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1、楊家溝拱橋加固方案一、工程概述 楊家溝拱橋位于山西省柳林縣留譽(yù)鎮(zhèn)楊家溝村，為老式拱橋。上部結(jié)構(gòu)為：一跨空腹式漿砌塊石曲拱橋，凈跨徑18.83m，矢跨比為13。橋面寬度為：凈-4m+21.0m(人行道)，橋面縱坡為0，橫坡為1(雙向)，拱圈厚度為1.14m。拱上建筑采用20cm厚的C25混凝土作為路面。下部結(jié)構(gòu)為：漿砌150450#片石實(shí)體橋臺(tái)，橋臺(tái)基礎(chǔ)落在強(qiáng)風(fēng)化基巖上，為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。由于歷史原因，該座舊石拱橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，隨著（新建鐵路）山西中南部鐵路通道瓦洪段ZNTJ-4標(biāo)楊家溝隧道進(jìn)口架子隊(duì)交通量不斷增長(zhǎng)，重型車(chē)大量增加，超載、超限運(yùn)輸嚴(yán)重，該橋梁漸漸出現(xiàn)了拱圈、橋臺(tái)開(kāi)裂等各種2、嚴(yán)重病害，嚴(yán)重危及到橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，因此，加固改造，提高其承載力，確保交通運(yùn)輸安全成為我分部當(dāng)前的首要任務(wù)。為了確保（新建鐵路）山西中南部鐵路通道瓦洪段ZNTJ-4標(biāo)楊家溝隧道的物資、設(shè)備運(yùn)輸安能夠全到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)及當(dāng)?shù)卮迕窦罢囊螅栽?010年10月就對(duì)該橋制定了以下加固改造方案。二、主要病害及其原因分析1、主要病害：橋面開(kāi)裂、沉陷，主拱圈4處縱向（沿路線方向）貫通縫，并延伸至兩橋臺(tái)，最小縫寬1 mm，最大縫寬40 mm，有的砌石出現(xiàn)剪切破損，橋梁的整體性遭到破壞，承載力明顯下降，嚴(yán)重危及到橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。拱圈右內(nèi)側(cè)豎向開(kāi)裂（圖一）拱橋內(nèi)側(cè)表面橫向裂縫石樓方向（圖二）拱圈內(nèi)側(cè)塊石出現(xiàn)松3、動(dòng)、掉快（圖三）拱橋表面開(kāi)裂柳林向（圖四）2、原因分析如下：1）石拱橋?qū)俪o定受力結(jié)構(gòu)，斜拱橋銳角處應(yīng)力集中，水平推力不均衡，導(dǎo)致銳角處拱圈開(kāi)裂；2） 橋臺(tái)臺(tái)背及拱腔填料不密實(shí)，在車(chē)輛荷載的作用下，逐漸下沉，導(dǎo)致橋臺(tái)、拱圈產(chǎn)生附加應(yīng)力而出現(xiàn)開(kāi)裂；3）交通量大，重車(chē)多，原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)偏低。三、加固處理方案（一）31現(xiàn)澆蓋梁加固處理技術(shù)石拱橋?qū)俪o定結(jié)構(gòu)，受力復(fù)雜，一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面會(huì)發(fā)生應(yīng)力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，承載力降低。因此，對(duì)該橋橋面采用現(xiàn)澆（蓋梁）鋼筋混凝土進(jìn)行加固處理，在距老拱橋兩側(cè)橋臺(tái)各1.5m處采用明挖方式開(kāi)挖出蓋梁兩端基礎(chǔ)作為蓋梁的橋臺(tái)（在基4、礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)分兩次進(jìn)行，并應(yīng)必要考慮當(dāng)?shù)卮迕裢ㄐ校枳鰲蜻^(guò)度）。把原橋面的混凝土進(jìn)行清理，并在處理后的原橋面鋪墊一層碎石，然后在其上面進(jìn)行蓋梁鋼筋綁扎，直至橋面工程結(jié)束。在舊拱橋柳林側(cè)拱圈下橋臺(tái)旁增加一座擋墻，（祥見(jiàn)拱橋加固圖一）對(duì)舊拱橋另一側(cè)（楊家溝隧道側(cè)）拱圈下橋臺(tái)進(jìn)行清理并在橋臺(tái)面澆筑30cm厚的C25鋼筋混凝土；再在新增加的橋臺(tái)基礎(chǔ)上架設(shè)12榀20a工字鋼后進(jìn)行模筑混凝土澆筑。處理橋臺(tái)前墻采用施打錨桿、掛網(wǎng)噴砼通過(guò)以上施工處理后使原拱圈及橋臺(tái)緊密結(jié)合共同受力，有效的阻止拱圈及橋臺(tái)裂縫、變形。這種加固技術(shù)主要是利用現(xiàn)澆蓋梁、圈梁加強(qiáng)原拱橋的承載力（荷載），使舊拱橋整體受力均勻分配，達(dá)到增強(qiáng)5、整體性、提高承載力的目的。32 設(shè)計(jì)要點(diǎn)蓋梁混凝土標(biāo)準(zhǔn)：采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆。蓋梁混凝土厚度：拱頂72cm，兩端為60cm，并在蓋梁兩端設(shè)置伸縮縫。蓋梁鋼筋配置：縱向主筋32螺紋鋼，間距為20cm ；縱向分部筋14，間距35cm，橫向主筋為32螺紋鋼，間距為100cm ；板凳筋主筋為22螺紋鋼，間距為7575cm梅花型布置；（其他部位詳見(jiàn)楊家溝溝拱橋鋼筋加固布置圖）。新增舊拱橋兩側(cè)橋臺(tái)鋼筋配置：（見(jiàn)上圖）拱圈下圈梁：采用20a工字鋼，C35模筑混凝土，厚度為50cm 。（見(jiàn)下圖）33 施工工序1）砌筑橋基礎(chǔ)加固擋墻；2）安裝圈梁20a工字鋼；3）立模；4）澆筑圈梁混凝土；5）M10#砂漿處6、理裂縫；6）澆筑蓋梁混凝土：a開(kāi)挖蓋梁橋臺(tái)基礎(chǔ)，b澆筑橋臺(tái)；c清理拱橋表面混凝土；d布設(shè)、綁扎鋼筋；e，澆筑混凝土。7）處理拱橋裂縫、掉塊：a鉆孔安設(shè)錨固鋼筋；b布設(shè)、綁扎（焊接）鋼筋；c支模；8）換填橋臺(tái)臺(tái)背及拱腔填料，重新鋪裝橋面人行通道。34 施工控制要點(diǎn)1）原材料 ：工程所用原材料包括鋼筋、水泥、碎石、砂等，必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。2） 地基承載力：套拱底板支撐基礎(chǔ)應(yīng)置于巖盤(pán)上，如未遇巖盤(pán)則地基承載力應(yīng)達(dá)04 MPa以上，否則要考慮換填水泥穩(wěn)定砂礫或灰土。3）鋼筋制作、安裝：鋼筋加工前應(yīng)進(jìn)行整直除銹，符合要求后，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)下料。鋼筋采用電焊焊接，焊接一定要牢固，接頭在構(gòu)件內(nèi)應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置7、。4）混凝土拌和：混凝土應(yīng)按配合比標(biāo)準(zhǔn)拌和。拌和采用強(qiáng)制式拌合設(shè)備，確保拌和均勻。施工當(dāng)中要注意拌合速度與澆搗速度的配合，隨時(shí)檢查混凝土坍落度，嚴(yán)格控制水灰比。5）混凝土澆筑：澆筑過(guò)程應(yīng)連續(xù)，中途不得間斷。混凝土振搗應(yīng)采用振搗棒，拱頂部分加以人工振搗，每個(gè)部位都要振搗密實(shí)，一般以振搗至混凝土不再下沉、無(wú)明顯氣泡上升、混凝土表面 出現(xiàn)薄層水泥漿、表面平整為適度。每次澆筑應(yīng)低于模板5cm-8cm，以便支設(shè)上層模板，并且在混凝土澆筑、振搗時(shí)不得碰撞鋼 筋和模板，如發(fā)生松動(dòng)，應(yīng)立即加固處理。7）混凝土養(yǎng)生：當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%時(shí)，即可拆模。拆模后應(yīng)及時(shí)灑水養(yǎng)生，直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。加固處理方8、案（二）加固采用橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) (1)設(shè)計(jì)汽車(chē)荷載等級(jí)：公路級(jí)，人群3.0kNm2，橋面組成：凈27.3m+21.0m(人行道)。 3加固依據(jù)及資料 交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTJB012003)。交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(1989年合訂本)，交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路橋涵施工設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ0412000)，交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTJ07198)，交通部部標(biāo)準(zhǔn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范)JTJ017396)，公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)：拱橋(上、下冊(cè))(1991年版)。4加固設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1)上部結(jié)構(gòu)計(jì)算采用橋梁博士(平面桿系有限元程序)進(jìn)行加固后成橋狀態(tài)下活載、恒載、溫度變化等作用力計(jì)算，以最不利荷9、載組合進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。 (2)下部結(jié)構(gòu)按重力式墩臺(tái)計(jì)算，計(jì)算荷載按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范的規(guī)定，對(duì)所有可能承受的荷載進(jìn)行最不利組合。以最不利荷載組合控制設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)計(jì)算按照公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合本橋?qū)嶋H情況按舊橋基礎(chǔ)承載力提高系數(shù)予以考慮進(jìn)行驗(yàn)算。 (3)橋面板計(jì)算按單向板和懸臂板計(jì)算，懸臂跳梁進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算、抗剪計(jì)算和抗傾覆計(jì)算。 (4)相關(guān)參數(shù)：相對(duì)濕度70，墩臺(tái)不均勻沉降考慮10mm。橋面板與其他結(jié)構(gòu)溫差5。 5加固方法 根據(jù)該橋現(xiàn)狀、橋梁承載力提高及橋面加寬的要求，確定的加固方法為： 5.1拱圈 拱圈加固采用錨噴8cm厚30號(hào)混凝土加固主拱肋和主拱波，現(xiàn)澆鋼筋混凝土加固拱角拱背的10、方法進(jìn)行。首先鑿除主拱肋表面1cm厚砂漿抹面層，鑿毛、清洗干凈，然后在主拱肋底面和側(cè)面按照規(guī)定位置鉆孔植筋，用環(huán)氧樹(shù)脂固定牢固后，掛鋼筋網(wǎng)，主拱波在內(nèi)側(cè)鉆孔植筋，掛鋼筋網(wǎng)，錨噴混凝土，加大拱肋及拱波截面進(jìn)行加固。橫隔板在底面鉆孔植入U(xiǎn)型筋，錨噴8cm厚30號(hào)混凝土，加強(qiáng)橫向連接。拱角拱背先鑿除砂漿抹面層。鑿毛、清洗干凈，在拱角拱背、拱座機(jī)2號(hào)排架根部鉆孔植筋、綁扎鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)澆10cm厚鋼筋混凝土進(jìn)行加固。 5.2拱上建筑 拱上建筑加固采用錨噴6cm厚30號(hào)混凝土加固排架及腹拱圈；橋臺(tái)前墻加固采用錨噴6cm厚30號(hào)混凝土。首先鑿除主排架表面1cm厚砂漿抹面層，將排架四周及腹拱內(nèi)側(cè)鑿毛，清洗干凈，11、然后在排架四周及腹拱內(nèi)側(cè)照規(guī)定位置鉆孔植筋，用環(huán)氧樹(shù)脂固定牢固后，掛鋼筋網(wǎng)后，最后錨噴混凝土。拱上建筑實(shí)腹段外側(cè)用10#水泥砂漿抹面3cm厚進(jìn)行處理。 5.3橋面 橋面加固采用：在原橋兩側(cè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土側(cè)墻，對(duì)稱(chēng)加設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土挑梁，現(xiàn)澆鋼筋混凝土行車(chē)道板及加設(shè)預(yù)制微彎板人行道的方法進(jìn)行。鋼筋混凝土挑梁預(yù)制好就位后。預(yù)留鋼筋和橋面鋼筋焊接，并和懸臂板鋼筋綁扎。整體澆筑橋面鋼纖維混凝土。挑梁安放時(shí)注意防止傾覆，挑梁高度應(yīng)順應(yīng)橋面橫坡處理。在挑梁上加蓋人行道微彎板，人行道兩側(cè)加設(shè)欄桿，人行道微彎板用3cm厚10#水泥砂漿抹面。橋面在兩次橋臺(tái)附近設(shè)置30cm寬，25cm深的TST伸縮縫。橋面澆筑完12、成后在1#、2#墩頂位置處切割變形縫，深3cm，寬3mm，清洗干凈后，用瀝青灌縫。 5.4橋臺(tái)及基礎(chǔ) 橋臺(tái)前墻加固采用錨噴6cm厚30號(hào)混凝土方法。將橋臺(tái)前墑表面鑿毛、植筋，掛鋼筋網(wǎng)，清洗干凈后，錨噴混凝土進(jìn)行加固。橋臺(tái)臺(tái)帽加固采用錨噴8cm厚30號(hào)混凝土方法。將橋臺(tái)臺(tái)帽前表面鑿毛、植筋，掛鋼筋網(wǎng)，臺(tái)帽鋼筋網(wǎng)和主拱肋鋼筋焊接，將混凝土表面清洗干凈后，錨噴混凝土進(jìn)行加固。 橋墩用10#砂漿抹面勾縫，橋墩墩帽加固采用在外側(cè)掛鋼筋網(wǎng)，錨噴8cm厚30號(hào)混凝土方法進(jìn)行加固。 地基根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖地質(zhì)資料及實(shí)際情況進(jìn)行處理，墩臺(tái)基礎(chǔ)用20#片石混凝土進(jìn)行防6橋梁加固施工順序 (1)對(duì)橋墩臺(tái)以及基礎(chǔ)進(jìn)行處理。13、 (2)拆除舊橋人行道及欄桿部分。 (3)鏟除橋面鋪裝、側(cè)墻及拱上填料。以上拆除過(guò)程每一跨由跨中對(duì)稱(chēng)地向拱腳方向進(jìn)行，各跨之間的拆除同步對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，使橋墩受力平衡，防止單向推力過(guò)大而引起倒塌。 (4)同時(shí)進(jìn)行主拱圈、拱上建筑及橋臺(tái)前墻的加固。 (5)現(xiàn)澆混凝土側(cè)墻，填筑拱上砂礫填料，調(diào)整橫坡，安裝挑梁，現(xiàn)澆行車(chē)道懸臂板和橋面鋼纖維混凝土。 (6)安裝人行道、欄桿、伸縮縫，完成所有加固工程。 7加固主要材料 7.1混凝土 拱肋、拱波、拱上建筑等采用30號(hào)錨噴混凝土，拱背、濕接縫等采用30號(hào)現(xiàn)澆混凝土，橋面采用30號(hào)鋼纖維混凝土，懸臂梁、微彎板采用30號(hào)預(yù)制混凝土，欄桿采用25號(hào)預(yù)制混凝土，橋墩(臺(tái)14、)采用30號(hào)現(xiàn)澆混凝土，基礎(chǔ)采用20號(hào)現(xiàn)澆混凝土。 7.2鋼筋 設(shè)計(jì)采用鋼筋為級(jí)和級(jí)兩種，除注明者外，鋼筋直徑d12mm的，采用符合GB-1499-98國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的帶肋鋼筋(即級(jí)鋼筋)；當(dāng)鋼筋直徑d12mm的，采用符合GB-13013-91國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的光圓鋼筋(即級(jí)鋼筋)。 7.3其他 (1)環(huán)氧樹(shù)脂膠及環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，按照有關(guān)規(guī)范及產(chǎn)品說(shuō)明要求，通過(guò)試驗(yàn)確定。 (2)本橋僅在橋臺(tái)兩端各設(shè)置一道TST型伸縮縫。 8施工方法、要點(diǎn)及注意事項(xiàng) (1)主拱圈(主拱肋、拱波、橫系梁)采用外包鋼筋網(wǎng)，并用錨噴混凝土加大截面，施工時(shí)嚴(yán)格按照錨噴工藝進(jìn)行。 (2)拱上建筑(排架、腹拱圈)采用外包鋼筋網(wǎng)，并15、用錨噴混凝土加大截面，施工時(shí)嚴(yán)格按照錨噴工藝進(jìn)行。 (3)橋面和人行道的拓寬施工。橋面采用鋼纖維混凝土，1m3混凝土摻入針狀鋼纖維37.5kg；懸臂挑梁安裝就位和橋面鋼筋焊接，保證穩(wěn)定性，為了保證懸臂梁(板)的根部切實(shí)可靠，其澆筑施工應(yīng)和橋面一次性整體澆筑；拆除橋面，把拱上原白灰礦渣填料及側(cè)墻全部鏟除。用鋼筋30號(hào)鋼筋混凝土現(xiàn)澆側(cè)墻，填筑透水性好的砂礫填料，調(diào)整橋面橫坡為2(橫坡由拱上砂礫填料形成)，再澆筑25cm厚橋面鋼纖維混凝土；伸縮縫采用TST橡膠伸縮體，聘任專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍施工，以確保工程質(zhì)量；橋頭兩側(cè)砌筑擋墻，修建引道，把橋兩面的路面銜接起來(lái)，根據(jù)清徐一古交公路的線形，全面規(guī)劃，應(yīng)有足夠的長(zhǎng)16、度，順應(yīng)相接，防止橋頭出現(xiàn)跳車(chē)。 (4)下部結(jié)構(gòu)及防護(hù)工程。下部結(jié)構(gòu)施工及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按照公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ0412000)、公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(JTF07198)及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。對(duì)于舊橋防護(hù)工程，檢查其是否有裂縫、沉陷等，針對(duì)病害進(jìn)行處理。 (5)對(duì)橋墩表面沖刷風(fēng)化層清除，用10#水泥砂漿抹面勾縫處理。 (6)對(duì)錨噴混凝土部分原橋結(jié)構(gòu)表面砂漿清除、鑿毛，清洗干凈后方可進(jìn)行錨噴施工。在原橋結(jié)構(gòu)上植筋時(shí)，首先在結(jié)構(gòu)上鉆孔，孔深8cm，孔徑按照需要植入鋼筋的直徑確定，清孔后灌注環(huán)氧樹(shù)脂膠，再將鋼筋插入，等黏接牢固后，方可掛鋼筋網(wǎng)。 (7)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，檢測(cè)工作，提高技術(shù)裝備，制定嚴(yán)格的技術(shù)措施。 (8)重視技術(shù)措施檔案資料工作，技術(shù)資料的搜集工作要及時(shí)進(jìn)行，并與施工進(jìn)度同步。技術(shù)資料齊全、科學(xué)、規(guī)范、認(rèn)真。 (9)堅(jiān)持貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立標(biāo)語(yǔ)牌，危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)立警告牌，機(jī)電設(shè)備設(shè)立安全操作規(guī)程牌等，嚴(yán)禁一切不安全行為和違章作業(yè)。 (10)技術(shù)管理要做到措施提前到位，技術(shù)交底提前下達(dá)，質(zhì)量監(jiān)控跟蹤到位，保證做到一次成活，一次成優(yōu)，每道自動(dòng)消化、自動(dòng)協(xié)調(diào)，保證整體布置的貫通。 除上所述外，嚴(yán)格按照公路有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)圖執(zhí)行。 為了保證拱橋的安全、質(zhì)量要求，在施工時(shí)以上兩種方案可以對(duì)照擇優(yōu)施工。