增大截面法在涵洞加固中的應(yīng)用
2015-05-27
1、工程概況
福建省浦城至南平高速公路K1728+038鋼筋混凝土蓋板通道涵，設(shè)計為l0×h0=4.0m×4.0m，正交，分離式C20混凝土基礎(chǔ)，C25混凝土墻身厚1.1m，C30鋼筋混凝土蓋板厚40cm，洞頂最大填土高度3.69m。建成通車后出口段第1、2、3節(jié)蓋板下沉，墻身錯位，最大下沉10cm，錯臺達(dá)20cm。為保證其處于完好的受力工作狀態(tài)，延長使用年限，保證車輛安全通行，必須進(jìn)行加固處理。設(shè)計采用L型角鋼聯(lián)接相鄰錯位涵節(jié)，對涵壁鑿毛，植入HRB335Φ16鋼筋，固定HRB335Φ12＠20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片后，進(jìn)行全斷面C30混凝土封閉處理。
2、施工工藝流程及施工方法
2.1工藝流程
施工準(zhǔn)備→L型角鋼加固錯臺涵節(jié)→洞身側(cè)墻和蓋板底面鑿毛→澆筑底板混凝土→澆筑側(cè)墻混凝土→澆筑頂板混凝土→拆模和養(yǎng)護(hù)→澆筑通道路面→沉降縫瀝青麻筋填塞。
2.2施工方法
2.2.1施工準(zhǔn)備
1）、施工場地必須做到“三通一平”。
2）、交通管制：涵洞上方行車道實行交通管制，避免車輛荷載影響施工和安全。
3）、原材料檢驗：鋼筋主要采用HRB335Φ12鋼筋，水泥采用P.O42.5級水級，粗集料采用4.75~16mm和16~31.5mm（方孔篩篩孔尺寸）兩粒級摻配，細(xì)集料采用中砂。使用前各原材料必須取樣進(jìn)行質(zhì)量檢驗，合格后報監(jiān)理工程師批準(zhǔn)使用。
4）、混凝土配合比設(shè)計：開工前必須進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計試驗，經(jīng)試配確定每立方米水：水泥：砂：4.75~16mm碎石：16~31.5mm碎石用量=175：357：633：498：747kg。
2.2.2 L型角鋼加固錯位涵節(jié)
對涵身錯位的沉降縫進(jìn)行清理后，采用L200（寬）×20mm（厚）型角鋼聯(lián)接相鄰錯位的涵節(jié)，每根角鋼長度從原涵頂至涵底，L型角鋼采用膨脹螺絲固定于相鄰臺壁，膨脹螺絲水平向為兩排，水平間距10cm，豎向間距50cm。
2.2.3洞身側(cè)墻和蓋板底鑿毛
為保證新舊混凝土面良好結(jié)合，以提高抗彎剛度達(dá)到補強效果，必須對原涵洞側(cè)墻面和蓋板底面進(jìn)行鑿毛處理。施工時使用沖擊鉆在表面打毛坑深3～20mm，然后用水將浮塵沖洗干凈。
2.2.4澆筑底板混凝土
混凝土澆筑前用噴壺灑水濕潤承層面，先攤鋪一層約20cm厚混凝土，用插入式振動器振搗，再用表面振動器縱橫各一遍振平。將預(yù)先加工好的HRB335Φ12＠20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片放置在混凝土面上，再攤鋪振搗第二層混凝土至設(shè)計厚度后抹平。使用插入式振動器時，移動間距不應(yīng)超過振動器作用半徑的1.5倍，與側(cè)模應(yīng)保持5～10cm的距離，插入下層混凝土5～10cm。每一處振動完畢后應(yīng)邊振動邊徐徐提出振動棒，應(yīng)避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。每一振動部位振搗延續(xù)時間為20～30s，以混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈現(xiàn)平坦、泛漿。使用表面振動器時，移位間距應(yīng)使振動器平板能覆蓋已振實部分10～20cm，振動板在一個位置的持續(xù)振搗時間不少于15s。振動板須由兩人提拉和移位，不得自由放置或長時間持續(xù)振動，移位控制以振動板底部和邊緣泛漿厚度3±1mm為限。
2.2.5澆筑側(cè)墻混凝土
1）鋼筋加工和安裝
用沖擊鉆在側(cè)墻鉆孔植入HRB335Φ16鋼筋，間距為縱50×100cm成梅花型布置，然后將加工好的HRB335Φ12＠20cm×20cm鋼筋網(wǎng)片固定在植入鋼筋上。
2）模板安裝
考慮到頂板混凝土施工需要，采用1.25m(縱) ×1.2m（橫）鋼模板。因為涵洞每5m一節(jié)，縱向剛好分為4塊，頂板橫斷面3.6m，正好分為3塊。安裝前對底板接口處混凝土進(jìn)行鑿毛和沖洗，安裝時可用已鉆孔植入的Φ16鋼筋作為內(nèi)撐，外撐用鋼管配合頂托支撐加固模板。模板不應(yīng)與腳手架發(fā)生聯(lián)系，以免腳手架上運存材料和人工操作引起模板變形。澆筑混凝土期間，設(shè)專人檢查支架和模板的穩(wěn)固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時及時處理。
3）澆筑混凝土
混凝土分層對稱連續(xù)澆筑，人工將混凝土送入模板內(nèi)，控制混凝土自落高度不超過2m，以防止粗細(xì)集料離析。由于是薄壁結(jié)構(gòu)，工作面狹小，故每塊鋼模安裝一個附著式振動器將混凝土振搗密實。
2.2.6澆筑頂板混凝土
由于頂板混凝土呈仰面，工作面又狹小，澆筑難度較大，因此施工時邊綁扎鋼筋邊支模邊澆筑。將端頭模板和第一片模板（橫向安裝3塊，縱向安裝1塊鋼模為一片，一個涵節(jié)正好安裝4片）固定后，將混凝土送入模板內(nèi)振搗密實，安裝第二片模板并澆填混凝土。如此連續(xù)安裝第三、四片模板澆填混凝土，直至在另一端頭封模，按此法此完成每個涵節(jié)頂板混凝土的施工。混凝土澆筑須連續(xù)進(jìn)行，其綁扎鋼筋和支模等中斷時間應(yīng)小于先前混凝土的初凝時間或重塑的時間。
由于混凝土振搗后自行坍落，新舊混凝土層間不可避免形成間隙。為了消除間隙，必須進(jìn)行注漿回填。注入水泥凈漿強度等級為M30，每立方米配合比水泥：水：膨脹劑用量=1446：504：144.6kg。澆筑時在每一涵節(jié)的四角距邊緣1m和正中央處各預(yù)埋1個鋼管，共預(yù)埋5個鋼管。鋼管外徑D與注漿管直徑d相匹配，且D-d=1～2mm，其長度同混凝土厚度，拆模后將鋼管從混凝土中取出。為防止注漿時水泥漿從兩端頭間隙中溢出，端頭模板拆模后用高標(biāo)號砂漿將間隙封填密實。若注漿過程還有漿液從間隙中溢出，應(yīng)及時采取封堵措施。當(dāng)混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度75%時注漿回填間隙。注漿先從四個邊角預(yù)留孔開始，最后再補注中間孔。將注漿管接入一個邊角預(yù)埋孔上，當(dāng)水泥漿從相鄰的邊角預(yù)埋孔溢出，則暫停注漿，用圓狀木塞封堵注漿孔，將注漿管接在鄰孔上繼續(xù)注漿，最后再將注漿管接入中間預(yù)埋孔注漿后用木塞封堵。在不會回復(fù)壓力，確保水泥漿不會從孔中流出時，將木塞拔除，用水泥砂漿將注漿孔封嚴(yán)。
2.2.7拆模和養(yǎng)護(hù)
側(cè)墻混凝土強度達(dá)到2.5MPa，頂板混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的50%后方可脫模。脫模后灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期為7～14天。每天灑水次數(shù)以能保持混凝土表面經(jīng)常處于濕潤狀態(tài)為度，當(dāng)氣溫低于5℃時，不得向混凝土面上灑水。
2.2.8澆筑通道路面
待現(xiàn)澆鋼筋混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的80%后，采用小型機具鋪筑方法進(jìn)行通道混凝土新路面施工。
2.2.9沉降縫瀝青麻筋填塞
為防止沉降縫水分滲漏，須將沉降縫全斷面填塞瀝青麻筋。將混凝土內(nèi)預(yù)埋的2cm厚泡沫板剔除5cm后，清除縫內(nèi)浮漿、雜物并保持干燥，用浸制好的瀝青麻筋填塞沉降縫。
3、結(jié)語
本文所述的增大截面加固涵洞的方法經(jīng)濟(jì)、實用，它對老涵洞既沒有破壞，還能與老涵洞共同承受荷載，其安全系數(shù)大，是行之有效的方法。加固通車后，涵洞未發(fā)生任何變形和開裂，其受力性能和使用質(zhì)量大大提高。
