰比,噴射角度也可偏一些,噴射混凝土應覆蓋鋼筋2cm以上。當有鋼架時,鋼架與圍巖之間的間隙必須用噴射混凝土充填密實,噴射混凝土應將鋼架覆蓋,避免鋼架銹蝕,并應由兩側(cè)拱腳向拱頂方向噴射。
2、對橋臺背、側(cè)墻裂縫的處理
先用鋼抓釘跨裂縫將兩側(cè)扣住,然后采用鑿槽法,沿裂縫處用鋼釬或風鎬鑿成“V”形槽,槽寬5cm,槽深5cm,鑿完后用鋼絲刷及壓縮空氣將碎屑粉塵清除干凈,最后用12.5號水泥砂漿加環(huán)氧樹脂漿液進行封補處理。
3、拆除原橋面鋪裝和人行道欄桿
對拱上及臺后填料進行重填夯實,并增設防水層;全橋澆筑15cm厚30號混凝土+8cm厚瀝青混凝土橋面,并設防撞護欄,橋面凈7.5+2×0.5m防撞護欄。全橋并增設防水系統(tǒng),
3.1、拆除工程
既有橋拆除工程主要有拆除橋面砼、雙側(cè)人行道系均采用人工配合小機具的方法進行拆除;人行道系采用砼切割機配合人工鑿除,暴露的鋼筋用電焊予以切除;橋面混凝土采用砼切割機風鎬鑿除;拱上及臺背填料用人工配合機械進行清除。
3.2、拱上及臺背回填
3.2.1、臺背回填填料,采用透水性較好的材料,不得采用含有泥草、腐殖物或凍土塊的土,本橋臺施工時采用砂礫摻入適量的山砂進行回填并分層夯實。
3.2.2、臺背填土的質(zhì)量直接關(guān)系到竣工后行車的舒適與安全,應嚴格控制分層厚度和密實度,設專人負責監(jiān)督檢查,檢查頻率每50m2檢查1點,不足50m2時至少檢驗1點,每點都應合格,采用電動打夯機械壓實,回填材料的分層厚度宜為0.1~0.2m,臺背填土壓實標準,從填方基底至路床頂面均為93%。
3.2.3、臺背填筑施工工藝流程:施工準備→基底處理→分層填筑→攤鋪平整→碾壓密實→檢查評定→合格后進行下一層填筑。
3.3、橋梁護欄
3.3.1、橋梁護欄設計為鋼筋砼護欄,整理橋梁邊板上預埋的與護欄的連接鋼筋,用水沖洗干凈護欄施工范圍。
3.3.2、測量確定護欄內(nèi)外邊線。
3.3.3、將護欄鋼筋同邊板預留鋼筋綁扎連接;綁扎護欄墻內(nèi)鋼筋,預設泄水孔及其它預埋件。
3.3.4、立護欄墻模,內(nèi)外側(cè)模間以鋼筋拉桿相連。護欄模板采用定型鋼模。
3.3.5、澆注護欄砼,采用插入式與平板式振搗器振搗,按設計圖安裝預埋件。
3.4、橋面鋪裝
3.4.1、攤鋪砼厚度略高于設計標高,先用平板振搗器振搗密實,再用整平板整平。整平完成后,局部表面有缺陷的地方用新鮮砼填補、鏝刀成形。
3.4.2、動力鏝抹過后,接著用手工鏝抹平,以消除不規(guī)整,對于棱角、孔周圍,手工抹平。
3.4.3、每段砼橋面澆注修整完工后半小時內(nèi),用監(jiān)理工程師認可的方法對砼表面進行防護,以防暴曬或刮風使水分散失過快,造成裂紋。