高速公路桥台（精选7篇）
高速公路桥台 篇1
山区高速公路桥梁,因受山区高速公路地形、地质复杂,变化频繁,横坡陡、岩溶、滑坡、不稳定斜坡、崩塌、陡岸、煤层等不良地质现象普遍存在的影响,具有集弯桥、斜桥、高墩、大跨于一身的结构特点。即在山区高速公路中,路线布设时平、纵、横三个方面都受到约束,使得山区高速公路中弯坡桥多、高墩大跨桥多、墩台形式多。在同一个项目中桥台型式可能有多种,桥台选型应坚持因地制宜、综合设计、具体情况具体分析的原则,从更安全、更经济、更环保的角度出发,以使桥台型式的设计更加安全经济合理。
1 桥台型式的选择
1.1 项目概况
盘县至兴义高速公路是贵州省“678网”高速公路网规划中七纵之一昭通至安龙高速的重要组成部分,是大西南南下出海的又一条大通道。项目起于水盘高速和沪昆高速交叉的海铺互通,终于汕昆高速兴义东互通,全线约88km。根据项目所处地形地貌及路线设计特点,该项目桥梁桥台型式复杂多样化。本文旨在通过两所具有代表性的特大桥桥台设计方案,探讨山区高速公路桥梁桥台选型的思路及方法。
1.2 桥台选型设计
1.2.1 背武甲大桥桥台选型
背武甲特大桥位于中低山地貌区,桥梁斜跨深切“V”型沟谷,盘县岸桥台位于背武甲村,兴义岸桥台位于中坡地村,桥梁斜跨背武甲沟谷,线路与沟谷交角为58°。上部采用30m、40m后张预应力混凝土T梁,先简支后连续—刚构。下部构造采用双柱式墩,钻孔桩基础和薄壁空心墩,承台钻孔桩基础;盘县侧左线桥台采用桩柱式台;右线桥台采用重力式U型台桩基础;兴义侧左、右线桥台采用重力式U型台扩大基础。
背武甲大桥左右线兴义侧桥台地质为二叠系下统茅口组,岩性主要为浅海相灰岩,灰黑色燧石灰岩,夹薄层燧石,中~块状。项目采用了重力式U型桥台扩大基础,这种桥台主要是靠自重来平衡台后土压力,桥台本身多由石砌、片石混凝土等圬工材料建造,并用就地浇筑的方法施工。背武甲大桥兴义侧土层为全风化岩层,地基承载力fao=2000k Pa。岩层性质好,土层单一且地质承载能力高。使用重力式U型桥台扩大基础,既满足了承载力要求,又节约了工程造价。
背武甲大桥左线盘县侧桥台地质属于二叠系龙潭组,一套海陆交替相含煤沉积,主要由灰岩、灰黑色砂质泥岩、泥质砂岩及褐灰色砂岩、灰色泥页岩组成,时含磷铁矿,在区内含煤主要有6层,单层厚度一般0.5~2.5m。背武甲大桥左线盘县侧桥台采用了桩柱式桥台。桩柱式桥台主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力,各种土壤地基都适宜,但是对台后填土高度有要求,一般填土高度大于5m就不再使用桩柱式桥台。背武甲大桥左线盘县侧桥台位于挖方段,存在多种土层且各土层承载能力相对较差,不适合使用重力式桥台。采用桩柱式桥台可以满足地基承载力要求,也避免了大量的基础开挖,减少了边坡防护工程。右线盘县侧桥台采用整体式桥台,即重力式桥台接桩基。盘县右侧桥台处纵横坡明显陡于左线,土层中存在煤层,且第一孔存在下穿路。设计时,为了保护下穿路,考虑纵横坡较陡的情况,采用了重力式桥台接桩基的型式。这种桥台具有整体性好,稳定性高,施工相对简单的优点。因为纵坡较陡,该桥台侧墙垂直可以直接接路基挡墙,从而有效防止挖方滑坡。另这种桥台可以直接接路肩墙或通过侧墙避免台前溜坡,不会对下穿路造成不利的影响。
1.2.2 司家寨大桥桥台选型
司家寨大桥位于贵州省盘县大山镇司家寨,桥梁处于大山互通范围内。桥址区地处构造剥蚀中山区,地形起伏大,海拔高程1730~1820m,相对高差50~90m。构造剥蚀作用强烈,山体走向受构造和岩性控制,峰脊与沟谷相间出现,沟深坡陡,植被发育一般,是较为典型的高原山地景观。盘县岸桥台位于斜坡中上部,兴义岸桥台位于半山缓斜坡地带。两岸桥台位置斜坡坡度均较缓,坡度8°~26°。上部构造为40m后张预应力混凝土T梁,先简支后连续—刚构、简支桥面连续。下部结构桥墩采用双柱式墩、空心墩,钻孔桩基础。起点侧盘县岸采用肋板式桥台,终点侧兴义岸采用板凳式桥台。
盘县岸斜坡上部覆盖层较薄,厚度一般0.7~3.8m,土层以下为厚度8~12m的全风化粉砂质泥岩,中、上部植被发育较好,以乔木和灌木为主,斜坡下部主要为耕地,以农作物为主。兴义岸斜坡覆盖层较厚,一般0.8~3.0m,下伏全风化粉砂质泥岩,厚度8~12m,植被发育较差,多以地被植物为主。司家寨大桥起终点侧桥台所处纵横坡坡度较平缓,且均处于填方路基段。桥位处存在煤层等不良地质,地基承载能力弱,可以采用肋板台、桩柱式台和板凳台。设计时根据填土高度起点侧采用肋板式桥台,终点侧可以采用桩柱式台或板凳台,因考虑土层性质,采用双排桩桥台的承载能力更强,稳定性更好。因此终点侧桥台选用板凳台能有效地抵抗台后填土造成的土压力,预防桥台滑移,提高桥台的整体稳定性。
2 山区高速公路常用桥台类型、特点及应用
桥台较常用的结构型式有重力式桥台、轻型桥台、组合式桥台和拱桥桥台等。
以上两个工程实例主要用到了重力式U台扩大基础,重力式U台桩基础、桩柱式桥台、肋板台、板凳台等(见图1)。每种桥台都有自己的优点、缺点和适用范围,在具体桥台选型时,要根据桥台所处地形、地质、地貌、纵横坡、填土高度等情况来选择适合的桥台型式。
2.1 重力式U形桥台扩大基础
重力式U型桥台主要由台帽、台身和刚性基础三部分组成,见图1(a)。这种桥台主要依靠桥台自重来平衡台后的土压力,并支承上部结构的主梁。用于填土高度在8~10m以下或者跨度稍大的桥梁。具有施工简单,取材方便的优点。缺点是桥台体积和自重较大,增加了对地基承载力的要求。在土层不好,地基承载力不足,土层变化较大的地方不宜使用。当桥台处于横坡较陡的地方时,也不宜采用U型桥台扩大基础的型式,因为采用此种桥台会造成桥梁一侧开挖较大,形成较高边坡,增加额外的无法预估的防护工程。在纵坡较陡的地方同样也不宜用U型桥台扩大基础的型式,因为这种桥台在设计时要考虑桥台的安全距离,基础不能托空等因素。在纵坡较陡的情况下,设计时往往为了保证桥台的安全距离,防止基础托空,将基础埋置的很深,从而增大了桥台的设计高度。这必然会导致桥台开挖量增加,边坡防护增高,施工难度增大,台背填土难以实现等一系列问题。
2.2 重力式U台桩基础
重力式U台桩基础,是重力式U台和桩基的结合,见图1(b)。和重力式U台扩大基础一样,这种桥台主要靠U台自重来平衡台后土压力。不同之处在于,这种桥台采用U台与桩基础之间设置承台的形式,具有整体性好,刚度大,抗倾覆能力强的优点。同时,因为桥台采用承台接桩基础的形式,设计时只要确保承台底面埋入地面以下,就可以避免采用扩大基础时,为确保基底埋置的安全距离而对山体进行大量开挖。但因为这种桥台的台身仍然采用圬工材料,因此其台身自重仍然比较大,对地质条件要求也相对较高。故在地质条件较好,桥梁纵横坡较陡的地方可以采用这种桥台型式。重力式U台桩基础设计的难点是重力式U台身与承台之间的联系。设计时可以将桥台台身与承台连接的1m范围高的侧墙及前墙用混凝土浇筑,承台与过渡部分之间用钢筋锚固,并将锚固钢筋与承台钢筋焊接。混凝土浇注结束后在过渡段混凝土顶面插放“石笋”,桥台台身采用片石混凝土材料以确保重力式U台与承台间的有效连接。此外,重力式U台扩大基础和重力式U台接桩基础两种桥台其上部都是采用重力式U台,桥台的两个侧墙之间填土容易积水,结冰后冻胀,使侧墙产生裂缝。所以在使用重力式U型台时,宜用渗水性较好的土夯填,并做好后台排水措施。
工程中,我们还会用到一种改进的整体式桥台—一字型桥台。这种桥台台身与桩基础之间仍然采用承台连接,前墙进行优化。前墙垂直设计并采用钢筋混凝土结构以减少圬工体积,从而降低桥台台身重量。一字型桥台具有重力式U台桩基础的优点,解决了承台与圬工台身之间的衔接问题,克服了台身自重大的缺点。故这种桥台在地基承载能力较弱,桥位处纵横坡较大,不宜设置前台溜坡的情况下均可使用。
2.3 轻型桥台
轻型桥台主要包括柱式桥台、肋板台和薄壁台,见图1(e)、图1(c),其中薄壁轻型桥台常用的有悬臂式、扶壁式、撑墙式及箱式等。轻型桥台均由钢筋混凝土材料建筑,其主要特点是利用结构自身的抗弯能力来减少圬工量,使桥台重量轻型化。钢筋混凝土薄壁桥台是由扶壁式挡墙和两侧的薄壁侧墙构成,因此具有挡土功能,同时因自重减轻而减少了对地基的压力,故适用于软弱地基,但具有构造和施工较复杂,钢筋用量多的缺点。柱式桥台和肋板式桥台属于埋置式轻型桥台,主要由台帽、钢筋混凝土台身、桩基组成。钢筋混凝土台身与桩基础之间采用承台连接。肋板式桥台台身采用钢筋混凝土代替圬工材料,桥台自重小,可以用在填土高度大,地基承载力不好的土层,而柱式桥台适用于填土不高的各种土层。埋置式桥台将台身埋在锥坡中,只露出台帽在外以安置支座及上部结构。这样桥台所受的土压力大为减少,桥台的体积也就相应的减少。受力特征上,竖向力由桩基承受,台后土压力一部分由桩基承受,另一部分由台前溜坡抵消。也正是柱式桥台和肋板式桥台设置了台前溜坡,会出现压缩河道,侵占路基等情况。尤其是在小跨径桥梁中,为了避免台前溜坡侵入河道或路基范围,往往会加大桥梁跨径,使得桥梁设计不太合理。肋板式桥台和柱式桥台都可以用在山区高速公路桥梁中,但是对河道和路基范围有要求的桥梁,一般不采用。
2.4 组合式桥台
组合式桥台是为了使桥台轻型化,桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力,而台后的土压力由其他结构来承受的桥台型式。常见的组合式桥台有过梁式、加筋土组合桥台、桥台与挡土墙组合和框架式组合桥台等形式。桥台与挡土墙组合桥台由轻型桥台支承上部结构,台后设挡墙承受土压力。这种桥台的台身与挡墙分离,上端做伸缩缝,具有受力明确,节省造价的优点。设计该种桥台时应考虑两个设计要点:一是重力式挡墙的设计,一是两种不同结构形式的基础之间的分离式处理。对于挡土墙的设计,需要进行抗倾覆和抗滑移性能验算,可以通过重力式挡土墙的土压力理论对挡土墙受力进行合理分析,从而设计出既经济合理又安全可靠的挡土墙。对于两种不同结构形式的基础之间的分离式处理,在设计阶段就应该考虑相应的施工顺序组织来确保分离式结构的安全可靠。因此除了在桥面分离部位设置伸缩缝外,还可以在下部结构施工顺序上加以控制。可先施工桥台后施工挡墙,待挡墙施工完成现有基坑回填压实后再进行轻型桥台桩基的施工。采用沥青玛蹄脂填料填塞台后挡墙与桥台盖梁之间的间隙,在挡墙顶部与路基衔接段设置搭板。组合式桥台可以用在各种山区高速公路桥梁中,设计时可以根据桥台位置处的具体情况选择合理的桥台组合型式。
3 桥台型式选择的原则及选型思路
3.1 桥台型式选择的原则
综上所述,山区高速公路桥梁桥台受山区地形地貌、路线设计及纵横坡的影响,其型式是复杂多样化的,设计时要根据具体情况具体对待的原则,选择合适的桥台型式,使桥梁方案更加合理化。
3.2 桥台选型思路
在设计之初,桥台设计选型首先要对桥梁地勘资料有准确的把握,掌握第一手地勘材料。并结合地形与桥梁平面的线位走向以及桥梁的横断面、纵断面坡度,根据桥台位置处地形、地貌、地质情况,拟定几个可行的桥台型式方案。最后再综合各种桥台型式的利弊及项目需要、经济指数确定最终的桥台型式。一般来说,在工程地质情况好,土层变化不大,地基承载力高,桥台处纵横坡平缓的情况下,可以采用重力式U型桥台扩大基础的型式。在纵横坡较陡的桥台处,桥台型式宜采用桩柱式桥台、U型台加桩基础型式及桩柱式桥台结合挡土墙的型式、一字型桥台等型式。需要注意的是这几种桥台型式均采用桩基桩,在进行桩基施工时需要注意对岩层进行判断,桩基础必须嵌入弱风化基岩层,且保证嵌岩深度,陡险处更应根据具体情况加大基础埋深或嵌岩深度。
4 设计体会
一般平原区的桥台型式基本上都适用于山区高速公路桥梁,只是由于山区高速公路桥梁受地形地质及路线的影响,结构形式复杂多样化,桥台型式也具有多样化的特点。在对桥台选型时,除了要考虑桥台的填土高度,地基承载力的情况,还应综合考虑桥梁纵坡、横坡的影响。要保证桥台基础的安全距离及嵌岩深度,避免出现过高的边坡防护,基础大开挖、基础脱空等问题出现。在山岭重丘区高速公路的桥台型式建议多采用重力式U台加桩基或者一字型桥台的型式,也可以结合具体情况进行多种型式的组合,以获得更经济、更耐久、更安全的桥台型式。在具体设计时,桥台型式的选择,要根据具体情况具体对待的原则,从更加安全、更加经济、更加环保的角度出发,选择合理的桥台型式,使得桥梁方案更加合理化。
参考文献
[1]廖朝华,等.公路桥涵设计手册——墩台与基础[M].2版.北京:人民交通出版社,2013.
[2]吴潇潇.山区桥梁桥台方案变更设计探讨[J].交通标准化,2008(4):131-134.
[3]黄淼,吴潇潇,李勇.山岭重丘区高速公路桥梁桥台型式的设计[J].交通标准化,2006(8):113-115.
[4]于剑雄,组合式及埋置式桥台设计应注意的问题[J].华东公路,1998(1):55-57.
[5]张坤.桥梁墩台的分类及构造特点简述[J].桥梁隧道,2006(7):66-67.
[6]中华人民共和国交通部.JTG D63-2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京:人民交通出版社,2007.
高速公路桥台 篇2
关键词：高速公路,加固,施工工艺
1 概述
广清高速公路广花路段建成通车已十多年了。由于车辆轴重的不断增加和车速的提高, 浆砌片石墙体在长期动荷载作用影响下, 砂浆体逐渐疏松而导致台身开裂、砌体后土体松散和帽梁出现裂缝等病害现象。为了保证该高速公路的长期运营安全, 我司受广东省高速公路有限公司广花分公司委托, 于2006年6月20日对其中四座桥涵进行了加固, 因设计不完善、多次台风等影响, 经过施工人员的共同努力, 本项目维修加固工程得以顺利完工。
2 地质情况简介
据本次钻探, K5+065机耕路通道桥 (右幅) 台背的填土填筑质量和压实程度较差, 欠固结, 钻进时有漏水现象, 局部漏水严重, K5+065机耕路通道桥个别地段见空隙, 因此, 钻探单位建议对该地段的台背填土采用水泥浆灌 (压) 注加固处理。据钻探资料, K5+065机耕路通道桥 (右幅) 的基底土质由粗砂组成, fak可取200 kPa。
3 桥台加固施工工艺
3.1 片石墙体砂浆勾缝施工工艺
(1) 对旧片石砌体墙 (包括侧墙) 表面进行全面清理, 将灰尘、杂质、油污等废物清理干净。
(2) 将旧灰缝勾除约50 mm以上, 松散的灰缝砂浆必须清理干净。
(3) 用水泥砂浆抹压, 捣实清理后缺失的灰缝, 达表面以下20 mm深凹缝。
(4) 水泥砂浆:采用水灰比1∶2～1∶2.5水泥砂浆, 塌落度宜小些。
(5) 可同时在适当位置设注浆排气用小孔。
恢复灰缝的工作需要清理一块就马上填实一块, 逐块进行, 以尽量减小对原墙体结构的扰动。
3.2 片石砌筑墙体小孔注浆施工工艺
(1) 钻孔:
拟采用电钻成孔, 孔位按设计图纸要求进行。
(2) 清孔:
将孔内灰尘、杂质清理干净, 并清洗。
(3) 注浆:
造孔及注浆时必须间隔跳孔进行, 且应逐孔进行。
(4) 插筋:
避免对墙体造成太大损伤, 在不需进行钢花管注浆的小孔位置注浆后, 将孔内清理干净, 按植筋工艺随即植入ϕ16钢筋。
3.3 片石墙体钢花管注浆施工工艺
(1) 孔位放样:根据设计图纸, 进行孔位放样。
(2) 钻机就位:钻机安装定位, 定位偏差不大于50 mm。
(3) 钻孔:钢花管注浆拟采用钻机成孔, 方向为与水平线向下呈5°角, 孔深为离墙背约10 cm, 孔位布置原则为在已有的小孔孔位上按间隔跳孔布置, 同时花管注浆孔也需按间隔跳孔方式分先后两批施工, 待第一批注浆完毕后才可以进行第二批造孔。具体孔位布置见图;钻第一批孔, 采用ϕ75金刚钻头, 方向为水平向下5°, 孔深离墙背面留10cm。
(4) 洗孔:当砌石砂浆已泥化失去强度或砌体灰缝被渗水污染严重时, 以低于0.5 MPa压力用水洗孔。
①注浆管采用外径ϕ50 mm×3.2 mm钢花管及注浆管, 注浆管直至孔底, 注浆段内按间距30 cm设置一组注浆孔, 钢花管上注浆孔孔径为Φ10 mm, 为梅花型设置。
②将底端封闭的注浆管下入孔内, 并尽量保证注浆管居中。
③用水泥化学浆封闭孔口与管壁间的空隙。
(5) 配制水泥浆液, 采用425#早强型普通硅酸盐水泥, 水灰比1∶1 (100 kg水中, 水占80 kg, LT活性丙稀酸脂占20 kg) 的双液浆, 7天强度不低于20 MPa, 宜先试注后调整确定。
(6) 注浆顺序先底层孔位, 再逐层向上注入。控制好流量和压力, 先小后大逐渐加大注浆压力, 并应在总的压力范围内视灌浆效果反应, 防止墙体表面松动随时调整。注浆压力范围宜控制在0.4 MPa～1.0 MPa之间, 其中接近砌体表面注浆压力宜小于0.6 MPa, 流量宜为1～5L/S, 通过注浆管注入。其中起始注浆压力较小, 终灌压力应根据现场确定, 要注意压力不能过大, 避免注浆对挡土墙体产生不利影响。
①连接安装好管路系统, 采上行式自流方法注浆, 注浆水泥用量由注浆压力与冒浆现象等进行控制, 具体操作如下:如压力达到终压标准, 经稳压3 min～5 min即可停止注浆;如周边出现冒浆现象即可暂时终止注浆, 等间歇一段时间 (3 h～4 h) 后再进行注浆, 如此反复至加固区浆液充填饱满。同时在注浆过程中须根据地层情况及注浆吸浆量对相应参数进行调整。
②注浆顺序先底层孔位, 再逐层向上注入。控制好流量和压力, 先小后大逐渐加大注浆压力, 并应在总的压力范围内视灌浆效果反应, 防止墙体表面松动随时调整。
③第一批完成后待砂浆硬化 (第一批孔注浆完成后, 开始第二批造孔时应从第一批的第一孔开始, 避免后一孔的造孔影响前一孔的注浆) 后, 进行第二批孔施工。
④每次注浆完毕后, 利用清水清洗注浆管内残留浆液, 以便下次顺利注浆。
(7) 第一批完成后待砂浆相当硬化后, 进行第二批孔施工。
(8) 注浆结束标准
①墙面砂浆缝冒出浆液或使砂浆缝隙张开;
②浆液沿注浆管壁冒出击裂封堵层;
③灌浆压力达到1.0 MPa;
④灌浆施工过程中严密监控挡土墙体的细小变化, 当发现漏浆、孔位串浆情况时即停止灌浆。
(9) 施工过程观测:注浆过程中, 需派专人负责片石墙体开裂情况以及墙体位移的变化情况的观测, 并配置一台经纬仪。
3.4 墙后土体注浆及土钉施工工艺及方法
(1) 准备:对需要进行土体加固的桥台, 在台身花管注浆结束水泥浆液终凝前。将钢花管及注浆管旋转拔出, 待先后二批完成后即可进行土体加固工作;
(2) 清扫孔:对桥台台身墙体进行注浆完成后将钢花管拔出, 对所有注浆孔位进行扫孔;
(3) 钻孔:在墙体加固原孔位上进行扫孔并向前钻穿墙体, 进入土体钻至预定深度。
(4) 钢花管制作:钢管采用Φ50×3.2 mm钢花管, 注浆段自孔口至孔底, 注浆段内按间距30 cm设置一组注浆孔, 注浆孔孔径为Φ10 mm, 为梅花型设置, 每隔1.5 m～2.0 m焊接一个对中支架。
(5) 插管:将准备好相应长度的钢花管及注浆管放入孔内。采用Φ50×3.2 mm缝管钢花管压力注浆锚杆, K5+065机耕路通道桥涵长度为l=4 m。
(6) 封口:用水泥化学浆或水泥浆封闭孔口与管外壁间的孔隙。
(7) 配制水泥浆液:土钉注浆用浆材为425#早强型普通硅酸盐水泥, 水灰比为1∶1。
(8) 注浆顺序和压力控制同墙体加固, 并应遵循“间隔孔注浆, 小量多次”注浆原则, 派专人观察, 防止注浆压力过大、破坏墙体, 路基或路面, 注浆压力控制砂土为0.4 MPa～1.5 MPa, 粘性土为0.6 MPa～1.5 MPa, 土钉注浆时要先做洗壁注浆, 封堵孔口后正式注浆, 钢花管锚杆采用间歇式注浆工艺, 要求孔口稳定压力宜为1.5 MPa。
(9) 注浆结束后, 留下钢花管, 拔出注浆管。
(10) 注浆结束标准
①墙面砂浆缝里冒出浆液或使砂浆缝隙张开;
②浆液沿注浆管壁冒出击裂封堵层;
③根据土性情况达到最高控制注浆压力;
④灌浆施工过程中严密监控挡土墙体、路基两侧和路面细小变化情况, 当发现漏浆、孔位串浆等情况时即停止灌浆。
(11) 施工过程观测:注浆过程中, 需派专人负责片石墙体开裂情况以及墙体位移的变化情况的观测, 并配置一台经纬仪。
3.5 墙体护面混凝土施工工艺
施工工艺流程:清洗墙面→涂界面剂→挂钢筋网→支模→配制C30混凝土→浇注混凝土。
(1) 经地质勘探, 如地基需要进行加固, 则先行进行地基加固后, 在进行墙面护面混凝土施工。
(2) 施工完第一批注浆土钉后, 认真刷去墙面浮浆、污垢, 用水清洗干净。
(3) 植筋:按植筋施工工艺在台帽及基础植入钢筋。钢筋外露端加弯钩与挂网焊接。
(4) 预埋钢花管的锚固及挂网的连结:在钢花管外露部分等距离焊接8根Φ16钢筋, 为竖向和横向各4根, 具体见施工图纸, 增加钢花管在钢筋混凝土中的锚固力。
(5) 绑扎钢筋:台身小孔注浆结束时, 已在小孔内预埋锚固钢筋作为结合面的剪力钉, 外露端加弯钩与挂网焊接。按设计要求配制钢筋, Ф16@150 mm, 并帮扎成钢筋网架形式。
(6) 安装模板:需配制钢模板、角模、对拉螺栓、斜撑及脱模剂等。
①固定螺栓:螺栓采用对拉螺栓, 直径为Ф8 mm～Ф10 mm, 长约60 cm～70 cm, 将对拉螺栓一端植入片石墙体内, 按植筋工艺进行施工, 植入深度为20 cm, 按横向和竖向1.0 m～1.5 m间距布置, 根据钢筋和预埋件的位置调整。螺栓无丝槽部分长度应小于20 cm～25 cm。
②安装角模板:先安装角模板 (前墙与侧墙转角处) , 并用8#铅丝将其与钢筋网临时固定;
③安装外侧模板:在模板对应对拉螺栓位置钻孔, 将钢模板按由下向上, 由一侧至另一侧的顺序安装, 按钻孔套入对拉螺栓, 按浇注混凝土面层的厚度要求, 模板外侧采用螺帽固定。模板间应连接严密、牢固, 防止错台和漏浆。顶部模板上端应开约Ф20 cm孔。
④调整模板:检测模板的平整度, 通过进一步调整对拉螺栓, 使模板的平整度和平直度符合质量控制标准。
⑤安装钢大模板与角模的连接螺栓和角模固定螺栓。
(7) 浇筑混凝土:浇筑C30自流式混凝土, 采用压力管道通过顶部预留孔注入, 采用模板外振捣方法等有效措施保证混凝土的密实性。
3.6 植筋施工工艺
植筋的施工工艺流程如下:
植筋孔定位→ (搭建必要的施工平台) →钻孔→扫孔→注入锚固胶→植入钢筋→封口。
①首先在现场根据植筋部位情况, 搭建施工工作平台。
②按图纸设计要求, 在相应位置定出植筋孔孔位, 应尽量避开原钢筋砼内钢筋。如遇砼中钢筋或其他无法钻孔的障碍, 则将孔位稍作移动。
③采用冲击钻在定好的孔位上按要求角度钻孔, 钻孔直径根据设计要求, 根据设计要求钻孔。钻孔时, 钻头应垂直于工作面, 钻入时不得晃动过大, 造成倾斜或偏离设计位置。
④清理已钻好的植筋孔, 可先用吹风筒或高压空气将孔内粉尘吹出, 再用毛刷清孔, 必要时可用化学液进行清洗, 反复操作, 直至孔底无积灰, 清孔不得用水, 孔内若有水应清除。
⑤用人工将配好的锚固结构胶塞入已清好的孔中, 塞胶时应从里向外, 从孔底开始塞, 塞胶时须用振捣棒将塞入的胶捣实。
⑥将需植入的钢筋插入部分用钢刷清刷干净。
⑦粘结胶注入后, 应立即插入钢筋, 将已清洗干净的钢筋小心按顺时针方向慢慢地边转边插直至孔底, 使粘结胶部分溢出, 刮去表面多余粘接胶, 要求一次插入。全部植筋过程所耗时间应小于粘结胶初凝时间。否则应清除粘结胶, 重新进行清孔等工序。
⑧插入钢筋后, 应保持钢筋不受外力作用, 直至粘结胶硬化。静置时间应按粘结胶产品说明书规定。硬化后, 方可进行检验和投入使用。
⑨插入钢筋到设计深度后, 将孔口溢出的胶回收, 并用胶把孔口部分添满封闭。
3.7 排水孔施工工艺
在台身及侧墙适当位置钻孔作为台后泄水排水孔, 孔位待现场指定。
(1) 在台身及侧墙墙体适当位置钻孔, 钻穿土体即可, 孔径为Ф12mm～Ф14 mm。
(2) 在钻孔内插入Ф8mm～Ф10 mm的PVC管或钢管作为泄水排水孔。
通过钻孔时抽芯可检测注浆效果。
3.8 旧锥坡重做施工
(1) 拆除旧锥坡表面片石铺砌, 整理原锥坡表面土体, 拍打实, 重新做护坡。锥形护坡加固形式见图10。
(2) 先拆除旧锥坡表面片石砌筑片石, 并修整坡面;
(3) 破面上铺设10 cm厚的碎、砾石垫层至坡底;
(4) 砌筑砂浆片石, 坡面为30 cm厚, 坡脚基础为50 cm厚。
3.9 帽梁裂缝灌浆施工工艺
裂缝灌浆施工工艺流程图:
搭设施工工作平台→确认灌浆裂缝→构件裂缝混凝土表面处理→调配灌浆嘴底座粘结剂→粘贴灌浆嘴→封闭裂缝表面→密封效果检查→配制灌浆材料→灌浆→结束封口→效果检验→清除灌浆嘴→表面复原
施工程序及方法:
(1) 搭设施工平台。用脚手架等搭设施工平台, 确保施工平台稳固、安全、实用。
(2) 裂缝的检查及标注。裂缝灌浆前, 必须查清裂缝发生的部位及裂缝宽度、长度、深度和贯穿情况, 并了解裂缝含水及渗漏情况, 并做好记录和标志, 以便做好各项准备工作。
(3) 裂缝清理及表面处理。对需处理的裂缝, 将裂缝表面两侧3 cm～4 cm范围内的灰尘、浮浆用手铲、铁锤、钢刷、毛刷依次处理干净, 视情况, 用吹风机把裂缝中的杂质吹去, 如遇裂缝部位不够干燥, 采用喷灯烘干, 将构件表面整平, 凿除突出部分, 然后清除裂缝周围的污渍, 清洗时注意不要将裂缝堵塞。如有必要, 视情况沿裂缝开“V”型槽, 同样要清理干净“V”型槽至无浮尘、无松动颗粒和无污渍。
(4) 标定灌浆点位。用钢卷尺沿裂缝走向测量并标定灌浆点位, 根据裂缝走向、缝宽等具体情况, 确定灌浆点位间距为15 cm～40 cm。
(5) 埋设灌浆嘴。根据裂缝宽度、大小、长度埋设灌浆嘴, 间距一般为15 cm～40 cm, 宽缝疏布置、微细缝密布置, 深缝宜密布置, 浅缝宜疏布置, 在裂缝交叉处、较宽处、端部及裂缝贯穿处应布置, 采用无损贴嘴法对准且骑缝粘贴在预定位置, 并用粘结剂固定灌浆嘴。灌浆嘴必须对准缝隙保证导流畅通, 灌浆嘴应粘贴牢靠。同时把灌浆嘴底盘四周封闭。一条裂缝上必须设有进浆嘴、排气嘴、出浆嘴。
(6) 裂缝封闭。封缝表面封闭是为防止浆液外漏, 保证灌浆压力, 使浆液在压力作用下能渗入裂缝深部, 以保证灌浆质量。为使混凝土缝隙完全充满浆液, 并保持压力, 同时又保证浆液不大量外渗, 必须对已处理过的裂缝表面 (除孔眼及灌胶底座外) 用环氧浆基液沿裂缝走向从上而下或从一端到另一端均匀涂刷, 先沿缝两侧约50 mm清洗, 用环氧基液沿缝走向骑缝均匀涂刷, 然后用高分子改性化学胶泥封闭。注意避免出现气泡, 封缝是灌浆成功的关键, 裂缝封闭工序应细心。
(7) 检查封缝效果。裂缝封闭后养护一段时间且待封缝胶泥有一定强度后, 进行压气试漏, 检查封缝和灌胶底座密闭效果, 漏气处应予修补密封至不漏为止。
(8) 配制浆液。化学灌浆材料为双组份材料, 先配制好主剂和固化剂, 按照不同浆材的配比配制浆液, 浆液一次配制数量, 根据每次灌浆施工估算用浆量, 据此估算需配制的浆液量, 应根据凝固时间及进浆速度确定。
(9) 灌浆。待封缝胶泥固化并有一定强度后, 将浆液用手动灌浆泵从灌浆嘴灌入裂缝中。灌浆是整个化学灌浆处理裂缝的中心环节, 须待一切准备工作完成后再进行。灌浆操作程序如下:
①灌浆前对整个灌浆系统进行全面检查, 在灌浆机具运转正常, 管路畅通情况下, 方可灌浆。
②灌浆时应采取由里到外、从下至上, 或裂缝一端至另一端, 或从两头向中间逐步封闭, 直到下一个排气嘴出浆时立即关闭灌浆泵的转芯阀, 以保证浆液充满裂缝。
③灌浆时将调好的主剂和固化剂两种浆材, 按一定比例混合后用灌浆机注入灌浆嘴, 灌浆时遵循少量多次的原则, 灌浆压力初始用0.2 MPa, 应由小至大逐渐增加, 不宜骤然加压, 压力控制在0.3 MPa～0.5 MPa, 注意保压、稳压和充填饱满, 有的细微裂缝灌浆压力可适当增大, 达到规定压力后稳压, 保证浆液的渗透和灌浆效果。
④灌浆结束标志为吸浆率小于0.1 L/min, 再恒压5 min～10 min方可结束灌浆。
⑤灌浆压力、灌浆量情况, 在灌浆压力原则上先小后大, 逐步加压, 灌浆量以起压情况控制。
⑥根据灌浆压力、灌浆量情况, 在灌浆过程中适当调整灌浆参数、改变浆液稀稠程度及类型。
⑦灌浆结束后, 立即拆除管道并清洗干净。密切观测进浆的速度和进浆量, 直至整条裂缝都充满浆液为止。
(10) 封口结束。待浆液完全固化硬结后, 拆下灌浆嘴, 用胶泥或水泥浆液将灌浆嘴处封口抹平;
(11) 效果检查。灌浆结束后, 检查补强质量和效果, 发现缺陷及时进行灌浆补救, 确保工程质量。
(12) 复原。灌浆结束后, 应恢复结构表面原貌。
4 结束语
高速公路桥台 篇3
桥台在使用过程中,由于设计考虑不周、台后高填土、地基承载力不足等,常常出现裂缝、沉陷、倾斜、空洞、剥落等病害,影响桥梁正常使用。
由于台背填土的沉降导致桥台开裂以及桥头跳车是一种常见的病害,主要的原因包括:台背填料一般采用渗透性材料,存在着多孔隙,加上施工时受作业面的影响,压实机具不能靠近,台背填土的压实质量难达到规范要求,随着时间的推移,不可避免沉降;桥台与填土两者间力学参数不同,桥台刚度较大而变形较小,而填土变形较大。
1 病害现象总结与成因分析
国道322线邕宾段路位于广西壮族自治区内南宁—宾阳段,作者所在的单位负责管理和维护其中的南宁路段,该路段的五塘—宾阳段为山岭重丘区,土质多为高液限土,本文所讨论的桥梁即位于该段内。出现病害的桥台结构形式均采用现浇C15混凝土埋置式肋形桥台,现浇C25铪系梁,现浇15号片石混凝土基础,台后填土一般采用黏性土,整体填筑。肋形埋置式的台身是由两块后倾式的肋板与顶面帽梁连接而成。台高在10 m及10 m以上者须设置横向系梁。帽梁、系梁和耳墙均需配置钢筋。埋置式桥台是将台身埋在锥形护坡中,这样,桥台所受的土压力大为减小,桥台的体积也就得到相应减小。但是由于台前护坡是用片石作表面防护的一种永久性设施,存在着被洪水冲毁而使台身裸露的可能。故设计时必须进行强度和稳定性计算。
该路段内共有此类型桥梁5座,自1993年8月竣工通车后才经过短短10年的运营,就出现了肋形桥台间和桥台后填土下陷,多处桥台出现水平裂缝,桥头跳车现象严重。
以其中位于K747+743的病害较严重的平埔中桥为例。
根据现场勘测和调查,发现如下病害:
1)(南)宾阳端桥台混凝土肋形台身:桥台台前护坡整体均匀下坠约0.5 m,左侧台身正面在混凝土帽梁以下0.4 m处有明显裂缝,缝宽0 mm～2 mm,长度为40 cm方向为由内向外呈水平贯穿状;右侧台身在混凝土帽梁以下0.55 m处,正面有宽度小于1 mm,长80 cm(贯穿)的水平裂缝,内侧面有宽0 mm～1 mm,长140 cm(贯穿)的水平裂缝,外侧面有宽0 mm～0.5 mm,长40 cm的水平裂缝。同时,右侧台身的裂缝在角隅交界处有混凝土块崩落。由于裂缝较宽,原有受力面积已减小,可以粗略估算到受力面积约为原有面积的70%左右,受力面应力情况则相应增加40%左右,病害程度比较严重。
2)(北)南宁端桥台台前护坡下沉0.4 m～0.6 m,桥混凝土肋形台身上部外露高度约0.4 m;护坡局部变形、损毁,同时有大量杂草生长。
3)桥头路面衔接处有跳车现象,路面沉陷较严重。雨后,从台前护坡处观察,发现有雨水从桥头沉陷处渗透到下部。
根据我单位技术人员观察分析,初步判断病害产生的主要原因可能有以下几点:
1)局部桥台地基土承载力不足、地基土扰动;
2)桥台及其基础结构的整体性差;
3)缺少桥头搭板,使桥台填土受力不均匀,进一步加剧了土体对肋形桥台的作用力。
在以上3个原因的共同作用下,土体对肋形台身造成了挤压,从而使刚性的肋形台身在过度变形的情况下产生了裂缝并逐渐发展。
2 病害处理与加固
1)把桥头两端台背高液限填土进行换土处理。做法为:把台背处沿路线方向长8 m,宽12 m,深4 m范围内的路面层及路基土挖除;路基换填选用片石和砂砾,施工时片石分层手摆码实,灌注砂砾,逐层夯实填筑;桥头路面结构为(从上而下)5 cm沥青碎石+65 cm沥青贯入式。
2)增加厚30 cm C25混凝土桥头搭板(因受到工期限制,本维修工程中对浇筑搭板加入早强剂),搭板上重新铺筑沥青混凝土路面。
3)肋形台身采用包夹钢板方式进行处理,这是本维修方案的一个重点。桥台混凝土肋形台身出现裂缝的部位,用厚30 mm的钢板包夹,用膨胀螺丝固定,两片钢板之间以螺纹钢焊接起来,使之与结构物形成整体,从而取得提高构件的抗弯、抗剪能力以及减少裂缝扩展的效果。之所以采用30 mm钢板,是考虑到开裂肋形台身部分的受力面积已减少,抗剪能力亦大大减小,采用较厚的钢板,能够增加该部位的抗剪能力。一般情况下,设计钢板长度时,应将钢板的两端延伸到低应力区,以减少钢板锚固端的粘结应力集中,防止部位构件出现裂缝现象的发生。考虑到所用钢板厚达3 cm,采用膨胀螺丝固定与焊接连接工艺,且肋板内无钢筋,故不对裂缝进行灌注环氧树脂技术处理,钢板与桥台之间亦不需要进行粘贴处理。
4)台背换填片石后把台前护坡已损坏部分拆除,重新砌筑。
5)为了保证行车安全,施工时该桥梁所在路段封闭交通,车辆改走其他路线。施工交通安全标志按规定布设,并在省一级新闻刊物上发布维修及改道通告。
维修所产生的主要工程量为:
1)凿除路面混凝土70.4 m3,7.5号浆砌片石护坡14.4 m3,回填片石、砂砾547.8 m3 (实方),60 cm×80 cm盲沟24 m/4条,搭板及枕梁C25混凝土35.64 m3,搭板及枕梁钢筋2.488 t,包夹钢板1.685 t,厚65 cm的沥青贯入式基层176 m2,厚5 cm的沥青路面面层176 m2。
2)路口改道工程量为:长度45 m,人工挖土方63 m3;厚20 cm级配碎石202.5 m2;片石回填54.45 m3。
3)工期:14 d(受“五·一”黄金周重要节日影响)。
3 处理效果回访与观测
1)桥台路面稳定,路面重新进行了加铺后,仅在最初2个月有轻微的下沉现象,随后没有发生新的沉降,估计是新路面经重车进一步重压产生的进一步压实现象,属于正常情况。对该新沉降进行沥青罩面处理后,路面稳定,行车平顺。
2)桥台护坡未再发生大的沉降,同步进行沉降观测及监控,没有发现异常情况,桥台基本稳定,沉降量均小于3 mm,桥台的裂缝加固后得到控制,没有明显扩展。由此可见,换填台背填土及重筑桥头搭板后,整体受力均匀,土体内部压力减小,使沉降减缓。说明该加固处理方案可靠,施工质量能够满足设计要求,达到了预期的加固目的,满足当前桥梁通行需要。
3)加固构件未改变原桥台结构形状及受力特点。由于整个加固构件是在桥台一定范围内进行的,对其他部分没有影响,保持了原桥台结构受力状态和大致形状,用于加固的钢板外形尺寸不大,不影响桥台整体外观。
4 结语
桥台基础经处理后12个月,沉降观测宾阳端桥台最大工后沉降2.5 mm,南宁端桥台最大工后沉降3 mm,运营2年多至今沉降基本稳定,表明桥台基础的处理效果是有效的,对今后碰到类似的问题起到一定的借鉴及参考作用。
本加固方法由于需要对整个台背土进行处理,因此必须封闭交通,由其他线路承担原有交通量。若在交通量极大的干线公路上或没有其他替代线路时,则本方法可能不适用,这是本处理方案的一个不足之处。
摘要：在总结国道322线邕宾段二级公路上同类型桥梁桥台普遍出现的病害基础上,分析了病害产生的具体原因,并提出了合理的处理加固方案,经过观察证明,所采用的处治方案取得了较好的效果,基本解决了存在的问题。
关键词：二级公路,桥台病害,处理加固,观察总结
参考文献
[1]李苫娟.浅谈软土桥台病害的分析与评价[J].山西建筑,2007,33(25):339-340.
[2]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].
轻型桥台设计问题探讨 篇4
1 关于轻台斜度的问题
以往的设计轻台斜度不大于45°,但在实际工程中,有个别轻台斜度大些,产生了扭转,使桥台整体变形,导致结构破坏。本规范规定斜度不大于15°。笔者理解,不大于15°的轻台是针对跨径13m而言,小于13m的斜度可大些。但大多少合适,根据斜度产生的扭转情况看。见图1。
图中ê段在台后土压力的作用下,对全桥产生扭矩。如桥宽较小,斜度大很容易出现结构变形。
对13m跨径:
从以上可确定关于斜度和跨径的关系,理解规范规定的是最大跨径13m的斜度。跨径小斜度可取大些,如孔数增加斜度可减少一些。
2 关于孔数和桥长的问题
规范规定桥全长不大于20m,不能多于3孔。按单孔跨径不大于13m,做2孔桥只能是小于等于10m,3孔桥为6m以下。由于轻台结构是四铰框架体系,孔数多,整体结构不稳定,所以按规范执行。轻台结构在设计中应控制在3孔之内,但考虑斜度因素,做多孔桥设计,斜度应比单孔小5°为宜。
3 关于支撑条件
上下部之间支撑条件,轻台小桥上部一般为板式结构,支座设置规范没有明确,但从桥梁使用的角度看,设置支座对桥的使用寿命会增长,在板端由于外荷产生转角,板和桥台之间没有支座会阻止变形,会使板或桥台产生局部破坏,笔者建议在设计中设置支座,一般采用h=21mm就可以。下部支撑条件,支撑梁规范规定间距为2～3m,怎样选取可以这样理解:跨径大,斜度大,可用2m间距,例如10m跨径轻台,斜度20°时用2m;正桥可用2.5m,其他跨径支承梁的间距可按此思路设置。对于支撑梁的钢筋布置,建议最好伸入桥台以保证支承梁和桥台结合牢固。斜桥的斜端都要做成混凝土支撑板。
4 其他措施
轻台为四铰框架结构,上部板一定要用锚栓和桥台锚死,这样上部板和支承梁和桥台就形成了框架结构。对于抗震要求板搭入墩台长度为70+1/2×L的规定,由于上部做了锚固,可不受此条的约束,一般板搭入桥台长度为40cm,即支座中心至背墙为20cm。板和背墙间用沥青木板和沥青麻絮填充。一般轻台小桥不做伸缩装置。
支承梁的埋置深度不足冰冻要求,下边要放砂垫层,以防冰冻隆起导致破坏。
5 关于薄壁台的选用
有时桥址地基承载不足,不能做轻台基础,可选用薄壁台。但此时要注意,桩基只是解决承载能力问题,其配筋属构造配筋,不能抵抗弯矩,支承梁一定要加上。斜度和孔数也要按浅基台情况处理。一般情况尽量少用薄壁台,可加双层基础换砂和小跨径时用整体式基础,施工简单,也比较经济。做薄壁台时也要注意八字墙或锥坡围墙的地质承载能力问题。
6 轻台的计算
对于轻型桥台的计算就本身强度进行二种验算,一是把轻台当成竖梁,二是轻台的平面弯曲。
6.1 竖梁计算
轻型桥台当成竖梁验算最不利的情况是桥上无车,台后布载,这样汽车和土压力的作用对桥台产生的弯矩最大。由于上边有上部支撑,下边有支撑梁,桥台就形成了一个竖梁。(见图2)
竖梁的计算跨径为上部板h1/2和支撑梁作用中心。计算出(1)和(2)处的土压力,然后对轻台进行计算。
由材料力学知:
从(1)、(3)式比较,(3)的应力比(1)小,小了N/A,就是说偏心受压要比受弯安全得多。
计算弯矩时先要确定弯矩最大位置hM。求图中的hM按下式计算
计算出hM截面积弯矩,求偏心,e=M/N,然后按规范公式计算
Φ为受压构件弯曲系数。
此时e要大于0.6S,但由于轻台是四铰框架结构,没有倾覆稳定的问题,可不受此限制,对于上部自重产生的弯矩,计算中可以考虑。计算Υ值时,上边按铰下边按固定处理。
6.2 轻台平面弯曲计算
对于轻台面弯曲计算首先要计算系数,然后进行判断。
αL<1.2刚性短梁
1.2<αL<4有限长梁
αL>4无限长梁
其中,L为桥台长度。
若是刚性短梁,则不必按平面弯曲计算,有限长梁则按下式进行计算
其中自由项四个函数称为克雷洛夫函数,可直接用公式计算,不必再查表。
7 结语
重力式桥台施工技术分析 篇5
某简支梁桥的U形重力式桥台, 平面尺寸为29.8m×28.4m, 厚度为5m, 采用C30混凝土, 共3657.7m3, 属于大体积混凝土结构。选择确定的施工程序为:施工准备→定位放线→基坑开挖、清理→垫层混凝土→钢筋骨架绑扎→模板安装→混凝土浇筑→养护→桥台附属结构施工。施工中依据大体积混凝土的特性, 进行了严格的施工控制。从施工的结果来看, 取得了很好的效果。
2 施工方法
2.1 施工准备
为了满足施工的基本条件, 在施工准备阶段完成交通便道畅通;清除杂物, 场地平整, 场地面积满足桥台放样要求;施工用水、动力电源到位;履带式挖掘机、混凝土运输搅拌车、混凝土输送泵、振捣器等机械设备进场整修完毕, 设备运转正常;施工队伍进驻现场, 机构组建完善;满足施工进度要求的工程材料已完备。
2.2 定位放线
测定桥台的中心桩, 每个桥台各设一组十字控制桩, 用以控制纵轴和横轴。施工中各种桩位控制点都应标注清楚。测定桥台的横、纵轴中心线, 并埋设不少于两个控制桩保留至施工结束。按测量中心线放出开挖边线及基底界线, 根据现场土质和桥台的实际埋深确定开挖基坑的边坡, 边坡坡度确为1∶0.33, 计算和放样出基坑开挖的上口尺寸。
2.3 基坑开挖、清理
基坑使用人工配合挖掘机开挖。在地面上按照测量放样的尺寸边线, 以1∶0.33的边坡坡度机械分层开挖。开挖过程中, 在基础范围以外, 沿四周设置0.5m×0.5m临时排水沟, 四个角处设置0.8m×0.8m的集水坑, 坑底中心和排水沟引向集水坑的坡度为0.1%~0.2%, 若有积水及时用水泵排除, 以确保坑底无水。实行跟踪测量, 严格控制开挖的位置尺寸和坑底标高, 当达到设计标高以上20cm~30cm时, 采用人工开挖、修整, 以防止超挖。
2.4 垫层混凝土
基底验收合格后, 进行垫层混凝土施工。垫层混凝土标号C15, 厚度15cm, 抹平养护。待垫层混凝土达到一定强度后 (大于5MPa) , 放出桥台边缘线 (弹墨线) , 在适当位置预埋钢筋头, 以便下一步支撑模板加固之用。
2.5 钢筋骨架绑扎
钢筋必须使用有出厂质量证书, 并且复试合格的产品, 钢筋表面油渍、油漆、鳞漆、泥浆等污物清除干净, 平直无局部弯折, 有损伤、锈蚀严重剔除不用。
钢筋加工前, 对弯曲钢筋调直处理, 当采用冷拉法进行调直时, 其冷拉率控制在:Ⅰ级钢筋≤2%, Ⅱ级钢筋≤1%。钢筋无裂纹, 断伤和刻痕。然后按照配筋施工图, 对钢筋加工, 加工成型的钢筋形状尺寸、钢筋直径、钢号等符合设计要求。
钢筋绑扎前, 作好测量工作, 正确放样, 在下层混凝土上用墨线弹出结构尺寸。钢筋的交叉点应采用铁丝扎牢, 必要时亦可用点焊焊牢。钢筋纵向连接, 采用绑扎或焊接, 接头与弯曲处的距离不小于10倍的钢筋直径, 也不宜位于构件的最大弯矩处。在钢筋与模板之间设置垫块, 垫块与钢筋扎紧, 并互相错开。钢筋焊接方法为闪光对焊或电弧焊, 在焊接时注意在受力钢筋之间的接头应互相错开, 在焊接接头中心至长度为钢筋直径的35倍且不小于500mm区段内不能有2个接头, 有接头钢筋的截面积占受力钢筋总面积的百分率要≤50%。
钢筋的位置准确, 牢固、不偏位。钢筋安装时使用特制的钢筋支架支撑, 支架支撑在下层钢筋上, 不得直接支设在模板上, 安装好的钢筋有足够的刚度和稳定性, 使钢筋位置在灌注混凝土时不致变动。钢筋制作绑扎严格按图纸和规范 (JTJ041-2000) 和 (DBJ01-46-2001) 要求进行。
2.6 模板安装
桥台模板采用多层板拼装, 多层板的厚度为15mm, 模板与竖向支撑之间10cm×10cm厚的方木, 中心间距平均为20cm布设;竖向支撑采用10#槽钢, 中心间距60cm步设;用直径为20mm的对拉螺栓将模板固定。模板接缝采用密封海绵条, 模板拼装前刷脱模剂。模板安装要求接缝紧密不漏浆, 内侧光滑平整, 直顺度满足要求。模板安装完毕后, 对其平面位置, 顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查, 验收合格后, 方能浇筑混凝土。
2.7 混凝土施工
重力式桥台属于大体积混凝土结构, 通过大体积混凝土配合比、水泥水化热试验, 保证温控效果, 控制温度裂缝的产生。桥台混凝土温度控制标准:混凝土的上下层温差应不超过20℃, 混凝土内表温差应不超过2℃, 混凝土降温速率不超过2℃/d。
选用水化热低的粉煤灰硅酸盐水泥, 掺入高性能缓凝减水剂, 延缓混凝土的初凝时间。得出混凝土的性能指标要求混, 凝土抗压强28d强度大于设计标号C30, 弹性模量 (28d) E>3.25×10MPa, 坍落度l6cm~1 8 cm, 含气量<3.5%。
水泥提前6d入罐, 延长水泥的存放时间, 降低水泥的拌和温度;预冷集料, 堆高骨料, 堆放时间为5d以上, 避免骨料在日照下温度回升;采用地下水拌和混凝土;加快混凝土运输和人仓速度, 减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升;选择低温时段浇筑, 混凝土浇筑尽量安排在夜间或阴天施工。
混凝运送土须与施工进度相适应, 以保证从搅拌混凝土到灌注混凝土的时间, 不得超过混凝土初凝时间。混凝土到达现场后, 检查混凝土的和易性和坍落度, 坍落度控制在16cm~18cm之间, 混凝土采用泵车入模浇筑。桥台混凝土浇筑时, 竖向分两次浇筑, 每次浇注高度为2.5m, 第二次浇筑剩余2.5m。水平分层浇筑, 每层铺筑厚度不超过30cm, 并始终保持由一侧向另一侧方向浇筑, 且下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。使用插入式振捣器, 振捣移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍, 与侧模应保持5cm~10cm的距离, 插入下层混凝土5cm~10cm。混凝土内埋设冷却水管通水冷却, 压泵压水进人冷却水管, 每根冷却水管的通水流量为16~20L/min, 确保降温效果。混凝土浇筑一层即通水冷却一层, 冷却水管内通水时间14h左右, 内外温差小于25℃。在通水冷却完毕后, 采用同标号的水泥净浆压人冷却管内。
2.8 混凝土表面蓄水、保温养护
为使混凝土表面缓慢降温, 确保混凝土内表温差控制在设计范围内, 混凝土终凝后顶面开始蓄水养生, 水深不小于10cm, 下层蓄水养护时间2d~3d, 上层蓄水养护时间4d~5d。桥台顶面蓄水养护完毕后, 覆盖塑料薄膜保湿并加盖双层土工布或双层草袋保温养护, 养护时间不少于20d。桥台周边模板拆除后, 混凝土表面贴塑料薄膜然后回填土进行保湿和保温养护。
3 结语
本桥梁工程的重力式桥台, 按照上述施工程序、施工方法和控制措施进行施工, 施工质量得到了有效的保障。桥台混凝土结构尺寸准确, 无裂缝出现, 并且达到了一次性验收合格的标准。尤其是通过对大体积混凝土的材料选用、施工配合比设计、混凝土拌合与浇注、内部通水冷却、保湿保温养护等措施降低混凝土内外温差, 从而有效地防止了裂缝的产生。
摘要：重力式桥台属于大体积混凝土结构, 选择合理的施工程序和施工方法进行施工, 能够保证桥台结构尺寸;采取科学的施工控制措施, 可以有效防止大体积混凝土裂缝的产生。
轻型薄壁桥台裂缝通病防控综述 篇6
薄壁桥台由于造型美观、施工便捷、圬工量省、造价较低等优点被各类公路中小桥广泛采用。
随着高等级公路的发展和车道数的增加, 薄壁台宽度相应增宽, 斜交角度大的桥台更甚, 薄壁台宽高比达到好几倍。工程实践中随着薄壁台结构尺寸和宽高比的增大, 其裂缝问题也相对突出, 尤其在干旱及温差大的地区较易出现竖向裂缝[2], 成为一种混凝土质量通病, 直接影响到台身外观、质量评定及耐久性, 严重者威胁结构安全。因此, 采取有效的防控措施遏制薄壁台裂缝成为当前桥梁混凝土质量通病治理的的重要任务之一。
文献[3]指出, 薄壁台大部分裂缝是由温度应力和砼收缩等非荷载因素引起的。主要探讨非荷载因素裂缝成因及防控措施。
1 薄壁台裂缝通病产生原因
1.1 设计原因
1.1.1 配筋不尽合理
桥台竖向钢筋是按受力配筋, 而水平钢筋则是按分布构造钢筋设置的。设计中水平筋配筋不足, 不能有效提高台身砼抗拉强度, 是竖向裂缝产生的主要原因之一。
1.1.2 分段宽度大
沉降缝、伸缩缝设置少、宽高比大, 导致台身体内拉应力过大而开裂。
1.2 材料原因
1.2.1 水泥
水泥用量大、水泥水化热过高, 台身内部混凝土温度升高产生显著的体积膨胀, 台身外表部随大气温度降低导致收缩产生较大的约束应力, 当应力超高当时混凝土抗拉强度时便产生温差裂缝;水灰比过大则使混凝土收缩系数增大导致收缩裂缝。
1.2.2 集料
砂中含泥量偏高或砂偏细会增大混凝土收缩系数、降低强度, 引起台身收缩裂缝。
1.3 施工原因
施工工艺流程掌握不好, 如振捣不密实、高温时段施工、台身施工与承台施工时间间隔过长、钢筋保护层偏差过大等均会成为薄壁台裂缝的诱因。
1.4 养护原因
养护不及时, 混凝土失水是造成薄壁台裂缝的重要因素。
1.5 环境原因
外界气温、湿度变化对混凝土质量有着不容忽视的影响, 掌握好薄壁台施工的环境温度对减少温差裂缝有着重要意义。
2 薄壁台裂缝防控对策
2.1 针对性设计
2.1.1 降低台身分段宽度
首先, 通过增设沉降缝、伸缩缝的方法分散降低台身分段宽度, 最好将宽高比降至2以下, 最大限度地分散降低台身拉应力。
其次, 避免斜交角度过大造成台身过宽。由于中小通道桥下多为被交线或小型河流渠道, 大部分情况下斜交角度过大的问题是可以通过调整得到较好解决的。
2.1.2 选择合理的配筋率
在薄壁台的拉应力区配置抗拉钢筋, 尤其是台底高应力区附近, 应根据台身分段宽度和应力计算增配钢筋, 采用合理的配筋率。规格型号与台身竖向受力筋相同, 根据计算间距可采用100mm, 3m高度以上抗拉钢筋间距可适当增大。台身两侧各设一片钢筋网, 水平抗拉筋应与竖向受力筋点焊成网。同时台身与承台接合处增设抗剪钢筋。
2.2 优选原材料, 优化配合比
2.2.1 优选各种原材料、严把材料质量关
首先选择名牌高品质低热水泥、慎用早强水泥, 有效减少水化热的产生。同时应注重优选质量稳定、口碑好、大厂生产的高效减水剂。
进场水泥除安定性、强度等各项指标经检测合格外, 使用中还需特别注意同一桥台必须使用同一批号水泥, 保证水泥原材料本身出厂龄期、强度形成、水化热、收缩性、颜色等参数一致, 克服水泥主材本身性能变异过大造成潜在危害。
集料应选用洁净坚硬、级配良好的碎石和砂, 严格控制砂的含泥量和细度模数。对每批进场材料严格检测, 确保内在质量和级配、含泥量等指标满足要求。
2.2.2 优化配合比设计, 严格控制施工配合比
施工准备期应在混凝土配合比选配上狠下功夫, 选择合理的水泥用量、水灰比、砂率、减水剂掺量, 试配强度富余量应保持适中, 尽量降低水化热, 同时降低砼收缩系数。
拌和中严格控制配料精度。水泥用量、水、外加剂误差不得超过±1%, 减水剂应杜绝漏加重加, 集料误差不得超过±2%。保证混凝土拌和时间, 一般不得低于90s。减少混凝土成品运输和等待浇筑时间, 避免坍落度损失, 保证现场砼施工和易性。
2.3 加强施工组织管理, 做到精细化施工
选择合适的时间段浇筑台身混凝土。宜尽量避开夏日中午等高温时段, 以降低混凝土浇筑和凝结温度, 减少温差的不利影响, 减少温差裂缝。
合理组织, 加快施工进展, 缩短施工间隔, 台身与承台施工间隔最好控制在一周以内, 以改善约束条件, 力争收缩同步, 减小混凝土收缩差。
加强浇筑振捣工艺控制。混凝土浇筑应保持水平分层, 分层浇筑厚度一般按30cm控制。注意设置多个性能良好的橡胶串筒, 保证浇筑、振捣面大致处于同一平面, 防止混凝土斜向流淌造成离析。
掌握插入式振捣技巧, 采取垂直轻插轻提的振捣方式, 禁止水平或倾斜拖动振捣棒, 避免因振捣工艺缺陷而出现易产生裂缝的砂浆带。插入式振动器移动间距不应超过其作用半径的1.5倍, 并与侧模保持50～100mm的距离;振捣器插入下层混凝土50～100mm。
采用适宜散热系数的模板, 使混凝土表面散热速度与混凝土凝结硬化速度相匹配, 避免混凝土的温度曲线变化过快, 以防砼表面出现裂缝。
严格控制钢筋定位、务必做好模板固定, 防止钢筋保护层超标和模板变形位移, 确保台身外观美观。
2.4 重视混凝土养护, 防止干缩裂缝
重视台身早期养护是防止混凝土表面裂缝和提高混凝土强度的重要环节。采取“早松模完拆模”的方法, 视砼凝结情况在不损伤砼表面的前提下, 尽早旋松模板固定螺母后暂不拆模, 沿松动缝隙进行早期补水养护, 同时防止因拆模过早而导致的砼表面风干以及砼表面急速降温产生大的温差。待期混凝土达到拆模强度后拆除模板继续湿养至养护期结束。
混凝土浇筑后7d内如遇天气突然降温, 应紧急采取覆盖保温措施。
另外为了减小台心与台身表面的温差, 减少收缩裂缝, 养护水温宜控制在接近台心温度。
整个养护期内必须有专人负责, 并做好巡视检查, 确保混凝土表面全天候湿润, 杜绝砼失水干裂。
2.5 避开不利环境, 改善不良环境
统筹安排施工组织设计, 避开薄壁台施工的不利气候环境。同时做好相关应急预案, 及时化解不利因素。如遇气温骤降, 及时采取覆盖保温措施;如根据天气变化情况, 在现场提前准备防雨设施, 使薄壁台不因突然降雨而中断施工。
3 薄壁台防裂工程实践
薄壁台抗裂课题组2009年在滚红高速公路选择六座通道桥进行了大量薄壁台抗裂对比试验, 取得了满意的效果。对比试验显示:高应力区增加水平抗拉钢筋配筋率、台身前侧增设工程抗裂钢丝网、台身背部增加横梁、混凝土掺加聚丙烯纤维、台身增厚10～20cm、控制养护水温度等措施对消除薄壁台裂缝效果明显;掺加膨胀剂对消除薄壁台裂缝效果不明显。
4 结语
薄壁台产生裂缝的原因是多方面的。要较好的解决这一复杂问题, 必须通过大量的理论分析和工程实践, 针对性地采取多种综合措施, 逐个消除不利因素。设计中要跳出标准图的束缚, 做好结构尺寸、配筋率、混凝土强度验算;施工中要优选原材料、优化配合比, 加强施工管理, 改进施工工艺, 做到精细化施工, 重视混凝土养护工作, 注重改善施工环境。只有全面落实各项防控措施, 才能有效预防和减少薄壁台混凝土裂缝这一质量通病, 最终达到提高薄壁台抗裂、抗渗、抗侵蚀能力, 保证桥梁耐久性和结构安全的目的。
摘要：薄壁桥台由于自身特点被各类公路中小桥广泛采用。工程实践中随着薄壁台结构尺寸和宽高比的增大, 其裂缝问题也相对突出, 成为一种混凝土质量通病。分析了薄壁台非荷载因素裂缝的成因, 结合笔者近年来工程实践经验, 从设计、材料、施工、养护、环境等方面就薄壁台混凝土裂缝质量通病问题提出针对性防控措施, 为有效预防和减少薄壁台混凝土裂缝这一质量通病提供参考。
关键词：桥梁,薄壁桥台,裂缝,原因,防控措施
参考文献
[1]余诗泉.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2005.
[2]董清弘.薄壁或轻型台钢筋砼台身开裂原因分析[J].广东交通科技, 2005 (4) :40-44.
桥台明挖扩大基础施工 篇7
1 旱地上的基坑开挖
旱地上基坑的开挖, 对于一般小桥涵的基础, 基坑工程量不大, 可用人力开挖;对于大中桥基础, 基坑深, 平面尺寸较大, 挖方量大, 可用机械开挖或机械与人力开挖相结合的施工方法。常用的机具多位于坑顶由起吊机操纵的挖土斗和抓土斗等。大土方量的特大基坑, 也可用铲式挖土机、铲运机和倾卸车等。施工时应根据土质条件、基坑深度、施工期限及地下水情况因素采用适当的开挖方法。
1.1 坑壁不加支撑的基坑
1.1.1对于在干涸无水河滩、河沟中, 或有水经改河或筑堤能排除地表水的河沟中, 在地下水位低于基底, 或渗透量少, 不影响坑壁稳定;以及基础埋置不深, 施工期较短, 挖基坑时, 不影响邻近建筑物安全的施工场所, 可考虑选用坑壁不加支撑的基坑。
1.1.2黏土在半干硬或硬塑状态, 基坑顶缘无活荷载, 稍松土质基坑深度不超过0o5m, 中等密实 (锹挖) 土质基坑深度不超过1.25m, 密实 (镐挖) 土质基坑深度不超过2o0m时, 均可采用垂直坑壁墓坑。基坑深度在5m以内。土的湿度正常时, 采用斜坡坑壁开挖或按坡度比值挖成阶梯形坑壁, 每梯高度为0.5~1.Om为宜, 可作为人工运土出坑的台阶。基坑深度大于5m时, 坑壁坡度适当放缓, 或加做平台。土的湿度影响坑壁的稳定性时, 应采用该湿度下土的天然坡度或采取加固坑壁的措施。当基坑的上层土质适合敞口斜坡坑壁条件, 下层土质为密实黏土或岩石可用垂直坑壁开挖, 在坑壁坡度变换处, 应保留有至少为0.5m的平台。
基坑施工过程中应注意以下几点:
1.1.2.1在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟, 并防止水沟渗水, 以避免地表水冲刷坑壁, 影响坑壁稳定。
1.1.2.2坑壁缘边应留有护道, 静荷载距坑边缘不少于0.5m, 动荷载距坑边缘不少于1.0m;垂直坑壁边缘的护道应适当增宽;水文地质条件欠佳时应有加固措施。
1.1.2.3应常注意观察坑边缘顶面土有无裂缝, 坑壁有无松散塌落现象发生, 以确保安全施工。
1.1.2.4基坑施工不可延续时间过长, 自开挖至基础完成, 应抓紧时间连续施工。
1.1.2.5基坑底面尺寸一般应比基础底面尺寸每边大0.5m~1.0m, 以便设置基础模板和砌筑基础。
1.1.2.6如用机械开挖基坑, 挖至坑底时, 应保留不少于300m的厚度, 采用人工挖除并修整, 以保证地基土结构不受破坏。
1.2 坑壁有支撑的基坑
1.2.1当基坑壁坡不易稳定并有地下水, 或放坡开挖场地受到限制, 或基坑较深、放坡开挖工程数量较大, 不符合技术经济要求时, 可根据具体情况, 采取加固坑壁措施, 如挡板支撑、钢木结合支撑、混凝土护壁及锚杆支护等。
1.2.2喷射混凝土护壁。根据经验, 一般喷护厚度为5~8cm, 一次喷护约需1~2h。一次喷护如达不到设计厚度, 应等第一次喷层终凝后再补喷, 直至要求厚度为止。喷护的基坑深度应按地质条件决定, 一般不宜超过10m。
2 水中基坑的开挖
桥梁墩台基础常常位于地表水位以下, 有时流速还不较大, 施工时总希望在无水或静水的条件下进行, 因此需要围堰。
围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件进行选择。但不论任何形式和材料的围堰, 均必须满足下列要求。
2.1围堰顶高出施工期间最高水位50cm~70cm。
2.2围堰的外形应适应水流排泄, 大小不应压缩流水断面过多, 以免壅水过高危害围堰安全, 以及影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求。檐身断面尺寸应保证有足够的强度额稳定性, 使基坑开挖后, 围堰不致发生破裂、滑动或倾覆。
2.3应尽量采取措施防止或减少渗漏, 对围堰外围边坡的冲刷和筑围堰后引起河床的冲刷均应有防护措施。
3 基坑排水
基坑坑底一般多位于地下水位以下, 而地下水会经常渗进坑内, 因此, 施工过程中必须不断地排水, 以保证基坑的干燥, 便于基坑挖土和基础的砌筑与养护。目前常用的基坑排水方法有集水坑排水法和井点排水法两种。
3.1 集水坑排水法
集水坑排水法亦称明排水法, 其实质是在基槽 (坑) 逐层开挖过程中, 沿坑边设置排水沟, 坑底设置超前集水坑, 水通过排水沟流入集水坑, 再用水泵将水抽出坑外。
这种排水方法设备简单、费用低, 一般土质条件下均可采用。但当地基土为饱和粉砂、细砂土等粘聚力较小的细粒土层时, 由于抽水会引起流沙现象, 造成基坑破坏和坍塌, 因此当基坑为粉细砂土质时, 应避免采用集水坑排水法。
3.2 井点排水法
所谓井点, 是指以降低地下水位为目的而打入地下的直径5~7.5cm的集水管下端部的开孔部分。井点施工法, 是按1~2m间隔, 将一系列井点埋设在地下水面以下, 使用强力真空泵, 强制性地吸取地下水的施工法。吸引的水从吸水管通过旋转接头集聚在井点总管进行排水。井点施工适用于透水性稍低 (透水系数10-4cm/s) 的地层, 抽水的可能深度, 一般控制在6~8m左右。需要超过上述扬程时, 应使用多级设置, 或采用深井施工法。
4 地基加固
当桥涵所在位置的土层为压缩性大、强度低的软弱土层时, 除可采用桩基、沉井等深基础外, 也可视具体情况不同采取相应的加固处理措施, 提高其承载力, 以求获得缩短工期、节省投资的经济效果。对于一般软弱地基土层的处理方法主要有以下几种。
4.1 换填土
软弱土层深度在2m内时, 可将其全部挖除, 换以力学性质较好的砂类土或中、粗砂, 并分层, 夯实度应达到最佳密度的90%~95%。
4.2 砂砾垫层
砂砾垫层是路面结构的次要承重层, 主要起透水、防冻的作用, 厚度一般不宜少于15厘米。老路状较好的也可不设垫付层。农村公路交通量较小, 技术等级低, 垫层可采用天然砂砾、石渣、矿渣等透水性材料。砂砾垫层主要适用于山区农村公路, 既充分利用了当地丰富的砂砾资源, 又降低了工程造价。其施工比较简单, 可组织沿线农民在专业技术人员的指导下进行施工。
4.3 生石灰桩
生石灰桩一般桩径为20cm, 间距为80cm。桩的造孔方法与袋装砂井相同, 孔中灌以生石灰块, 桩顶用粘土封闭夯实。生石灰吸水发热、膨胀, 使软土脱水挤实, 起到固结地基作用。
4.4 真空预压法
真空预压法是近年使用的一项新技术。施工时应在砂浆层上铺以比地基稍大的3层塑料薄膜, 使膜下形成70kPa的负压, 负压使软土沉降值达到设计要求后, 软土地基加固处理即完成。
4.5 粉体喷射搅拌法
分体喷射搅拌法是一项新技术, 在软土地集中加入粉体改良材料如水泥、矿渣、粉煤灰等, 与原桩位的土用搅拌混合, 使原桩位的土与改良材料进行化学反应, 以提高土的稳定性和强度指标。
实际工程中应根据软弱土层的厚度和物理力学性质、承载力大小、施工期限、施工机具和材料供应等因素, 就地取材, 因地制宜予以选择。
5 结束语
综上所述, 扩大基础的施工一般是采用明挖的方法进行的, 在基坑开挖过程中有渗水时, 则需要在基坑四周挖边沟和集水井以便排除坑基积水。在水中开挖基坑时, 通常要在基坑周围预先修筑时性的挡水结构物, 而后将堰内水排干, 再开挖基坑。基坑开挖至设计要求, 应及时采取措施加以补救直至变更地基或基础设计。基底检验合格后应抓紧进行坑底的清理和整平工作, 然后砌筑基础。
参考文献
[1]吴强.深港皇岗-落马洲人行通道桥J3墩扩大基础钢板桩围堰施工[J].铁道建筑, 2005, (04) .
[2]王爱国.深水扩大基础圆型单壁钢围堰施工技术[J].铁道工程学报, 2000, (04) .
[3]赵彤.一种新型的结构底部隔震系统[J].油气田地面工程, 1995, (02) .