桥梁加固实例（通用9篇）
桥梁加固实例 篇1
体外预应力技术是在结构混凝土构件的混凝土截面之外张拉无粘结的预应力筋从而产生预应力的后张法预应力技术。自20世纪70年代开始,我国对体外预应力技术在旧桥加固改造方面的应用进行了研究。近年来,体外预应力加固法作为桥梁加固的有效方法之一得到了较广泛的应用。
某桥上部结构为先简支后连续T梁桥,跨径为20 m。桥梁检测后,发现T梁梁体跨径的1/4处～3/4处之间出现多条竖向裂缝,裂缝宽度为0.02 mm～0.04 mm。经研究,决定采用体外预应力加固方法对该桥进行加固补强(如图1所示)。
将每个梁端的两块锚固齿板通过对拉螺栓锚固在梁体两侧,转向钢板也通过对拉螺栓锚固在梁体两侧后,通过在梁底焊接一块钢板将梁体两侧的转向钢板连接起来,形成一个U形装置。采用Φ15.24无粘结低松弛预应力钢绞线,钢绞线外包PE管内注黄油对钢绞线进行防腐保护。
在施工中,从以下几个方面进行质量控制。
1 施工放样
施工放样中,应选择适当的方法和采取有效的措施,尽量减少放样误差。由于精确地找到T梁的端面或者支座中心线比较困难,因此将T梁腹板的变截面处作为放线的基准线。T梁两侧的螺栓孔位置必须对应,在实际放样中,设计加工了专用的木架来解决梁体两侧螺栓孔必须对应的问题。
螺栓孔在混凝土上的位置有可能和钢筋冲突,应通过对照原桥图纸和利用钢筋探测仪器探明钢筋位置,并将螺栓孔位置适当调整。螺栓孔的位置在梁体上放样后,还要比对钢构件的边缘尺寸及其上焊接的加劲板的位置,以免钢板上的螺栓孔正好在加劲板的位置而导致螺栓无法穿入,或螺栓孔边缘距离钢板边缘太近影响锚固效果。在钢构件上进行螺栓孔的放样前,应使钢构件的预应力束中心线位置与梁体上放样的预应力束相吻合,才能进行放样,否则,钢板在安装后会发生偏转。定位钢板的放线,要保证与水平预应力束的中心线相吻合,定位钢板的位置不正确,将使水平预应力束出现折线。
2 梁体钻孔
本工程需要在梁体上钻通螺栓孔眼,使用工具为冲击式电锤,如只从一侧向另一侧钻进,则电锤钻头在剩余小于5 cm的距离时,另一侧的混凝土会因电锤的冲击而崩落,形成一个漏斗形的孔口,对梁体造成一定程度的损坏。所以要求在梁体上钻通孔时,当钻头从一侧向另一侧钻进剩余10 cm时,再从另一侧相应位置对钻,并要求钻通后钻头继续钻进至从另一侧露出钻头,以消除螺栓孔通道的错台。
钻孔时,要求电锤必须垂直于梁体,以保证孔的顺直,孔的顺直会使后期植入的螺栓垂直于梁体,大大提高粘挂的工作效率。必要时,应加工专用钻机支架,强制保证钻头与梁体的垂直度。
为了避免开始钻进时,钻头跳动造成的孔位偏差,应使用较小直径的钻头钻出定位孔,深度在1 cm左右,再使用设计直径的钻头钻进。
混凝土内的钢筋因原来施工时的一些偏差,或因当初施工时加入的一些辅助钢筋,常常给钻孔带来很大麻烦,制约着钻孔的效率和孔道的质量。遇到钢筋时,应采用“掏钻”的方法避开钢筋,但最后形成的孔一定要进行修孔,直到孔道能达到顺直为止。
3 梁体的凿毛打磨
因梁体要进行粘贴钢板作业,所以须在梁体上粘贴钢板的位置将风化松散的混凝土表面凿毛或打磨,直至露出坚实新鲜的混凝土面。但凿毛的混凝土面不得有严重的凹凸不平,边缘部位不得出现大于5 mm的深坑,凿毛面不得出现边高内凹的现象。对于要承受剪力的粘结面,凿毛后的表面不得出现较多的“牙刺”。
4 钢板的粘贴锚固
在粘贴钢板前应将混凝土的凿毛面用硬毛刷连刷数遍,去除松散的浮粒,再用丙酮或工业酒精擦拭。螺栓孔应用气泵枪吹去粉尘,并用毛巾蘸丙酮或工业酒精从两侧抽拉数次,直至手摸无粉尘。螺栓应将油污清洗干净,使用前用丙酮擦洗一遍。钢板的粘贴面应打磨出金属光泽,且纹路与受力方向垂直,在粘贴前应用丙酮或工业酒精清洗粘贴面。
粘结胶的配制严格按厂家出具的比例,禁止凭目测或经验配胶。粘结胶应专人配制,不得让其他作业人员替代。胶的搅拌用搅拌器,不许人工拌制。搅拌后的胶应色泽均匀,无条纹状纹理。
植入螺栓时,应先将螺栓孔塞满粘结胶,将螺栓旋转植入,为避免胶被螺栓从另一侧捅出,用打着与螺栓直径相同的孔的橡胶板堵到另一侧,让螺栓从孔中穿出。不得只在螺丝杆上抹胶植入。
在粘贴钢板时,提前将混凝土面上不平的地方用胶补平,然后在钢板上涂抹胶层,中间厚边缘薄,粘贴后,胶应从钢板边缘挤出。
转向钢板应属于U形构件,如果不能保证钢板粘贴后不出现空洞,可以采用灌胶法施工。使用灌胶法时,应将钢板周围密封严实,并设置后气孔和溢出孔。
钢板粘贴后,在粘结胶的固化期内不得扰动。
5钢绞线的穿索作业
因体外预应力的钢绞线属于无粘结钢绞线,需长期暴露在野外,所以钢绞线的最外面包裹一层PE套管,在套管和钢绞线之间,还注有一层黄油。在钢绞线的运输,裁切以及穿拉过程中,要避免保护套的损坏,保护套损坏的钢绞线应禁止使用。
钢绞线的张拉端应去除保护套,并使用汽油或丙酮等将张拉端的黄油清洗干净。
6体外预应力张拉
张拉前,应检查锚具、夹片的完好性,无损伤、无裂缝、无锈蚀,夹片在锚孔中放置平整。张拉过程中应缓慢加压,并实时监控钢构件以及钢绞线是否出现异常现象。
7防腐涂装
防腐涂装时,应将钢构件的毛边、硬刺剔除,将钢构件上粘钢胶滴瘤、流挂去除,用钢丝轮打磨钢板表面至浮动铁锈去除。将防腐油漆均匀地涂刷在钢构件的表面,钢构件的死角位置不得漏刷锚具和裸露的钢绞线头应安装在防护罩后,在防护罩内注满黄油。
体外预应力加固技术是桥梁主动加固技术的重要方法,可以有效地提高结构的刚度和承载力。但施工质量直接决定着加固的效果。每一个体外预应力加固方案,都因实际情况而不同,这需要我们在施工过程中,充分理解设计意图,不断地想办法解决施工过程中存在的各种困难,达到加固维修的最终目的。
摘要：介绍了体外预应力技术,通过工程实例,探讨了体外预应力技术在桥梁加固维修中的应用,从施工放样、梁体钻孔、梁体凿毛打磨、钢板的粘贴锚固、体外预应力张拉等多方面提出施工质量控制措施,从而推广体外预应力加固法的应用。
关键词：桥梁,加固,体外预应力,施工,质量控制
参考文献
[1]乔彩霞.混凝土结构加固工程优化设计与施工[J].山西建筑,2007,33(36):79-90.
桥梁加固实例 篇2
攻击实例
IIS写权限漏洞利用
我们先通过一个攻击实例来演示如何利用IIS权限配置不当来快速攻陷一个网站，以此来提高广大读者对IIS安全性的重视。
目标网站IP：192.168.1.105
利用漏洞：IIS写权限漏洞
用到的工具：IIS PUT Scaner、桂林老兵写权限利用工具
1 检测目标网站是否存在写权限漏洞
打开IIS PUT Scanner，输入目标网站的IP、端口号(默认为80端口)，然后点击“Scan”按钮开始扫描，很快就返回了结果，如图1所示：
图1
2 IIS写权限漏洞利用过程
根据扫描结果，我们可以确定目标网站存在IIS写权限漏洞。下面我们来看下如何利用这个漏洞，来得到一个WebShell。
我们先将“<%eval request(“cmd”)%>”这段一句话木马代码保存成一个txt文档，名字随意。我这里命名为test.txt。接着打开桂林老兵写权限利用工具，输入目标网站的IP或域名，在“数据包格式”处的下拉菜单中选择“PUT”数据包提交方式，最后点击“数据包提交”按钮，我们来看服务器返回的结果。如图2所示：
图2
服务器返回了201响应码，这标志着我们成功上传了文件。
现在我们需要将刚刚上传的txt文本修改为asp文件，否则服务器不会将它解析为asp文件。在“数据包格式”的下拉菜单中选择“MOVE”数据包提交方式，在“Destination”处修改文件名称，默认为shell.asp，这里我修改为cmd.asp。然后点击“提交数据包”按钮，我们来看服务器返回的信息。如图3所示：
图3
服务器同样返回了“201”响应码，说明我们成功将test.txt修改为cmd.asp了。
现在我们用一句话木马客户端来连接刚上传的一句话木马，可以成功访问。如图4所示：
图4
这样我们就得到了一个WebShell。从整个攻击过程来看，用的时间很短，而且技术门槛很低，一个普通人运用工具也可以很快拿下一个网站。但遗憾的是，在实际的渗透测试过程中，依然有不少站点存在这样的漏洞，希望通过这个实例能够引起广大网络管理员对安全的重视。
IIS6.0解析漏洞利用
a.在WEB目录下，当文件名称为类似“a.asp;b.jpg”这种格式的时候，IIS会将它解析为asp文件，如图5所示。
图5
b.在WEB目录下，IIS6.0会将以“x.asp”这种格式命名的文件夹下的所有文件都解析为asp文件，如图6所示。
图6
上面这两点属于IIS设计的缺陷，但可惜微软认为这是IIS的特性，一直没有推出相应的安全补丁。
在尝试绕过文件上传检测时，这两种方法有时非常有效，下面是在实际渗透测试过程中遇到的一个例子。
先登录网站后台，直接上传一个asp木马，提示非法文件，不允许上传。接下来将它的名称改为1.asp;2.jpg后再次上传，发现成功上传至网站目录，如图7所示。
图7
安全加固
这部分我们通过跟踪IIS从安装到配置的整个过程，分析其中可能面临的安全风险，并给出相应的加固措施。
IIS安装及版本的选择
在IIS安装过程中，根据具体的业务需求，只安装必要的组件，以避免安装其他一切不必要的组件带来的安全风险。如网站正常运行只需要ASP环境，那我们就没必要安装.net组件。
对于IIS版本，至少要在6.0以上，IIS5.0存在严重的安全漏洞，不过现在运行IIS5.0的服务器已经非常少了，对于这一点不用太过担心。
IIS配置
1 删除IIS默认站点
把IIS默认安装的站点删除或禁用掉。
2 禁用不必要的Web服务扩展
打开IIS 管理器，检查是否有不必要的“Web服务扩展”，如果有则禁用掉。如图8所示：
图8
3 IIS访问权限配置
如果IIS中有多个网站，建议为每个网站配置不同的匿名访问账户。
方法：
a.新建一个账号，加入Guests组
b.“网站属性”--->“目录安全性”--->“身份验证和访问控制”，把“启用匿名访问”处，用刚新建的账户代替默认账户，如图9所示。
图9
4 网站目录权限配置
原则(如图10)：
目录有写入权限，一定不要分配执行权限
目录有执行权限，一定不要分配写入权限
网站上传目录和数据库目录一般需要分配“写入”权限，但一定不要分配执行权限
其他目录一般只分配“读取”和“记录访问”权限即可
图10
5 只保留必要的应用程序扩展
根据网站的实际情况，只保留必要的应用程序扩展，其他的一律删除，尤其是像cer、asa这样极其危险的扩展，而且一般网站也不需要它，如图11，
图11
6 修改IIS日志文件配置
无论是什么服务器，日志都是应该高度重视的部分。当发生安全事件时，我们可以通过分析日志来还原攻击过程，否则将无从查起。有条件的话，可以将日志发送到专门的日志服务器保存。
先检查是否启用了日志记录，如未启用，则启用它。日志格式设置为W3C扩展日志格式，IIS中默认是启用日志记录的。
接着修改IIS日志文件保存路径，默认保存在“C:WINDOWSsystem32LogFiles”目录下，这里修改为自定义路径。建议保存在非系统盘路径，并且IIS日志文件所在目录只允许Administrators组用户和SYSTEM用户访问，如图12。
图12
7 防止信息泄露
a. 禁止向客户端发送详细的ASP错误信息
“IIS管理器”--->“属性”--->“主目录”--->“配置”--->“调试”，选择“向客户端发送下列文本错误消息”项，自定义出错时返回的错误信息，如图13。
图13
b. 修改默认错误页面
“IIS管理器”--->“属性”--->“自定义错误”，用自定义的错误页面替换默认的默认页面。下面是我自定义的一个404错误页面，当网站发生404错误时，将向客户端返回这个页面，如图14。
图14
8 自定义IIS Banner信息
默认Banner信息会泄露服务器类型、版本等相关信息，我们需要对其进行修改，这样可以防止信息泄露，还可以骗过一些自动化扫描、攻击工具。
a.修改默认HTTP头信息
在修改之前，我们先来看下默认的HTTP头信息是什么样的。我们向IIS服务器发一个请求，然后用抓包工具分析它返回的数据，就可以发现HTTP头信息，如图15所示：
图15
上图用红框标注的地方就是HTTP头信息，通过它我们就可以确定目标网站使用的是IIS服务器。
现在我们来看下如何自定义HTTP头信息。首先，打开“IIS管理器”--->“属性”--->“HTTP头”，在“自定义HTTP头”选中默认的HTTP头信息，进行编辑，或者删除掉默认的，自己添加一个新的HTTP头信息。图16中是我随便自定义的一个HTTP头。
图16
在修改完成后，我们再来抓包分析一下，如图17所示：
图17
从图上可以看到，现在IIS服务器返回的HTTP头已经是我们自定义了。
b.修改默认IIS头信息
修改默认IIS头信息需要通过工具来完成。这里推荐使用ServerMask，它是一款专门用来隐藏或修改IIS服务器默认Banner信息，防止信息泄露的工具。下图18是该软件的界面：
图18
在修改之前，我们先来分析下IIS默认的头信息，如图19所示：
图19
根据服务器返回的信息，我们很容易判断出目标网站使用的服务器是IIS，版本是6.0，操作系统是Windows Server 2003，这些信息对攻击者确定下一步行动是非常有帮助的。
我们也可以使用扫描工具来完成刺探目标网站服务器相关信息的任务，这类工具非常多，而且使用非常简单，如图20。
图20
现在我们来把默认的IIS头信息隐藏或修改掉，首先打开软件，选中要保护的网站，在“Security Profile”处的下拉菜单中选择相应的策略，这里我自定义一个。
图21
如图21所示，我把IIS默认的头信息修改成了Apache服务器的信息。这样就可以迷惑攻击者，有效隐藏网站的真实信息。现在我们再来分析下修改后的IIS服务器返回的头信息，如图22：
图22
现在IIS服务器返回的头信息已经是我们自定义的了，这里伪装成了Apache服务器。
我们再用扫描工具扫描一下，看能否得到目标网站的真实服务器类型，结果如图23：
图23
根据上图，我们可以看到现在扫描器已经获取不到目标网站的服务器类型了。
对于一些自动化攻击工具来说，因为获取不到目标服务器的类型和版本相关信息，自然也就无法进行下一步攻击了。
总结
古塔加固工程实例 篇3
我国是一个多塔的国家, 据不完全统计国内现存古塔1万余座, 遍布全国各个省份, 它是我国悠久文化遗产的重要组成部分, 也是古代劳动人民伟大创造的结晶。作为古代高层建筑物的古塔, 多为砖石结构, 且重心高、承力面积小, 加之年代久远, 材料老化, 同时受人为破坏和自然风化以及地震等因素的影响, 古塔的各式各样病害有增无减;倾斜倒塌现象也越来越严重, 直接影响到古塔的正常使用或供游人瞻仰;在文物界素有“十塔九斜”之说, 陕西法门寺古塔1981年在关中大暴雨中倒塌;苏州虎丘塔已摇摇欲坠, 且受当时技术条件的局限, 仅作了加固处理, 未能进行纠倾扶正;意大利比萨斜塔曾两度出高价在全球范围内征求加固纠倾方案。由此可见古塔加固、纠倾具有风险高、难度大, 技术要求严格等众多特点, 是一个世界性的难题。
近年来, 文物部门对此相当重视, 不惜重金对病害严重的或较为严重的古塔进行维修加固, 全国目前正在维修加固或即将准备修缮加固的古塔就有百余座, 保护古塔这类古文物已是当今人类的一项重要任务, 根据古塔的特殊性及其历史意义, 其加固维修方法也和一般建构筑物完全不同, 它是一门独特的、且专业性很强的综合型技术, 搞好此项工作, 对保护古塔这类特殊建筑和历史文物古迹必将起到极为重要的作用。
与现代钢筋混凝土结构物不同, 古塔病害的加固维修, 必须按照国家相关规范中, 有关文物工程“修旧如旧”的治理原则, 在既不损坏现有文物, 又要达到加固、修缮目的条件下, 对古塔 (古建筑) 进行保护。
2 古塔加固工程实例
国内、外古塔加固修缮的工程已有不少, 但详细记载和报道的相关资料并不太多, 以下介绍国内几个较典型的古塔加固、纠偏工程实例。
例1、江苏常熟聚沙塔加固
聚沙塔位于常熟县东部梅李镇东梢, 常浒河附近。建于南宋绍兴年间 (1131年—1162年) , 系仿木塔楼阁式砖木结构。八面七层, 高22.68米, 重约300吨余, 塔身为青砖砌筑而成。
800余年来, 聚沙塔历经风雨, 几经修葺。尤其是宣统三年 (1911年) 六月十五日, 塔顶最上部被台风吹坠, 塔身自此也逐渐倾斜。
1992年对该塔进行测量时, 发现塔身向北偏东方向倾斜了12度, 偏离中心达1.325米, 较1987年测量的偏心距增加了23厘米, 抢救古塔已迫在眉睫。
1993年5月开始了对该塔进行加固纠偏工作。经现场挖探发现聚沙塔拟似一上细下粗的圆筒竖在地上, 既没有基础, 也没有比墙体更开阔的平板结构。加固时先用钢缆稳定塔体。并在离塔体1.5米处挖土, 绑扎螺纹钢架, 现浇钢筋混凝土基础, 并与塔基融为一体, 形成新设的扩大基础。然后在基础上钻6米深的孔, 完成“树根桩”施工。
地基和基础加固工程完成后, 开始采用“沉井”的方法进行纠偏, 历经140天, 最终使该塔的倾斜量仅剩1.5厘米, 后来对塔身作了修缮, 并安装了塔刹。1997年的11号台风也未能对该塔造成新的影响。随着各项工作的顺利完成, 聚沙塔新貌显露于人间。修复后的聚沙塔, 七级巍巍, 八面玲珑, 翼角舒展, 层次分明。放眼远眺, 古镇梅李尽收眼底。展现新姿的古塔与塔前古银杏遥相呼应。
例2、上海青龙塔加固
上海青龙塔建于唐长庆元年 (821年) , 距今已有1180年的历史, 是上海最老的古塔。位于距青浦县旧青浦镇约1公里隆福寺院内;青龙塔系砖木结构, 七级八角, 残留高度31.5米;南宋后期, 青龙江湮塞, 镇亦衰落, 留此一塔。该塔年久失修, 楼梯尽毁, 腰檐无存, 塔身向东北方向倾斜14度, 定点位移1.56米, 铜葫芦顶也于1956年被强台风吹倒在地, 成为一座无顶倾斜古塔, 已岌岌可危。
1990年3月, 采用沉井纠倾技术, 仅花了20天时间, 成功地将该塔“改斜归正”。
例2、陕西眉县净光寺塔纠偏加固
净光寺塔位于陕西眉县政府大院内, 建于唐元和十一年至咸通九年, 历时47年, 距今有1100多年。该塔为楼阁式7层4面体实心砖塔, 高22.05m, 塔基呈正方形, 单边长4.46m。底层塔体风化剥蚀严重。1998年测得塔体向北东方向倾斜7.525°塔尖中心偏差1.664m (塔顶中心偏离塔底中心) 。
经连续观测表明, 塔体倾斜仍在继续, 且有加速发展之势。
地质勘探表明, 塔基在8.0m深度内为夯填土, 土质不均匀, 呈层状, 其中1.5m～4.5m土层具湿陷性。
经分析认为, 古塔倾斜的主要原因是塔基不均匀沉降所致。据计算, 塔底土单位面上承重30吨, 超出了地基土的承载能力 (25吨) , 危险随时存在, 加固纠倾势在必行。
为防止古塔纠偏过程中整体开裂, 首先考虑对古塔基础进行加固, 增强塔下部整体稳定, 其次对塔体的1～3层用槽钢、木板和拉杆钢筋进行了临时捆绑加固, 每层加固2道, 对加固拉杆应力在塔体纠偏过程中的变化实施了全过程监测。
由于古塔下部破损、剥蚀严重, 为加强塔体下部的整体性, 防止塔体纠偏实施过程中塔下部的局部损坏, 古塔纠偏之前对塔底也进行了适当的永久性加固, 纠偏前对西侧及南侧地梁提前进行浇筑;纠偏后再浇筑东侧及北侧的地梁, 四梁最终形成一个交叉封闭的圈梁。见图1及图2。
纠偏的基本思路是:先在少沉侧 (南侧) 塔下钻一排孔, 再注水以软化孔间土, 迫使塔南侧产生不均匀下沉以促使塔身回倾。
具体做法是:在塔下距塔底约1m处打一排孔, 孔径100～120mm, 孔间净距100mm, 孔与水平面的夹角控制在10°左右, 孔深根据理论分析结果以进入塔边线2/5左右为宜, 如图2所示。孔的大小与定量控制是当孔间土体塌落后, 塔侧边沿下沉不超过20mm。用洛阳铲人工成孔48小时后, 若塔身未发生变形, 遂按设计向孔内注水以软化孔壁土, 注水48小时后的观测数据显示, 塔体开始缓慢向南侧回倾, 大致经过36小时, 塔回倾过程又逐渐趋于稳定, 于是进行第二轮“成孔—软化”工序。成孔仍在原孔位置处进行, 孔深度则随塔重心回移而逐渐缩短, 共进行了8轮类似工序, 完成了该塔的纠倾工序。20天后复测表明, 塔尖南北方向由原来的1620mm偏移量缩小到620mm, 回倾了1000mm, 矫正了61%;塔尖东西向回倾520mm, 矫正70%, 预计在以后的一段时间内, 塔体还可回倾100～200mm。
例4、太原双塔寺东塔加固
太原双塔位于太原市内。为明高僧佛登和尚创建于明万历三十六年 (1608年) , 平面为八角形, 每边长4.2米, 周长33.6米。底层高7米, 由下而上每层有规律递减, 共13层, 全高54.85米。塔身均为砖石砌筑而成, 塔顶为八角攒尖式特制琉璃葫芦顶型, 摩天接云。塔内有折转登顶的石阶。两塔犹如一双孪生姊妹, 相映成趣。为太原美景之标志。
明万历二十七年 (公元1599年) 建宣文塔, 即东塔;万历三十九年建文佛塔, 即西塔。双塔建成数百年来, 西塔已多处受损, 东塔出现倾斜, 且日趋严重, 1989年11月测得塔中心向西北偏离达2.82米, 1993年10月增至2.86米, 塔体裂缝达百余条, 最宽80毫米, 最长有5.0米, 两侧下沉, 高低不匀, 总差异高达0.86米。
1994年5月决定抢修东塔, 六次论证, 几经协商, 采用沉井纠偏法, 凿土井九眼于塔基之东南侧, 科学操作, 井下施工, 历时40天, 竟使高54米, 塔基直径12.5米之斜塔, 骤然挺直。同年8月25日纠偏告成, 斜度由2.86米, 缩小为0.86米, 纠回了整2.0米。
例5、苏州虎丘塔加固
虎丘塔位于苏州市西北虎丘公园山顶, 落成于宋太祖建隆二年 (公元961年) , 距今已有1000多年悠久历史。全塔七层, 高47.5m。塔的平面呈八角形, 由外壁、回廊与塔心三部分组成。虎丘塔全部由砖砌而成, 外型完全模仿楼阁式木塔, 每层都有八个壶门, 拐角处的砖特制成圆弧形, 十分美观, 在建筑艺术上是一个创造。中外游人不绝。1961年3月4日国务院将此塔列为全国重点文物保护单位。
1980年6月对虎丘塔进行现场调查, 发现全塔向东北方向严重倾斜, 不仅塔顶离中心线已达2.31m, 而且底层塔身也有不少裂缝, 已成为危险建筑而被封闭、停止开放。仔细观察塔身的裂缝, 发现一个规律, 塔身的东北方向为垂直裂缝, 塔身的西南面却是水平裂缝。
经勘察分析, 该塔所在的虎丘山是火山喷发和造山运动形成, 为坚硬的凝灰岩和晶屑流纹岩。山顶岩面倾斜, 西南高, 东北低。虎丘塔地基为人工地基, 由大块石组成, 块石最大粒径达1000mm。人工块石填土层厚1-2m, 西南薄, 东北厚。下为粉质粘土, 呈可塑至软塑状态, 也是西南薄, 东北厚。底部即为风化岩石和基岩。塔底层直径13.66m范围内, 覆盖层厚度西南为2.8m, 东北为5.8m, 厚度相差3.0m, 这是虎丘塔发生倾斜的根本原因。此外, 南方多暴雨, 源源雨水渗入地基块石填土层, 冲走块石之间的细粒土, 形成很多空洞, 这是虎丘塔发生倾斜的重要原因。在十年“文革”期间, 无人管理, 树叶堵塞虎丘塔周围排水沟, 大量雨水下渗, 加剧了地基不均匀沉降, 危及塔身安全。
从虎丘塔结构设计上看有很大缺点, 没有做扩大的基础, 砖砌塔身垂直向下砌八皮砖, 即埋深0.5m, 直接置于上述块石填土人工地基上。估算塔重63000kN, 则地基单位面积压力高达435kPa, 超过了地基承载力。塔倾斜后, 使东北部位应力集中, 超过砖体抗压强度而压裂。
对虎丘塔的病害处理首选加固地基的办法:
第一期加固工程是在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙, 其目的为减少塔基土流失和地基土的侧向变形。在离塔外墙约3m处, 用人工挖直径1.4m的桩孔, 深入基岩50cm, 浇筑钢筋混凝土。地基加固先从不利的塔东北方向开始, 逆时针排列, 一共44根灌注桩。施工中, 每挖深80cm即浇15cm厚井圈护壁。当完成6-7根桩后, 在桩顶浇筑高450mm圈梁, 连成整体。
第二期加固工程采用压力注浆和树根桩加固塔基。注入的水泥浆位于一期桩排式环形地下连续墙与塔基之间, 由外及里渐进展开, 共注入浆量达26637rn3。树根桩位于塔身内顺回廊中心和八个壶门内, 共做32根垂直向树根桩。此外, 在壶门之间8个塔身, 各做2根斜向树根桩。总计48根树根桩, 桩径90mm, 安设3Ф16受力筋后, 注入水泥砂浆成桩。从而使虎丘塔改斜归正。
例6、四川都江堰奎光塔加固、纠偏
奎光塔位于都江堰城南, 始塔建于清道光十一年 (1831年) , 为17层6面体密檐式内外层砖塔, 高52.67m, 1985年被列为城都市重点文物保护单位。该基础为5层条石搭砌而成, 总厚度为1.48m, 坐落在卵石土垫层上。地基土层自上而下为:回填亚粘土, 厚0.4～1.3m, 潮湿松散;漂卵石层, 厚4.9m, 中密;中粗砂层, 厚2.1～3.8m;卵石层, 厚5.1～7.7m, 中密, 磨圆度较好。地下水埋深3.75～4.95m, 无腐蚀物质。上个世纪80年代初, 发现该塔出现明显倾斜, 塔体下部分砖体被压酥, 西侧严重拉裂, 根据1986～1994年对塔进行的连续观测资料发现, 整个塔体向北东方向倾斜1.211m, 斜率为25‰, 大大超过规范规定的4‰允许倾斜率, 已处于危险状态。
中铁西北科学研究院应邀于1999年7月开始对奎光塔进行了现场勘探, 找出了该塔病害的原因, 提出了工程治理可研报告, 具体方法是:以钢筏承托, 灌浆加固, 塔身掏砖迫降等综合治理措施, 经主管部门和相关专家认可后, 又正式提交了施工设计图, 历经6个月的紧张施工, 经加固纠偏后的奎光塔, 偏心距仅剩3mm, 偏心率仅为0.17‰, 成功实现了预期目标。
近年来, 中铁西北科学研究院还相继应邀并完成了兰州市白塔、兰州市烈士陵园纪念塔等数项古塔的加固纠偏工程的设计和施工, 均受到了文物管理部门的一致好评。
3 对古塔加固的几点建议
(1) 古塔加固纠偏是一项难度高、风险大、具相当科技含量的细致性工作, 古塔作为文物不可再生, 所以建议:对古塔的勘察, 设计以及施工, 首先要弄清其病害类型, 危险程度;病害的形成和产生的原因, 病害的现状和发展趋势, 并经过认真分析, 有的放矢地开展工作, 做到精心设计, 动态施工, 及时检测, 保证古塔的加固、纠偏方案实施时的万无一失。
(2) 古塔因其结构类型的特殊性, 对其病害的治理就像给一个体态龙钟的老人治病一样, 治理难度和风险均随时存在, 其原因是:
①古塔塔身多为砖砌而成, 基础同样为砖或条石组成, 其建筑材料结构松散、整体性较差, 且强度普遍较低, 加之历经多年长期的风雨沧桑, 塔体剥蚀风化严重, 裂缝、掉块比比皆是。
②作为珍贵文物的古塔, 多数倾斜过量, 岌岌可危, 纠倾加固工程只许成功, 不许失败。加之塔身高耸, 有的体积庞大, 倾斜严重, 甚至已达临界状态, 且施工时, 均需在塔下操作, 更增加了工作的难度和危险性。
桥梁加固技术 篇4
【关键词】 桥梁加固;公路建设;应用
【Abstract】Bridge strengthening, road construction and operation of manipulation to bridge to reach the requirements, reduce cost, increase the useful life.
【Key words】Bridge strengthening;Road construction;Application
旧桥加固技术是一门新的课题。目前，我国公路、铁路交通事业蒸蒸日上，不少高速公路已建成投入运营中，还有不少正在建设的高速公路和其它等级的公路也即将建成投入运营。
但是，由于施工质量和桥梁设计等方面的原因，使得桥梁的检测和加固成为必要，更因为建国以来所修建的不少旧桥，由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局限，先天不足，加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥的检测和加固技术显得非常迫切。近年来，旧桥加固工程越来越多。据不完全统计，我国的公路危桥约有4000余座，但至今未看到专门的桥梁加固规范。
1. 桥梁加固的任务和形势
1.1 桥梁加固的原因。
(1)随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化。
(2)早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。
(3)桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。
(4)近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，也存在着加固的问题。
1.2 桥梁加固的难度大。
(1)已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时有交通干扰。
(2)结构形式的限制：加固的原则一般必须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，所以受到局限。
(3)新老结构的结合是一个难题：这里包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的结合面。
(4)风险大：因为凡是要加固的桥梁，多半是危桥，结构已处在不利状态，有的还岌岌可危。对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详;现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。
1.3 加固的技术要求高。
(1)通常业主单位更愿意废弃旧桥另修新桥，除非必要时才利用旧桥而采用加固措施。
(2)由于旧桥加固方案的`设计，工作量大，收费低，所以一般大的设计单位不愿意承担这样的设计任务。
(3)加固设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识。确定加固方案时要能正确分析和判断旧桥的安危程度，即其结构状态和内力大小程度。这就需要一定的力学试验以作结构分析的支撑。
(4)加固方案实施中存在复杂性。加固方案和处理方法要有一定施工经验的专业队伍。
1.4 桥梁加固的政治和经济作用。桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性。加固桥梁不是新建项目，一般来讲不是领导人的政绩。但加固桥梁却可以预防和避免桥梁的坍塌造成物资和人身的伤亡，能避免主管领导的政治灾难。
2. 加固的方案
2.1 加固的思路。
(1)加固和维修养护所起的作用是不同的，维修养护是桥梁保持正常运营状态的保护性和预防性的工作，而加固却是从承载受力的角度来处理的。
(2)第一类加固需求，桥梁不能承受原设计荷重要求，应该通过加固恢复其原有的承载力。
(3)原设计的荷载标准不能满足现在的交通要求，要求提高到一个新的标准。
(4)桥梁要通过一次性的特重荷载，要求采用临时性措施通过特重荷载而不使原结构受到破坏，过后恢复正常。一般来说加固方案可以考虑减少内力或增大断面，也可以应用加固新材料。
2.2 加固方案和方法。目前，关于混凝土桥梁加固方法主要有：(1)结构性加固，如采用体外预应力、在结构的受拉区粘贴钢板或增设钢结构支撑。(2)非结构性加固，如对裂缝进行封闭或压浆处理。(3)最近几年国外采用碳纤维复合材料(CFRP)取代钢板，使加固技术发生了根本的变化。
3. 加固的材料和工艺
碳纤维复合材料是一种新型的材料，可以取代钢板应用在桥梁的加固工程中，因此受到人们的广泛重视。这种材料在日本最受重视，应用也最为广泛。我国对这种新型的材料是在开始实际应用的，目前对它的应用和研究正在深化和发展。
3.1 碳纤维复合材料(CFRP)的特点。(1)不增加恒载及断面尺寸;(2)不减少桥下净空;(3)施工方便，成型方便，可适应不同构件形状。(4)环氧树脂黏结，不需要锚固螺栓，对原结构无新的损伤。(5)可根据受力需要粘贴若干层。
3.2 碳纤维复合材料(CFRP)主要有三种，即碳素纤维、高分子聚合纤维、和玻璃纤维。
4. 加固方案的实施
加固方案的实施需要有一定经验的熟练工人和施工队伍来完成。对于工艺上也应有比较高的要求。
5. 桥梁加固后的观测和检查验证
加固后需要对桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。
6. 桥梁加固应形成专门的规范
梁桥加固设计实例分析 篇5
江苏某公路上一座五梁式装配式钢筋混凝土梁桥,如图1-1所示,该桥自建成通车至加固前,已营运26年,近年来桥上交通量日益增加,且大吨位车辆不断增加,荷载越来越重,而原设计标准又偏低,多处出现病害,已难以满足日益发展的交通运输需要,2001年经研究决定对该桥进行加固提载。原承受活荷载为汽车-15、挂车-80和人群荷载3 k N/m 2。现改为承受汽车荷载等级为公路-II级的车道荷载。经对原结构进行检查,发现主梁底均有裂缝,裂缝宽度均大于0.2mm;并且主梁出现明显的下挠度现象。经验算大桥墩台地基有足够的承载力,墩台本身强度亦可承受增加的活荷载。
根据主梁裂缝情况,可判明属于车辆通行引起的正常裂缝。明显下挠度由于上部结构在长期荷载作用下,受压混凝土的徐变,钢筋的滑移及裂缝随时间的扩展等因素的影响所形成。基于以上原因,必须对主梁进行加固。
2 加固方案选择
对原桥主梁进行加固增强,方法有:(1)、用喷锚或现浇混凝土方法增加T梁受拉区钢筋及加大梁身断面;(2)、用钢板粘贴加固增强;(3)、用体外预应力筋加固增强等等。经计算,原主梁增强至能承担公路-II级汽车车道荷载时所需增加较多钢筋,费用较高,故不选用1法;(2)法因钢板外露,需经常养护且粘贴钢板不易使其紧密与梁身结合,故亦不采用。(3)法所需钢材较少,且施加预应力可使梁裂缝减少或闭合,施工简便,为解决预应力钢材防锈蚀和加强养护问题,预应力筋外喷射混凝土将其覆盖,这样也可避免预应力钢材直接受大气温度影响。
3 加固设计
3.1 原梁条件
受拉主筋为6Φ32+2Φ28,Asd=6058mm 2,fsd=280N/mm 2混凝土C25fcd=11.5N/mm2正截面计算按T型截面计算。截面形心至下边缘的距离y0=808 mm。
3.2 加固方法
采用千斤顶张拉元宝筋进行加固(如图1-2所示)。预应力筋的两端采用高强螺栓-粘结锚固。在拧紧高强螺栓前,先将梁两侧的钢板相接触的部位凿毛,并涂以环氧砂浆,然后拧紧高强螺栓。千斤顶设置在梁中间区段进行张拉。最后喷射细石混凝土将预应力筋粘结在原梁上。预应力筋采用精轧螺纹钢筋,fpk=540N/mm2,fpd=450N/mm2。
3.3 内力计算
在加固时,梁上仅有均布恒载作用,产生的弯矩为Md 0=8 8 3 k N·m
在全部荷载作用下:
3.4 估算补强拉杆的截面积
受压区高度x为:
求受压区的形心至上边缘的距离:,需预应力筋承担的弯矩ΔM为
因而需
取预应力筋2Φ25,Ap=982mm2
3.5 斜截面承载力计算
复核截面尺寸,截面满足要求。
原梁箍筋为Φ8@100,除最下排2Φ3 2伸入支座外,其余三排筋均弯起。
容易验算满足要求,其中为原梁的斜截面抗剪承载力。
3.6 确定张拉控制应力并计算预应力损失
取控制应力为
。因在梁底张拉钢筋,且预应力筋采用焊接锚固,故摩阻损失为零,即预应力损失。
在下撑点处因摩擦而引起预应力损失,由图1-2知斜杆与纵轴的夹角为0.565弧度,取摩擦系数μ=0.25,则摩擦损失
取年最高温度与施工温度差为25℃,则温差引起的预应力损失为。由应力松弛而引起的预应力损失为
3.7 计算预应力内力及其效应计算
故在施工时截面上不会出现反向弯矩。
加固梁的反拱和挠度计算,下文中各符号含义参考《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》中定义。
抗弯刚度
预应力引起的反拱,其中ηθ=2;
汽车荷载挠度
人群荷载挠度
3.8 张拉量的计算
为计算张拉量△L,需先求出梁的闭合缩短变形△S。在张拉之前,梁上仅仅作用有恒载,可算出裂缝处的钢筋应力和应变不均匀系数。
4 加固效果
该桥梁加固后经恒载+公路-II级汽车车道荷载作用下进行测试,T梁承载能力达到并超过公路—II级的承载能力;预应力筋钢筋应力小于450MPa,能够满足荷载的要求;加载时各测点的读数稳定,卸载后各部位的应变或挠度恢复迅速,其相对残余变形值较小,该桥梁各部件均处于弹性工作状态,受力状态良好。该桥加固后营运至今,经跟踪观察使用情况良好。
5 几点建议
(1)、构造上应遵循以下工作要求。在下撑式预应力筋弯折处的原梁底面上,应设置支承钢垫板,其厚度应不小于10mm,其宽度不小于厚度的4倍,其长度应与被加固的梁宽相等。支撑钢垫板与预应力筋之间应设置钢垫棒或钢垫板,垫棒直径应不小于20mm,长度应不小于被加固的梁宽加2倍预应力筋直径,再加40mm。有时为减少摩擦损失,在垫棒上套一与梁同宽的套筒。
(2)、体外预应力加固法具有如下优点:(1)在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能;(2)由于承重结构自重增加小故对墩台及基础受力状况影响很小,可节省对墩台和基础的加固;(3)对桥梁营运影响小,可在不限制通行的条件下加固施工;(4)预应力加固法既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。
(3)、在实际工作中,预应力加固法是灵活多样的,有时需要将预应力加固方法和其它加固方法结合进行。
参考文献
[1]建筑物可靠性鉴定和加固[M].北京:科学出版社.2003.294-295
某纪念亭纠偏、加固实例 篇6
该纪念亭于1990年建成, 纪念亭为重檐六角亭, 高8.0m, 直径6.0m, 建筑面积28.26m2。钢筋混凝土结构, 基础为钢筋砼环形梁式基础, 基础底面下设计采用0.3m厚的3:7灰土垫层, 以下为原土翻夯法处理地基, 处理范围为直径11.0m, 处理深度为2.5m。
纪念亭投入使用后, 其地基基础出现下沉、建筑物倾斜现象, 其相对沉降量达7~62mm, 平均沉降量为41.2mm;整体向东南方向倾斜, 向东倾斜率为7.14‰~20‰, 平均倾斜率13.9‰;向南倾斜率为0~13‰, 平均倾斜率5.06‰。已不能满足使用要求, 需对其进行纠偏和加固。
2 场地工程地质条件
地貌单元属黄河南岸高阶地, 为大厚度自重湿陷性黄土场地, 湿陷等级为Ⅲ~Ⅳ级, 湿陷程度为严重~很严重。
根据土工试验结果, 地基土在200kPa及饱和土自重压力下, 现地基土最大湿陷系数 (δs) 为0.111, 最大自重湿陷系数 (δzs) 为0.042, 计算最大自重湿陷量 (Δzs) 为318mm, 最大湿陷量 (Δs) 为514.5mm。
依据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004中的第三节“湿陷性评价”, 该纪念亭场地现阶段仍属自重湿陷性黄土场地, 湿陷等级不小于Ⅲ级, 湿陷程度严重, 浅部湿陷性相对较大。
地基土压缩系数a0.1-0.2为0.12~1.56MPa-1, 压缩模量为1.5~31.6MPa, 呈中~高压缩性;其压实系数λc一般为0.68~0.76。
从上述结果可以看出, 在探井揭露深度范围内, 地基土压实系数明显偏低。
3 纪念亭沉降倾斜观测
对纪念亭地基基础的相对差异沉降进行了观测。该纪念亭最大沉降发生在东南部位, 相对沉降量约62mm。整体向东南方向倾斜, 向东倾斜率为7.14‰~20‰, 平均倾斜率13.9‰;向南倾斜率为0~13‰, 平均倾斜率5.06‰, 已超过《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002的第5.3.4条中规定的3‰的地基变形允许值。
4 纠偏
4.1 纠偏方法
(1) 为了判定纠偏时上部结构的现状及其受力后的性能, 对所有主要结构构件的变形与裂缝状况进行全面的监测, 并随时在纠偏顶升、迫降的过程中对其进行监测。
(2) 沿纪念亭周围 (柱基) 分别架设百分表, 以监测基础环形梁的变形状态。并采用精密水准仪, 对该建筑物地基在顶升纠偏过程中的升降进行观测, 采用百分表对顶升量进行测量。
(3) 采用经纬仪对建筑物倾斜率进行监测, 确定纠偏方向及纠偏过程中对垂直度的监测。
4.2 施工工艺
根据纪念亭的现状, 本次纠偏采用顶升法及掏土法相结合的方法对建筑物进行纠偏, 顶升法就是在建筑物基础下, 采用千斤顶等设备将相对下沉量较大的一侧顶升复位;掏土法就是在建筑物沉降相对较小的一侧进行掏土, 解除地基土应力, 达到纠偏的目的。在纠偏过程中, 采用百分表、水准仪和经纬仪等仪器进行监测, 直到倾斜率达到规范允许的范围内。纠偏后, 采用加大基础截面法对基础进行加固, 地基开挖部位进行灰土回填。
在顶升部位开挖一个长约1.7m, 宽1m, 高1.5m的工作面, 将坑底素土夯实, 上覆300mm厚的三七灰土, 浇筑300mm厚的混凝土, 形成一个工作平台, 以便架设油压千斤顶。待顶升工作结束后, 采用钢支撑架托换千斤顶。浇筑混凝土将钢支撑架封闭。
5 基础加固
采用加大基础截面法对纪念亭的基础进行加固。
5.1 灰土垫层回填
(1) 待纪念亭顶升结束后, 及时对基底周围土层形成的裂缝进行灰土灌缝工作, 并沿基础环形梁底面间隔500mm左右将楔铁打入基础环形梁内, 以增大基底的受力面积。
(2) 回填3:7灰土。
5.2 混凝土垫层
浇筑50mm厚C10混凝土垫层, 待强度达到设计值的70%后进行植筋工作。
5.3 植筋
(1) 植筋施工工艺
放线定位→成孔→清孔及干燥处理→注胶→插筋→固化→养护;
(2) 采用符合工程中所用钢材的技术标准, 并进行钢材的复试;
(3) 新增主筋采用植筋技术, 植筋规格与数量为:124根B14;
(4) 结构胶:所使用的结构胶满足《建筑结构化学锚固技术规范 (甘肃省标准) 》 (DB62/T25—3013—2003) 的相关要求。
5.4 钢筋绑扎程序
划下层钢筋间距定位线→摆放、绑扎下层钢筋→安放钢筋保护层垫块→划上层钢筋网间距定位线→摆放钢筋→对钢筋进行绑扎。
5.5
要求模板平整, 截面尺寸准确。
5.6 由商品混凝土公司提供混凝土, 混凝土强度等级为C25, 质保资料齐全。
砼浇筑时在浇灌带布置1台插入式振动器, 然后间隔由下而上全面振捣, 严格控制振捣时间, 振动点间距和插入深度。
5.7
对砼基础面以上部位回填3:7灰土, 回填高度至标高-0.10m, 压实系数大于0.95, 并对回填质量进行检测。
5.8
纠偏加固结束后, 对该建筑物的沉降及倾斜进行为期3个月的观测, 每周一次, 观察纠偏加固的效果。
6 结论
6.1 纪念亭纠偏加固前倾斜率已严重超过《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中规定的3‰变形允许值, 纠偏加固后东方向平均倾斜率为0.86‰、南方向平均倾斜率为0.81‰。
6.2 纪念亭纠偏加固前相对沉降量为62mm, 经纠偏后水平高差减小至10mm以内。
6.3 建议做好纪念亭场地的防、排水措施, 严禁地表水及灌溉水浸入地基, 造成纪念亭再次湿陷下沉。
摘要：以某纪念亭地基纠偏、加固为实例, 介绍既有建筑物的纠偏、加固的方法。
双曲拱桥加固维修实例 篇7
关键词：双曲拱桥,加固,施工要点
1 前言
近20多年来, 我国公路建设事业蓬勃发展, 公路的通行能力和服务水平进一步得到改善和提高, 尤其是“九五”以后, 国家进一步加大了基础设施建设投资, 公路面貌日新月异。但是, 我国在20世纪60～70年代修建的桥梁, 设计荷载标准较低, 而且大部分公路和桥梁仍在服役, 已不适应交通量日益增长的需要。而我国是一个发展中的国家, 不允许也不可能对所有此类桥梁全面重建, 因此对旧桥进行加固、维修或重建应进行认真分析, 科学决策, 使之更好地为国民经济服务。
2 敖汉桥的病害及原因分析
2.1 敖汉桥基本情况简介
敖汉桥位于G101线K716+487处, 全长44.2m, 上部结构由2孔15m双曲拱组成, 桥宽为净7+2×0.75m人行道, 矢跨比为1/6, 横向7肋6波, 拱肋混凝土强度为C25, 拱波的混凝土标号为C15;下部为重力式桥墩和U形桥台, 基础为污工沉井基础。
敖汉桥原设计荷载为汽车-13级, 拖车-60, 建于1967年
2.2 敖汉桥的病害状况
桥面纵向变形呈波浪形, 除桥两侧桥面沉陷达30cm外, 其余幅度不大, 但桥面铺装碾压破碎较为严重, 集中在墩顶伸缩缝附近处。安全带因受挤压而整体外移最大处达40cm。桥面栏杆损坏严重, 已残缺不全。伸缩缝也老化损坏。
主拱圈拱肋无明显破损, 在拱脚3m范围内发现纵向微小裂缝, 拱顶下沉10cm;拱波纵向裂缝严重, 尤其表现在桥梁横向跨中位置, 几乎贯通全拱, 且纵向裂缝较宽, 达4mm, 检查中两孔情况相似;在各孔拱波与拱肋连接处, 大部分都有裂缝, 有的还十分明显, 有不少水泥砂浆脱落现象, 用手就能抠下用于浆砌的砂浆。拱肋上有的地方有水迹, 说明拱板拱波有渗水的地方;有的横系梁破损露筋。
靠近桥台处腹拱拱圈有被压碎的现象, 混凝土有局部脱落, 腹拱拱脚及拱顶处有拱圈相对错开。立墙未发现明显鼓肚及裂缝。
桥墩墩身的浆砌片石被水冲刷严重, 无鼓肚裂缝现象。桥墩桥台没有严重下沉现象, 桥墩台承载力基本上能满足荷载的要求。
2.3 病害情况分析
拱上填料的透水性不好而造成拱上填料的含水量升高, 降低了填料的抗压强度。桥面铺装的破坏, 使降水更容易渗入拱上填料。重车作用下, 拱上填料向两侧挤压而将安全带推移。并且桥面结构缺乏基层, 桥面形成波浪。拱桥墩台处的变形缝在桥面处理不当。
主拱圈下沉有施工的原因, 也有后来几十年来混凝土受压徐变的因素等。现场观察结果表明, 主拱圈中的拱肋无明显破坏, 说明拱肋有一定的承载能力贮备。
拱波的纵向开裂主要原因是:拱肋间横向联系差, 变形不协调, 承载能力不足。说明主拱圈横向联系存在严重不足。
有的拱圈横系梁与拱肋接触位置的混凝土破碎, 也表明该桥在较大的荷载作用下抗扭刚度和横向刚度不够, 造成桥梁整体受力能力减弱, 也进一步证实了低设计荷载标准下的结构在承受较高的荷载作用时显示出来的破坏迹象。
总之, 造成桥梁破坏的原因有如下几个方面:
(1) 重车交通量的不断增长:重车的日益增加, 病害则日见严重, 且随着交通量的增加, 桥上会车的机会变多, 经常性的重车偏载对桥中心线附近拱圈进行反复交替的剪切。
(2) 设计原因:60年代, 设计荷载标准低, 结构设计不完善。
(3) 施工原因:限于历史原因和当时的施工管理方法, 在质量控制环节存在着一定的问题, 表现在施工工艺的先进性、建材的质量上及施工人员的整体素质上等。
(4) 自然条件原因:阜新地区昼夜温差较大, 温差的变化给结构带来很大内力, 对拱圈的影响是很不利的。除此之外桥梁主体受自然风化较为严重。
2.4 加固维修的目标
根据所分析情况, 针对性的对该桥各个部位进行病害处理与结构加固维修, 以充分发挥原桥潜在的承载力, 延长桥梁原有使用寿命, 并将桥梁的设计荷载标准由汽-13、拖-60, 提高至汽-20、挂-100, 以适应日益增长的交通量和车辆轴载, 为阜新地区的经济转型和经济振兴提供有利的保障。
3 针对各部位的病害加固方案
通过对该桥检查和分析的情况来看, 尚未发现墩台基础出现下沉病害。该桥目前使用多年, 墩台基础的沉降已完成并趋于稳定。桥墩台身除了表面冲刷和风化处, 也没有发现鼓肚、各种方向裂纹等结构性的破坏。所以对该桥的加固维修主要针对上部结构。
(1) 主拱圈的加固
拱桥的横跨比小于1/20时不需要验算桥梁的横向刚度, 但事实上原横系梁尺寸偏小, 而显示出提载后横向刚度相对小, 属薄弱构件, 针对这病害, 将横向拉杆改成横系梁, 即将全桥八根横系杆由104cm×9cm×9cm改成104cm×13cm×17cm横系梁, 以加强桥梁的横向整体性。
对于拱波较大的裂缝的处理, 可将其凿成深2cm的“∧”形, 再填塞12号砂浆。然后用钢扒钉卡紧, 钢扒钉的间距为30cm左右。拱波裂纹的处理如图1所示。
清除拱圈上部的填料, 加铺C30膨胀混凝土补强层, 增大主拱圈横截面积, 提高主拱圈的轴向力和弯矩抗力, 同时增强了全桥的横向刚度和纵向稳定性。加固结构如图2所示。
(2) 拆除腹拱立墙及实腹段侧墙, 按原结构尺寸以M7.5号砂浆砌块石重新安砌。更换腹拱圈中破坏的预制块, 按原结构尺寸和结构形式安装。拱上填料换上砂砾并分层夯实, 砂砾的回填松铺厚度每层控制在15cm内。拱上建筑拆除后的材料再应用, 要注意将原来附着的旧砂浆和混凝土清除干净。施工中注意砂浆的质量和浆砌圬工的施工工艺。
(3) 桥面
由于原桥面缺少稳定而坚实的基层, 缺少桥面铺装的整体性而造成现有的破坏现象。对桥面铺装的加固采用铺设20cm水泥稳定砂砾基层和10cm钢筋混凝土板、3cm沥青混凝土面层。桥面横坡2%。
钢筋混凝土桥面采用间距为15cm×15cm的构造配筋, 混凝土材料选用C40, 钢筋为Φ12 (Ⅱ级) 。
(4) 桥墩台
桥梁的桥墩, 除外观表现为浆砌片石的砌体外, 无法考证桥墩内部尺寸与构造, 给结构的验算带来了很大困难。从实际的运营情况来看, 桥墩台没有结构性损伤, 只是在水冲刷下, 浆砌墩身大部砂浆冲空。针对这种情况, 采用类比法, 即以同类工程中, 破坏程度更高, 提载幅度更大桥梁作为加固经验, 以保守的方式处理该桥墩台。
沿墩身下挖至沉井基础顶面, 采用预应力锚索喷射5cm喷混凝土的方法。预应力锚索用Φ20 (Ⅱ级) 的螺纹钢筋制做, 从基础顶部一直到拱脚位置每隔50cm设置一箍, 总共设置6道。
(5) 其它
重新安装栏杆底座, 重新预制桥梁栏杆。
4 建筑材料的使用
一般普通混凝土在硬化之后, 其体积是收缩的。膨胀混凝土的使用, 是为了补偿混凝土的这部分收缩, 才能使新旧混凝土更好结合。而且, 拱波下的水迹说明上部拱板有渗水的地方。使用膨胀混凝土也能够很好的防渗。普通混凝土本身抗拉强度低, 在硬化收缩时, 自身也会产生拉应力。在计算过程中可以看出, 补强的混凝土在一定程度上可完全抵消这两种拉应力。这就更降低了混凝土受拉破坏的可能性。《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50119中规定, 补偿收缩混凝土的应用范围为构件补强、渗漏修补等。所以, 在此类旧桥加固中在普通水泥里掺入膨胀剂是有必要的。
拱圈加固所使用的补强混凝土的标号是C30, 为了使得新旧混凝土更好的结合, 设计中在混凝土中掺入一定量的膨胀剂。混凝土的施工配合比和膨胀剂的掺量由辽宁工程技术大学土木建筑工程学院的建材试验室根据工地提供的材料和水泥反复试配得出。C30混凝土施工配合比是水泥∶砂子∶石子∶水=1∶1.578∶2.913∶0.4, 此时W/C+U=0.4, FDN减水剂掺量为1%。C30膨胀混凝土施工配合比 (kg/m3) 是水泥∶砂子∶石子∶水∶U型膨胀剂=370.8∶650∶1200∶165∶41.2, 膨胀剂为UFA-W膨胀剂, 掺量为10%, 等量替代水泥量。
墩台身的加固使用普通喷射混凝土。所有浆砌圬工采用M7.5砂浆, 石料的强度不低于30MPa, 拱上填料采用天然级配砂砾。
5 施工要点
5.1 膨胀混凝土的施工
5.1.1 原拱圈处理
挖除拱圈顶部的填料, 并清除原表面杂物、泥土等。检查挖除填料的拱板顶部是否有纵向裂纹, 如果有的话按照拱腹部处理裂缝的方法处理。
5.1.2 凿毛原拱板
为了使新旧混凝土结合密实有足够的粘结力, 更好的共同作用, 保证两种混凝土达到整体受力的设计要求。需要将原拱板凿毛或打成沟槽。凿毛拱板顶部时, 用铁锤和钢钎等工具, 用人工凿毛的方法凿成深度约5mm, 密度为9～12点/10cm2的小坑, 凿毛工具为钢钎, 可以用钢筋工地自制, 如果要形成沟槽, 则深度不小于6mm。
5.1.3 混凝土施工
(1) 混凝土施工用水泵喷水冲洗, 充分湿润拱板表面, 预先保证不少于12h的表面湿润。施工前刷水泥净浆进行处理表面, 以利新混凝土与原结构的粘结。
(2) 运输与贮存:膨胀剂在运输与保管中不得受潮。产品贮存期为六个月, 不得与水泥混放, 过期或受潮要重新进行物理性能试验。
(3) 膨胀剂与混凝土其他原材料一起投入搅拌机, 拌和时间较普通混凝土延长30s, 不得小于60s, 以保证拌和料的均匀性。膨胀剂按重量计, 称量偏差为±1%。
(4) 膨胀混凝土施工过程中, 在计划浇注区段内连续浇注, 不得中断;混凝土的振捣不得漏振、欠振和过振;混凝土终凝前, 采用人工多次抹平。
(5) 混凝土施工应该从拱脚向拱顶浇注, 两边同时施工, 目的在于主拱圈的受力均匀。
5.1.4 混凝土养护
膨胀混凝土要有充分湿养才能更好地发挥其膨胀效应, 必须重视混凝土的养护工作。混凝土浇注完毕后, 表面再抹平。混凝土硬化后, 采用湿麻袋覆盖, 保护混凝土表面潮湿, 养护时间不小于14d。
5.2 墩身预应力锚索喷射混凝土施工要点
(1) 受喷面清理与凿毛
处理方法同上。但浆砌片石的墩身中砂浆已经被水冲刷掉, 并且片石中夹杂了泥砂, 这不利于喷射混凝土与墩身的粘结。所以高压水冲洗干净。
(2) 喷射混凝土施工
喷射时, 尽可能使料束与受喷面垂直, 无法垂直时倾斜应小于30°。喷嘴与受喷面保持0.6～1.2m的距离, 施喷顺序为自下向上, 按30～50cm直径划圆成螺旋形前进。每次施喷层厚以3cm左右为宜, 两次喷层间隙20～30min。
(3) 喷射混凝土的养护
对新喷射混凝土喷水养护, 保持其表面湿润, 从喷射混凝土初凝后2h开始, 养护期不少于7d, 由于喷射混凝土中掺有一定量的速凝剂, 即能显著加快混凝土凝结, 提高早期强度, 也在一定程度上抑制了水泥的水化作用而易于产生较大的收缩变形。因此, 必须保持较长的养护日期, 以保证强度的正常增长, 减少和防止收缩开裂。
(4) 表面修整
喷射面修整平整, 对提高耐久性和强度均是有利的。在喷射混凝土初凝后 (即喷射后15～20min) , 直接在喷射面上抹一层砂浆。
5.3 浆砌圬工施工
腹拱立墙和实腹段侧墙采用M7.5号砂浆浆砌块石, 石料规则, 镶面平整, 砌体采用工字缝砌筑, 要求外观美观。
砌体中按结构留变形缝与伸缩缝, 要求做通, 里面用沥青麻丝填实处理。
5.4 钢筋混凝土桥面铺装施工
拱上填料的最后一层 (20cm) 做成水泥稳定砂砾层, 再进行桥面钢筋混凝土的施工。分块施工的钢筋混凝土桥面铺装的伸缩缝要尽量直顺, 填充的沥青麻丝要填实而不至于渗水。施工完毕后的表面用木抹抹平。混凝土硬化后, 覆盖湿麻袋或草帘浇水养护不小于7d。
6 加固效果分析
为了检验双曲拱桥的加固效果, 省公路局委托长安大学进行荷载试验验证。表明经过加固后, 可以使结构的整体刚度和承载能力得到明显提高, 满足了使用要求。
7 结束语
我国大部分双曲拱桥建于20世纪50～70年代, 已经运营数十年, 再加上超载、超限车辆的日益增多及结构本身的缺陷, 大批桥梁都有了不同程度的破坏, 急需维修与加固。伴随着经济增长的步伐, 各种桥梁包括双曲拱桥还要面临着承担超过原设计荷载标准很多的活载及各种偶然荷载, 因此旧桥的改造工作中还要有提高承载能力的意识。危、旧桥的整治、加固及提载已经成为当今我国公路养护的一项日益繁重而紧迫的工作。
文物古建筑地基加固工程实例 篇8
黄氏大宗祠位于佛山市顺德区杏坛右滩村,是明代万历年间科举状元黄士俊的家族祠堂。该祠堂占地1614平方米,前后三进、面宽五间,为砖木结构的硬山顶式建筑。自明代以来历经多次重修,保留了各时期的建筑风格,是珠江三角洲地区明清建筑的典型代表。2002年广东省人民政府公布其为广东省文物保护单位。黄氏大宗祠的建筑均为瓦屋面、木屋架、砖墙和柱承重。利用天然地基,设条形基础和柱下独立基础。由于地基下沉以及建筑物年久失修,导致黄氏大宗祠的中堂山墙下沉开裂,木梁架倾斜,屋面变形,严重危及建筑物的安全,必须采取有效措施对建筑物的地基基础进行加固处理。按照我国《文物保护法》的要求,文物古建筑的修缮必须遵循“不改变文物原状”的原则,包括不改变文物古建筑基础的原状。因此,通常不采用改变原有基础形式的方法实现修缮的目的,可通过提高地基承载力、减少地基变形等方法进行处理。本工程在分析比较了多种地基处理方法后,确定采用渗透注浆法进行地基加固,在不改变文物古建筑原有基础的前提下,有效消除了地基下沉对建筑物造成的危害。
1 工程地质概况
黄氏大宗祠中堂工程地质情况自上而下依次为:(1)素填土层。分布于全场地,层厚1.3~4.0m,呈灰褐色,由粉质粘土及少量瓦砾碎片组成,稍经压实。(2)淤泥层。层厚0.7~10.3m,顶面埋深1.3~4.0m,呈灰色、灰黑色,上部为薄层粉砂,含腐植质,局部含少量贝壳碎片,饱和,流塑。其主要物理力学性质指标平均值为:天然含水量64.4%,液限42.8%,液性指数2.42,孔隙比1.852,压缩系数1.721Mpa,压缩模量1.663Mpa,属高压缩性土层;凝聚力9.7kpa,内摩擦角4.7,承载力特征值51kpa。标贯试验6次,N=2~3击,平均值N=2.0击,经杆长修正后平均值N=1.8击。承载力特征值45kpa。(3)残积粉质粘土层。揭示厚度3.0~9.1m,顶面埋深2.5~8.2m,呈浅褐、褐黄、浅灰色,粘性强,饱和,可塑,局部含粉砂较多,为残积粉土。承载力特征值180kpa。(4)强风化岩层。揭示厚度1.4~4.7m,顶面埋深1.5~11.6m,承载力特征值600kpa。
2 注浆加固机理
注浆技术是一项实用性强、应用范围广泛的地基加固工程技术。其加固机理是采用液压、气压或电化学方法,将某些可凝固的浆液注入岩土体的孔隙、裂隙、节理等软弱结构面中,或挤压土体,使岩土体形成强度高、抗渗性能好、稳定性高的新结构体,从而改善岩土体的物理力学性质。
按注浆工程的地质条件、浆液扩散能力及渗透能力,以及浆液在地层中的流动形态和分布状况,注浆方法分为充填注浆法、渗透注浆法、压密注浆法、劈裂注浆法、高压喷射注浆法、电动化学注浆法等几类[1]。其中的渗透注浆法是将配制好的浆液,通过专用的注浆设备和注浆管路,注入到岩土的孔隙、裂隙和空洞中去,浆液经扩散、凝固、硬化,降低岩土的渗透性,改变其力学性能,提高其强度和稳定性,从而实现加固岩土和堵水之目的[2]。
3 注浆方案选择
黄氏大宗祠中堂基础直接置于素填土之上,其下为压缩性很高的淤泥。由于淤泥层的承载力低,受压易变形,加上古建筑年代久远,邻近新建了不少建筑物,导致地基产生较大的不均匀沉降。为了提高地基的强度和变形模量,以满足上部荷载对地基承载力的要求并保持长期的稳定性,需要对地基进行加固。基于素填土的孔隙大,可注性好,注浆后其力学性能、抗变形能力和均一性都会有所提高。在淤泥土层中进行钻孔并注浆,可增加土体密实度而使承载力提高。因此确定对地基素填土层和淤泥层采取注浆加固的方案。
根据本工程的地质情况和上部建筑的现状情况,为了避免注浆过程中破坏地层的天然结构,引发文物古建筑发生新的下沉而造成永久性损害,决定选用渗透注浆法对软弱地基土进行加固。
渗透注浆法不破坏地基的天然结构,在不改变土壤结构和颗粒排列的前提下,在注浆压力作用下,浆液渗入土壤中的孔隙和裂隙。注浆量及浆液扩散距离随着注浆压力的加大而增加。为了在注浆过程中不受扰动和破坏地层结构,注浆的压力相对较小[3]。
4 注浆设计
(1)注浆标准。注浆后,素填土层承载力标准值要求达到120kPa,淤泥层承载力标准值要求达到60kPa~80kPa。(2)注浆材料。采用425R普通硅酸盐水泥加水成为浆液,水灰比为0.75:1;加入水泥重量4.5%的水玻璃作为速凝剂,水玻璃浓度40Be;再加入水泥重量1%的木质磺酸钙作为减水剂。根据工程需要还可加入其它添加剂,如加气剂、膨胀剂等。(3)注浆范围。注浆孔采取梅花形分布,间距1.5m,灌浆孔的平面布置图见图1。注浆深度根据地质勘探资料,暂定孔深2.5m~8.2m,平均约5.1m,以注浆孔孔底到残积粉质粘土层为准。(4)浆液影响半径。由于素填土均一性差,其孔隙率、渗透系数变化大,仅用理论公式计算浆液扩散半径显然是不合理的,还需参照经验数据,本工程拟定的影响半径值为1.5m,估算平均每孔注浆约1.28m3,加固半径为0.75m。在正式施工前进行的注浆试验完成后再作确定。(5)注浆压力。本工程注浆压力设计值为0.2MPa~0.4MPa,在灌浆过程中根据具体情况另作适当的调整。(6)注浆结束标准。在规定的注浆压力下,孔段吸浆量小于0.6L/min,延续30min即可结束灌浆。
5 注浆加固施工
本工程注浆加固施工工序为:定孔位→钻孔→插管→注浆→提管→注浆→拔管→封孔。具体操作和注意事项如下:(1)打孔及插管。采用100型水文钻机成孔,成孔钻头Φ110mm,当成孔达到预定设计深度后,插入注浆管(Φ8花管),孔隙率15%左右花管。(2)制备浆液。浆液严格按注浆材料设计配合比要求制备,依次定量加入添加剂,充分搅拌均匀后,水泥浆液经过滤网过滤两次后方可使用。(3)注浆。保证注浆压力稳定及注浆泵正常运转,不得中途停注。如因故障等原因停泵,需重新插管补浆,原则上应定量注浆。(4)提管。在注浆过程中,均匀提升注浆管,逐段提升注浆管直至地表。(5)二次注浆。当吃浆量过大时,应采取二次注浆。即待第一次注浆初凝后,在此孔中重新插管注浆。(6)冒浆处理。注浆时发现管壁间冒浆或邻孔窜浆时,要停注片刻,待浆液凝固后再注。(7)停止注浆标准。当浆液从孔口或其他地方冒出、或注浆压力超过设计值、或注浆量超过设计值时,都应及时停止注浆。(8)注浆顺序。每段注浆应按照对称均匀的施工顺序,严禁分块集中连续注浆。室外注浆与室内注浆应错开进行。
6 注浆效果评价
本工程在地基加固施工一个月后,在建筑物的东、西两侧分别进行了两个孔的地质工程钻探、标准贯入试验和取土试验,检查发现各土层水泥浆渗入较明显,各土层物理力学性质均有明显改善。试验结果表明,加固处理以后的地基土承载力标准值,满足设计要求。为进一步检验加固效果,地基土处理施工完毕后继续进行沉降观测。第1次沉降观测(30d),平均沉降量为2mm,第2次观测(90d),平均沉降量为0,达到了预期的加固效果,上部墙体裂缝经处理后也未再发展。从加固后至今使用6年的情况来看,不均匀沉降继续发生的现象已经得到消除,建筑物使用正常。
7 结语
随着我国社会经济的快速发展,文物保护事业受到社会的普遍关注,国家和地方对文物保护工程的投入逐年成倍增长,文物保护工程的数量和规模大幅增加。据最新统计,目前中国有不可移动文物91万余处,其中各级文物保护单位7万多个,其中古建筑占有相当大的比例。由于古建筑大部分为天然地基,加上年代久远,基础下沉病害常有发生。本工程采用的渗透注浆技术是以不破坏地层的天然结构为控制原则,不会对古建筑基础造成损坏,在施工过程中对建筑物上部结构的影响也很小,适合文物古建筑的地基加固工程。在施工过程中,渗透注浆技术不仅可根据工程需要对注浆压力和流量进行控制和调节,而且具有施工机具轻便、作业面小、工效高而能耗低、振动和噪声小等优点,这对保护文物古建筑都是十分有利的。
参考文献
[1]龚晓南主编.地基处理技术发展与展望[M].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2004.
[2]王国际主编.注浆技术理论与实践[M].徐州:中国矿业大学出版社,2000.
[3]郝哲,王来贵,刘斌.岩体注浆理论与应用[M].北京:地质出版社,2006.
[4]蒋硕忠主编.绿色化学灌浆技术[M].北京:长江出版社,2006.08.
[5]彭振斌等编.注浆工程设计计算与施工[M].武汉:中国地质大学出版社,1997.
关于堤防工程除险加固的工程实例 篇9
(一) 防护堤工程概况
韶关蒙里水电站防护堤位于拦河坝上游的右岸, 全长约4 k m, 按地理位置分布划分为上界滩、中界滩、下界滩及大村几个堤段。该防护堤级别为5级, 设计堤顶高程采用10年一遇洪水加1.0m综合超高来确定。设计堤顶宽度为3.0m, 堤外坡比为1:1.25, 采用厚120mm的预制砼六角块护坡;堤外坡脚设计宽度为50～80cm, 高1.0m的M7.5浆砌石齿墙;内坡为1:2.0, 草皮护坡;堤身采用均质土填筑, 压实度大于0.9。当堤高小于4.0m时, 填筑前清基0.5m深并在堤轴线下开挖宽3.0m深0.8m齿槽, 从齿槽底开始分层回填如图1所示 (若堤高大于4 m, 则在填筑前清基深0.5m后在开挖深1.5m、底宽3.0m的齿槽, 随后分层回填填筑, 并在堤内坡脚设置贴坡排水。
(二) 防护堤工程地质条件
1、堤身人工填土
堤身填土为黄褐色、灰白色粘土, 母花为花岗岩风化的残积土, 砂砾含量较大, 填土较密实, 堤身渗透系数小于1×10-3cm/s, 防渗性能中等。大部分堤段堤身填土与堤基接触带处理较好, 但在中界滩部分堤段, 填土层底渗透系数大于1×10-3cm/s, 填土层与堤基接触带处理不彻底, 层底填土松散, 导致渗透性较强。
2、堤基冲积层
堤基冲积层总厚度为15.0～22.0m, 自上而下由表层粉质粘土、粉细砂、淤泥质粉土、淤泥质粘土、中粗砂和卵砾石层组成。
(三) 防护堤工程施工情况
防护堤施工从2003年12月初开始至2004年8月底竣工。根据相关规范质检要求, 对所有堤段都分段做了3次现场碾压试验, 并对每层进行了容重、含水率检测, 得到的干密度为1.51～1.59g/cm3, 合格率达100%, 优良率达80%。施工完成后又送了一组料场扰动土样到韶关市水利水电工程质量检测站进行室内击实试验, 得出的结果是土样最大干密度为1.59g/cm3, 最优含水率为24.9%, 按设计压实度应大于0.9, 干密度应大于1.43g/c m3的要求, 土堤填筑指标符合设计要求。
二、防护堤防渗灌浆处理及蓄水后使用情况
(一) 防渗灌浆处理
1、基本情况
为了达到水库两岸河堤防渗要求, 根据技施阶段工程仅有的9个地质钻孔资料, 2004年5月份对上界滩堤段和大村堤段防护堤堤基强透水层 (卵砾石层) 进行防渗处理。由于水电站建设经济性考虑, 对库区必须遵循尽量少移民少征地的原则, 在沿河堤两岸作防渗铺盖难度较大, 考虑到这种卵砾石层透水堤基高压喷浆造价较高的情况, 对堤基进行袖阀管灌浆防渗处理。
2、袖阀管灌浆
(1) 灌浆布置:
在堤顶轴线单排布孔, 孔距为1.4m, 孔深进入相对不透水层1.0m;在灌浆的前期, 先行对堤基和堤身进行充填灌浆, 浆液为粘土水泥混合浆, 浆液比例根据实际情况调整;施工中采用双液灌浆, 灌浆压力从小到大, 自行掌握。
(2) 工艺流程
袖阀管法的施工可分四个步骤, 如图2所示, 分述如下:
1) 钻孔
采用套管护壁钻进成孔, 钻进深度应达到注浆固结段高度。在钻孔过程中要做好记录, 以供注浆作业参考。
2) 下管
根据注浆要求, 在注浆部位下B型注浆管, 非注浆部位下A型注浆管。首先在连接好的注浆管底部加下闷盖, 将注浆管下入注浆钻孔中, 要确保注浆管下到孔底, 上部要高出地面, 然后在注浆管中加满水, 利用重力作用, 使注浆管不会浮起, 之后将套管缓慢地提出, 最后在注浆管上部盖上闷盖, 以防止杂物进入注浆管, 影响注浆作业质量。为使套壳料的厚度均匀, 应使袖阀管位于钻孔的中心。
3) 封孔
套管拔出后, 浇注套壳料。套壳料的作用是封闭袖阀管与钻孔壁之间的环状空间, 防止灌浆时浆液流窜, 套壳在规定的灌浆段范围内受到破碎而开环, 逼使灌浆浆液在一个灌浆段范围内进入地层。用套壳料置换孔内泥浆, 在地面1 m处以下采用砂或碎石填充, 在地面1 m处以上至地面段和孔口周围采用速凝水泥砂浆封堵, 以防止注浆过程中冒浆现象发生。
4) 注浆
待套壳料只有一定强度后, 在袖阀管内放入带双塞的灌浆管进行灌浆, 灌浆采取分段式, 每段注浆长度称为注浆步距。花管长度为注浆步距长度。注浆步距一般选取0.6～1 m, 这样可以有效地减少地层不均一性对注浆效果的影响。对于砂层, 注浆步距宜选用低值;对于砂卵石或破碎岩层, 注浆步距宜选用高值。
注浆过程中, 每段注浆完成后, 向上或向下移动一个步距的心管长度。宜采用提升设备移动, 或人工采用2个管钳对称夹住心管, 两侧同时均匀用力, 将心管移动。每完成3～4 m注浆长度, 要拆掉一节注浆心管。注浆结束后, 在注浆管上盖上闷盖, 以便于复注施工。
(二) 蓄水后使用情况
2004年9月底拦河坝下闸蓄水后, 防护堤堤内地面较低的排水渠渠道口附近和堤后排水沟沟底部位均出现了不同程度的管涌现象, 总长约500m, 局部堤段堤后排水沟护坡砼砌块出现了底部淘空、表层塌落, 堤身局部纵横裂缝的现象。对于已经过袖阀管灌浆的堤段, 堤后排水沟内也出现了少量不同程度的管涌、冒泡现象。鉴于此, 必须对工程地质再做一次充分、全面的勘测、分析, 才能作出较为准确而科学的结论。首先第一步, 就是在出现决堤、裂缝、管涌冒砂等问题的6个部位进行重点地质补充勘察工作, 查清问题的原因和范围, 提出除险加固设计采用的岩土层物理力学参数, 使设计具有针对性, 达到优化方案、节省工程费用的目的。
三、防护堤灌浆处理方案选择与实施
(一) 方案选择
根据上界滩防护堤的防渗处理及检测结果可以发现, 袖阀管灌浆法对粉细砂层、中粗砂层防渗效果较差, 若孔距布置较大情况就更不理想, 而采用深层搅拌法技术则完全弥补了袖阀管在砂层的不足。根据后期地质勘察情况, 并充分考虑经济、实用、可靠的原则, 对出现管涌形成集中渗流通道或存在渗流破坏可能的堤段以及透水性较强的粉细砂、强透水的粗砂和卵砾石层, 采用袖阀管灌浆结合深层搅拌法进行防渗处理。
(二) 方案实施
1、深层搅拌法技术 (水泥土加固法)
深层搅拌法是利用水泥作为固化剂, 通过特别的深层搅拌机械, 在地基深处就地将软土和水泥 (浆液或粉体) 强制搅拌后, 水泥和软土将产生一系列物理—化学反应, 减少了软土中的含水率, 使软土硬结改性。改性后的软土强度大大高于天然强度, 其压缩性, 渗水性比天然软土大大降低。
为了降低工程造价, 本工程采用掺加粉煤灰的水泥土, 其强度一般比不掺粉煤灰的水泥土提高10%, 同时还可消耗工业废料。
2、施工技术
1) 、加固型式
考虑本工程是在堤防上用于防渗加固, 故采用壁状式。就是将相邻搅拌桩部分重叠搭接即成为壁状加固型式, 组成水泥土挡墙, 形成良好的防渗帷幕。
2) 、施工工艺
深层搅拌法的施工主要可分为定位、预搅下沉、制备水泥浆、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌、清洗等几个步骤, 见图3。
3、加固效果检查
灌浆完成后, 从外观上, 原来有冒砂、沉陷等隐患的部位未出现明显渗漏现象, 效果比较明显。至2005年1月份施工完成, 经现场抽芯检测渗透系统均小于0.5×10-3cm/s, 满足设计防渗要求。
四、小结
在堤防除险加固工程中, 必须对防护堤工程地质条件做比较详细的勘察, 充分了解地层构造情况, 才能找到最为有效、经济、合理、完整的防渗加固方案, 才能对整个工程稳定和安全有较为准确的判断。同时在库区防护堤工程完工并投入使用后, 还要加强对整个库区防护堤的全面巡视, 加强管理, 才能早发现薄弱环节、工程隐患并及时排除险情, 才可确保整个防护堤的安全和稳定。
摘要：本文通过对蒙里水电站库区防护堤堤基地质情况及蓄水使用后基础渗漏出现的各种险情, 通过基础分析和方案选择, 采用了袖阀管灌浆和水泥搅拌桩结合的堤基处理办法, 并系统阐述了两种处理办法的施工工艺及流程, 对类似堤基防渗工程起到了很好的指引作用。