1 、概述
南江口大桥位于省道S36线,即郁南县南江口镇下咀村段,桥中心桩号K44+860,属钢筋混凝土刚架拱桥,设计荷载为汽车-20级,挂车-100;主跨260m,桥长169.5m,桥宽9.5m,桥高25.3m,通航要求为VI级,桥台为实体式,桥台基础;南江口岸为明挖扩大基础,云浮岸为群桩基础;桥墩为钢筋混凝土承台和桩基。于1993年建成通车。
随着车辆荷载日趋增大,通车后在交通量和超载车辆增长较快的情况下,公路桥梁技术状况迅速下降,桥面损坏不断加剧,目前水泥硷桥面板出现大量的病害和缺陷,主要病害除桥面网裂,渗水,栏杆、人行道破损及其他附属工程损坏外,还出现了拱腹、主拱等多处裂缝和渗水现象,锥坡与桥台侧墙分离等主体工程问题,严重危及通行安全。因此有必要对南江口大桥进行全面、细致的桥梁使用状况调查,对其病害的类型及严重程度进行分析和评价,找出产生病害形成的原因,并提出切实可行、经济可靠的处治方案,以有效改善大桥的现有路况,提高其行驶质量和服务水平。
2 、南江口大桥的病害调查
经过长时间对该桥上、下部结构的观察,发现该桥桥台没有明显的沉降和水平位移,桥面铺装部分损坏,且出现了大量裂缝,刚架拱实腹段位置的桥面出现了不同程度的下挠。
2.1 上部构造
2.1.1 东西两跨矩形桥面板底面多处钢筋锈蚀,锈蚀处的混凝土开裂,严重的甚至使混凝土剥落,造成主筋外露。混凝土破坏面积占整个板底的23.13%,严 重降低了承载力。
根据锈蚀钢筋混凝土剥落处混凝土保护层的厚度只有0.5cm-1.5cm的情况分析,产生钢筋锈蚀混凝土破坏的主要原因是由于保护层过薄。
中间一孔桥面出现纵向裂缝,裂缝宽在0.3mm-5mm之间,裂缝之间间距与工字梁微弯板宽度基本相等。六片工字梁在中部8m左右的范围均出现垂直于梁轴线的裂纹,裂纹宽0.1mm-0.2mm,裂纹之间的间距为1.3m-2.0m,每片梁有3-4条裂纹,从梁底至腹板中部,有1-2条裂纹从梁底贯穿梁顶面。短裂纹有继续向顶扩展的趋势。
2.1.2 桥面、缘石变形破碎
桥面纵向变形已呈波浪形,缘石破碎现象较为严重,在墩顶附近伸缩缝处裂缝尤为严重。桥面的横向排水系统基本不起作用,雨水侵蚀严重。
2.1.3人行道与栏杆损坏严重
行道铺装层大面积破碎、脱落,栏杆多处断裂,混凝土剥落、露筋。
车辆通过桥梁时刚架拱实腹 段位置的桥面波动明显;刚架拱肋斜撑和拱腿根部出现裂缝,严重的裂缝长达25cm,宽1.5cm。
2.2 下部结构
东边的桥台两翼均在距台帽10cm-15cm范围内各出现一条往下的斜裂缝,缝长一条为2.5m,一条为3m,宽均在1.2cm-1.5cm之间,现场观察发现有继续往下扩展的趋势。
西边桥台前墙与翼墙完全断裂,在路线走向左侧的断缝处从台帽下开始 ,右侧在台帽下17cm开始,两侧断缝均往下至U型桥台底。右侧的断缝较窄,宽为2.3cm-3.7cm,左侧的断缝宽为4.2cm-5.8cm,左侧的翼墙沿远离路基方向向外位移4.7cm两条断缝深与墙厚相同。
两个桥台的断、裂缝方向基本与前墙和翼墙的内转角线一致。翼墙墙背受到土压力的作用,将翼墙外推,这就会在翼墙顶面与前墙的连接处发生破坏。
2.3 病害原因分析
桥面纵向裂缝的产生,是由于工字梁之间没有设置横隔梁梁与梁之间没连成整体而造成。该桥工字梁底的裂纹是由于近几年通过该桥的车流量增大,超重车辆过多,梁底产生过大的拉应力将梁底的混凝土拉裂。
据调查,近年来,随着交通量、重车的日益增加,特别是桥上错车现象日见频繁,重车则多在一侧车道上行驶,这种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,造成拱圈产生中波上的纵向裂缝。
拱肋、拱波、拱根整体性受到一定程度的破坏,而横向整体性又不能很好地保证,车载有增 无减地继续作用,使拱圈在局部受力集中,全断面受力不均匀。
由于对伸缩缝、排水设施等未能及时维护和清理,致使桥面损坏严重。
3、 维修加固方案
3.1 施工内容
本工程加固主要涉及拆除现有桥面系(包括防撞栏、桥面铺装、填平层和微弯板),拆除系梁,每跨增加四片拱肋,在此基础上浇筑连续实心板作为桥面的行车道板,之后浇筑桥面铺装,安装伸缩缝。
3.2 施工顺序
施工顺序如下:
a)拆除原有防撞栏、桥面铺装、填平层及微弯板;
b)安装拱肋施工悬挂式吊架;
c)拆除拱肋间的系梁,保留原有刚架拱肋外露的钢筋作为连接实心板用;
d)在墩台帽上凿毛,植人相应的钢筋,绑扎钢筋,用环氧树脂粘贴相应的钢板,浇筑新拱肋的拱座硅,保证预槽口安装新的拱肋;
e)安装拱肋、系梁底模,绑扎拱肋、系梁钢筋,安装整体模板;
f)使用悬挂式吊架顺序浇筑硅;
h)拆模,转到另一片拱肋施工;
i)绑扎实心板钢筋,两跨同时间、对称地浇筑硅 ;
j)两跨同时间、对称地浇筑桥面铺装和防撞栏,安装伸缩缝;
k)用环氧树脂将原有拱肋的斜撑与拱腿的裂缝封密,避免斜缝时一步扩宽和伸长。
3.3 施工工艺
3.3.1 拆除防撞栏和桥面铺装
使用硅切割机将防撞墙分块,再用钩机将硅块吊走,同时采用空压机人工凿除桥面铺装,施工中尽量减少硷渣掉人河中。在施工时采取半幅拆除施工,另外半幅作施工便道和人行通道,由专人管理。半幅施工前应先进行放样,保证桥面铺装与中拱肋有一半搭接。
3.3.2 拆除微弯板
拆除顺序为先1/4拱,再1/2拱,(拱顶)最后拆除拱脚,施工时采用人工配合吊机平衡对称拆除。
3.3.3 安装悬挂式吊架
采用悬挂式吊架(拱架)施工,辅助施工的量要少,且不影响水中通航的净空,其主要缺点是成本略高。在施工时,沿纵向间隔按2m一组,吊架要有足够的强度、刚度和稳定性,做到浇注的拱肋不下挠不变形。
3.3.4 拆除系梁
拆除完桥面系、微弯板和安装完悬挂式吊架,使吊架系统与旧拱肋构成一个整体后再拆除系梁,施工中应当小心谨慎,注意保留拱肋与系梁的预埋钢筋。
3.3.5 拱肋槽口施工
钻孔植人钢筋时应参考原桥竣工图拱座布筋图,避免钻伤原拱座铆筋,粘贴钢板应处理好粘贴位置、fl4表面和钢板表面,凿除表面旧的硅后粘贴钢板。
原有拱肋的斜撑和拱腿是固定在墩台帽预留的槽口口内,新加的拱肋是固定在墩台帽外包的钢筋硅的预留槽口内,新的斜撑和拱脚长度缩短,浇筑新拱肋时应注意定好位。
拱座施工时新旧硷结合处应先浇水泥纯浆再浇硅。
拱肋槽口施工时,应充分利用三片旧拱肋安装施工平台。施工平台主要承受施工人员荷载。
3.3.6 安装模板、浇硅
模板采用木模和铁皮,在悬挂式吊架上安装,拱肋浇硷时应按照施工规范要求,先浇筑拱脚硅,再浇筑拱顶硅(1/2拱),最后浇筑1/4拱,严格做到两跨同时对称平衡施工。模板应用斜撑顶住,以保证模板的刚度和稳定性。
横系梁与拱片同时浇筑以保证梁与肋的整体性和横向稳定性。
与此同时,用水泥砂浆把原有的拱肋弦杆和实腹段顶上的缺口用砂浆填实,填实前,该部分旧的砼表面要凿毛,使得新旧砼的连接牢固。另外,因为挠度变 形的拱肋,其顶面的标高低于实际的标高,故可加铺砼在顶上以调整到正确的标高。
浇筑C40砼采用现场搅拌机搅拌,人工运料。
3.3.7 拆模、拆除悬挂式吊架
一般在混凝土抗压强度达到2.5MPa时方可拆除侧模,在混凝土强度符合设计强度标准值75%的要求时可拆除底模。模板拆除应遵循先支后拆,后支先拆的顺序,拆时严禁抛扔。
拆除模板和卸落时不允许用猛烈的敲打和强扭等方法进行;模板和拱架拆除后应维修整理,分类妥善存放。
3.3.8 实心板施工
实心板的钢筋要与刚架拱肋顶上外露的钢筋绑扎在一起;两端要预留伸缩缝的安装位置;对应斜撑和拱腿顶上的位置横向切1cm的缝,缝中间填塞沥青。浇砼时应两跨同时间、对称地进行。
浇筑C30硷采用现场搅拌机搅拌,人工运料。
3.3.9 桥面铺装、防撞栏和伸缩缝施工
待实心板硷达到一定强度后开始进行桥面铺装施工,须两跨同时间、对称地浇筑,桥面铺装采用C35防水硅,现场机械搅拌。
防撞栏施工时应每隔6m-8m沿防撞栏横向设缝;扶手和扶手立柱应先除锈,后刷防锈漆二道,面漆二道;伸张缝处墙身应断开,墙缝内嵌XQ-1型聚乙烯泡沫板结,外周漆双组份聚硫封膏,宽度为40mm,厚度为20mm。防撞墙必须在钢筋硷桥面铺装完成后方可施工;夜间反光膜按要求的颜色尺寸和间距于钢扶手的迎车面上;PVC泄水管在桥两边布设,间距为6m。伸张缝采用NJSF型。
南江口大桥维修加固工程于2004年12月开始,2005年3月竣工,工期近3个月。由于该桥地处S368,车流量大,为不中断交通,施工期间采用半幅施工、半幅通车的方式,在桥头两端设置醒目的安全标志及限速标志,夜间开启照明设施,确保桥下施工人员及过往车辆的安全。经过一年多的使用,该桥整体状况良好,维修部分尚未发现质量问题。
4 、结语
本文介绍了s368线南江口大桥加固的主要措施、方案,探讨了悬挂式吊架施工的有关施工工艺问题,期望能在实践中取得良好的效果,为今后旧桥的改建施工和改建技术应用提供有益的实践经验。
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