公路改擴(kuò)建工程中舊橋涵的調(diào)查和加固利用淺析
2015-08-17
控制公路工程造價的主要因素有：征地拆遷的費(fèi)用、路基土石方數(shù)量、橋涵及擋土墻等構(gòu)造物及防護(hù)工程的數(shù)量、路面工程的結(jié)構(gòu)形式等。比如“以舊路改造為主”的原則，就是要求盡可能在原有公路上布線，以便充分利用原有路基，盡量減少征地拆遷的費(fèi)用和路基土、石方數(shù)量，進(jìn)而降低工程造價。因此，原有橋梁、涵洞的充分利用，對于進(jìn)一步降低和控制工程造價，具有十分重要的作用。
一、舊橋涵現(xiàn)狀的調(diào)查
目前我國在原有公路上使用權(quán)的舊橋涵大多數(shù)修建于20世紀(jì)六七十年代，少部分建于八九十年代，還有極少一部分建于50年代，甚至更早。受當(dāng)時的技術(shù)水平及施工條件的限制，這些舊涵的型式大部分為石拱橋（涵）、雙曲拱橋、鋼筋鹼簡支梁（板）橋及石蓋板涵等，采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的橋梁幾乎沒有，鋼筋鹼箱涵也極少見。因此，本文將只對較為常見的舊橋涵進(jìn)行論述。
1.石拱橋。原有石拱橋的調(diào)查主要從以下幾個方面著手：首先要仔細(xì)檢查拱圈是否裂縫，尤其要重點(diǎn)檢查拱頂及拱腳部位，若拱頂較高時，可借助望遠(yuǎn)鏡或經(jīng)緯儀觀察，或通過是否有滲水現(xiàn)象進(jìn)行判斷。同時要特別注意區(qū)分建橋時使用的砂漿（灰漿）材料和維修養(yǎng)護(hù)時使用的砂漿材料的不同之處，因?yàn)橥诰S修養(yǎng)護(hù)時會把舊橋原有的無法根除的病害掩蓋起來，從而造成錯誤的判斷。檢查過程中一旦發(fā)現(xiàn)這種情況，可以有選擇地把維修養(yǎng)護(hù)的砂漿材料部分清除干凈后再進(jìn)行檢查。檢查拱圈以后，接下來就檢查橋臺及橋墩，同樣也從檢查是否有裂縫著手，并重點(diǎn)檢查墩、臺與基礎(chǔ)的結(jié)合部位，然后檢查墩、臺基礎(chǔ)，著重檢查局部沖刷的情況、深度及是否出現(xiàn)基礎(chǔ)淘空的現(xiàn)象。并在局部位置人工開挖，檢查基礎(chǔ)的埋置深度，為以后的水文沖刷驗(yàn)算提供依據(jù)。同時，還要調(diào)查河床、河道的情況，對于水流尤其是紊流產(chǎn)生的沖刷要特別予以重視。上述外觀檢查完畢后，即可對舊橋進(jìn)行詳細(xì)測量，包括拱圈厚度，所用材料，橋墩、橋臺、基礎(chǔ)的材料及尺寸，拱頂填土厚度（可采用挖探的方式進(jìn)行），砂漿或灰漿的強(qiáng)度等。這里著重說明一下，就是砂漿或灰漿強(qiáng)度的檢查，由于石拱橋承受荷載的能力除了與石料的標(biāo)號有關(guān)外，更主要的是與砂漿強(qiáng)度有關(guān)。但當(dāng)時的施工記錄大多無從查找，只有在現(xiàn)場采用一些簡單的方法進(jìn)行判斷?？梢杂描F釘?shù)尼旑^在砂漿處用力劃刮，若砂漿隨之脫落或出現(xiàn)較為明顯的刮槽，則該砂漿或灰漿的強(qiáng)度較低，最多只有2.5號。若用釘子用力劃刮后只出現(xiàn)輕微劃痕，再用鐵錘擊打，也不易破碎的話，則該砂漿標(biāo)號可以達(dá)到5--7.5號。這些數(shù)據(jù)的收集，可為驗(yàn)算舊橋承載力提供依據(jù)。
2.雙曲拱橋。雙曲拱橋曾經(jīng)有過一段輝煌的經(jīng)歷，但由于它的橫向聯(lián)系較差、結(jié)構(gòu)偏于單薄等因素，目前已經(jīng)很少采用。正是由于這個原因，舊路改造時會經(jīng)常遇到此類橋型，且它們的通病也大多相同。因此，在實(shí)地調(diào)查時除了采用前述的檢查石拱橋的方法進(jìn)行檢查外，還應(yīng)著重檢查拱肋與拱波之間是否有裂縫、拱波自身的整體性如何、是否出現(xiàn)橫橋向的裂縫、橫系梁的狀況如何等。
3.鋼筋硅板梁橋。對于這類橋型，橋墩、橋臺等壇工砌體的檢查方法同前所述，而上構(gòu)則應(yīng)著重檢查是否有露筋現(xiàn)象、跨中部分是否有橫橋向的裂縫、其延伸高度是多少、在支座附近是否存在斜向裂縫。對于預(yù)制安裝的，要檢查橋梁的整體性如何、鉸縫處是否開裂。另外，還要注意檢查伸縮縫和支座的情況。對于鹼標(biāo)號除了使用回彈儀檢測之外，還可采用下面的方法，即用鋼釬敲鑿鹼，若比較容易鑿出碎塊，則硅的標(biāo)號不高，最多有20號。若敲鑿時感覺較為堅(jiān)硬，鑿出的碎塊較小，則硅的標(biāo)號較高，可達(dá)25--30號。但該方法的隨意性較大，最好只做為參考。
4.石拱涵。石拱涵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與石拱橋大體相同，檢查方法也與之相同，具體調(diào)查時可參照上述的方法進(jìn)行。此外，有所不同的就是要注意測量拱頂填土高度，以及進(jìn)、出水口處的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物如八字墻等。對于干砌片、塊石拱涵，一定要重點(diǎn)檢查基礎(chǔ)情況，同時在側(cè)面檢查拱圈是否有不均勻的下沉或突起，若拱圈底的弧面較為圓順、平整，片、塊石無風(fēng)化，無破碎，就可初步判斷其狀態(tài)良好。下面介紹一種間接判斷石拱涵狀態(tài)的方法。當(dāng)涵頂填土不高，在l米左右，且公路路面為瀝青路面，此時如果涵頂處的路面情況與前后不一致尤其是有修補(bǔ)過的情況時，則可判斷涵洞有病害。這是因?yàn)槿绻从胁『?，會?dǎo)致涵頂填士下沉或流失，從而反映到路面上來。這種現(xiàn)象對于其他型式的涵洞如石板涵、鋼筋鹼蓋板涵等，也同樣適用。
5.石板涵及鋼筋硅蓋板涵。由于受到材料特性的限制，石板涵的凈跨一般不會很大，在1米及1米以下的情況較多，且填土高度多在2米以下，除了按照前述的方法進(jìn)行檢查外，還要特別檢查石板的厚度及其風(fēng)化程度。而鋼筋鹼蓋板涵的檢查方法也基本相同，并可參照前述的檢驗(yàn)鋼筋硅板梁橋的鹼標(biāo)號的方法檢測鹼板的標(biāo)號。
二、橋梁改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)
1.橋梁的基礎(chǔ)工程普遍受新舊基礎(chǔ)沉降差異的影響，進(jìn)而影響著橋梁拼接加寬的結(jié)構(gòu)受力，尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，新舊預(yù)應(yīng)力混凝土的變形對橋梁拼接施工具有重大的影響。
2.新舊橋梁拼接區(qū)域的構(gòu)造及施工技術(shù)直接影響著橋梁拼接區(qū)域的細(xì)部構(gòu)造和施工質(zhì)量。
3.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁拼接加寬的影響因素更為復(fù)雜，如新舊箱梁混凝土收縮、徐變差異、基礎(chǔ)沉降、拼接連接型式和拼接部位荷載作用等，因此結(jié)構(gòu)分析計(jì)算非常重要。
4.改擴(kuò)建設(shè)計(jì)應(yīng)為全過程動態(tài)設(shè)計(jì)，施工期間根據(jù)具體的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工方案作出必要的調(diào)整。
5.橋梁加寬的形式選擇與老路改擴(kuò)建期間的交通組織關(guān)系密切，橋梁加寬設(shè)計(jì)應(yīng)與施工期間的交通組織協(xié)調(diào)確定。
三、橋梁拼接加寬的型式
1.新舊橋梁的上、下部結(jié)構(gòu)均分離。這種加寬方式是新老結(jié)構(gòu)之間留工作縫，其特點(diǎn)是施工難度小，工程質(zhì)量容易控制，在活載作用下拼縫處會出現(xiàn)撓度差，不同步變形將會造成連接部位瀝青鋪裝層破壞形成縱向裂縫。
2.新舊橋梁的上、下部結(jié)構(gòu)均連接。這種加寬方式是加寬橋與原橋之間聯(lián)系成為整體，減小各種荷載作用下新老橋連接處產(chǎn)生過大的變形。但加寬橋基礎(chǔ)沉降大于老橋基礎(chǔ)沉降時，產(chǎn)生的附加內(nèi)力較大，將會使下部構(gòu)造中帽梁、系梁等連接處產(chǎn)生裂縫，上部構(gòu)造連接處也可能產(chǎn)生裂縫。
3.新舊橋梁的上部結(jié)構(gòu)連接、下部結(jié)構(gòu)分離。這種加寬方式是加寬橋與原橋的下部結(jié)構(gòu)相互不產(chǎn)生影響，僅上部構(gòu)造連接在一起，上部構(gòu)造連接對下部構(gòu)造產(chǎn)生的內(nèi)力影響很小。但新老橋下部的不均勻沉降將直接影響上部結(jié)構(gòu)拼接位置的受力，需采取措施減小新建結(jié)構(gòu)的沉降量。
四、勘測設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意的幾個問題
舊橋涵的利用最好采用單邊加寬的利用方式，一方面可使新建的部分整體性較好，另一方面在施工時可盡量減少對舊橋涵基礎(chǔ)的擾動，保證舊橋涵的正常使用。而新舊橋涵之間要做好沉降縫，避免新建部分的正常沉降影響舊橋部分。另外，對于在現(xiàn)場即可判定需要拆除重建的舊橋涵，也要做好詳細(xì)調(diào)查記錄，在重新設(shè)計(jì)時作為必須注意的問題來考慮。如舊橋涵的病害為不均勻沉降，則新建橋涵的基礎(chǔ)處理就要注意這方面的問題，避免重蹈覆轍。同時要注意新、舊部分之間的銜接要平順，以防止產(chǎn)生紊流，避免產(chǎn)生意想不到的沖刷危害。最后，施工的時候千萬注意避免對舊橋涵基礎(chǔ)的擾動，并盡量選擇旱季進(jìn)行基礎(chǔ)施工，防止水害。
