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1、第八章桥梁下部结构加固与改造 第一节桥梁下部结构存在的主要缺陷和病害第二节墩台基础维修第三节扩大基础加固方法与技术第四节旋喷加固方法与技术第五节桥梁下部结构改造 第一节桥梁下部结构存在的主要缺陷和病害 桥梁下部结构包括 墩台和基础 他们直接承受桥梁上部结构的荷载 并将荷载再传递给地基的受力结构 桥台是桥梁与路堤连接的关键部位 它承受上部结构的荷载 后台的填土压力 是两种强度和刚度差不极大的材料的连接处 桥墩要承受上部荷载 风力 流水压力 冰压力 浮力以及意外船只或流冰的撞击力 桥梁墩台基础主要受到 墩台的荷载作用 大气和风雨的侵袭 洪水的冲刷 还有甚至遭受地震力的作用等 第一节桥梁下部结构存在
2、的主要缺陷和病害 一 桥梁基础存在的问题桥梁基础分为浅基础和深基础 浅基础可分为刚性扩大基础 单独和联合基础 条形基础 筏板基础和箱型基础 深基础可分为桩基础 深井基础 混合基础 1 基础沉降和不均匀沉降对于深基础所表现的沉降或位移在施工中逐级表现 并且在以后1 2年内达到稳定 浅基础由于埋深浅 结构简单 施工方便 造价低 往往出现沉降 特别是不均匀沉降对桥梁结构产生极大的危害 第一节桥梁下部结构存在的主要缺陷和病害 一 桥梁基础存在的问题2 基础滑移和倾斜 1 基础由于经常受到洪水冲刷而发生滑移 一般与洪水冲刷深度有密切关系 因此 关键问题应放在如何确定洪水冲刷深度上 2 由于河床在种种原因
3、影响下 造成了桥台前临近河面基础土层的侧向压力减少 使基础产生侧向滑移 3 桥台基础的地基强度弱化 台背高填方路堤 如果处理不当 往往会造成主动土压力过大 使桥台前倾 或者土体下 第一节桥梁下部结构存在的主要缺陷和病害 一 桥梁基础存在的问题沉 使桥台台座前移 台顶后仰 导致基础移动 桥台倾斜 由于基础滑移或倾斜 导致桥梁产生以下破坏形式 支座和墩台支承面破坏 梁桥的梁从支承面上滑落 拱桥的拱圈开裂 拱跨中下陷甚至倒塌 伸缩缝装置破坏或接缝减小 伸缩机能受损 基础滑移量过大 梁端与胸墙紧贴 甚至导致胸墙破坏或梁局部压坏 第一节桥梁下部结构存在的主要缺陷和病害 一 桥梁基础存在的问题桩在轴向压力
4、的作用下的破坏模式为 1 桩底是支承很硬的底层 桩侧土为软土层 抗剪强度低 呈现桩身材料破坏 2 桩底土体形成滑动面出现整体剪切破坏 3 桩柱将出现刺入破坏 第一节桥梁下部结构存在的主要缺陷和病害 二 桥梁墩台缺陷桩桥梁墩台位于桥梁上部结构和基础之间的结构物 而且多数的墩台是由砖石砌体 混凝土和钢筋混凝土构件组成 墩台结构将上部结构的荷载传递给基础 因而 上部结构的变化和影响 基础以下结构的变化与影响 都会对墩台产生影响和损坏 第二节墩台基础维修 一 墩台基础养护砖石 混凝土和钢筋混凝土桥梁养护的目的和任务是为了使结构物完整 牢固 稳定 不发生位移和倾斜 减少行车震动和基础冲刷 贯彻 预防为主
5、 防治结合 的方针 定期检查 维护 以保证桥梁使用的安全 第二节墩台基础维修 1 墩台基础养护砖石 混凝土和钢筋混凝土桥梁养护的目的和任务是为了使结构物完整 牢固 稳定 不发生位移和倾斜 减少行车震动和基础冲刷 贯彻 预防为主 防治结合 的方针 定期检查 维护 以保证桥梁使用的安全 第二节墩台基础维修 2 墩台基础维修 1 混凝土结构表层缺陷的处理1 常用的材料 水泥砂浆环氧树脂有机粘接材料 2 混凝土结构表面常用修补法 混凝土修补 采用直接浇筑 喷射 压浆等方法 混凝土粘接剂修补 浇筑涂层修补 环氧树脂修补 第二节墩台基础维修 2 墩台基础维修 2 砖石结构表层缺陷的处理砖石结构表层缺陷采用
6、勾缝修补 用手凿或风动凿子凿去已破损的灰缝 用水冲洗干净 最后用10号水泥砂浆重新勾缝 如果破损太大或者太深时 可以加挂钢筋网 再立模浇筑混凝土 第二节墩台基础维修 3 裂缝的处理 1 填缝 将缝隙清理干净 用1 2 5或1 3水泥砂浆进行处理 对美观 耐久性有作用 对强度没有作用 2 表面抹灰 用水泥浆 水泥砂浆 环氧胶浆及环氧砂浆等涂料 涂在裂缝部位的砖石砌体或混凝土表面上的一种修补方法 3 表面粘贴修补 用胶粘剂把玻璃布或钢板等材料粘贴在裂缝部位的混凝土上 达到封闭裂缝的目的 第二节墩台基础维修 3 裂缝的处理 4 凿槽修补 沿混凝土裂缝做一条深槽 然后在槽内嵌补各种粘接材料 5 表面喷
7、浆 在经凿毛处理的裂缝表面 喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝的一种修补方法 6 打箍加固法 当钢筋混凝土梁体和拱桥的拱圈开裂 可以采用加箍筋对裂缝封闭或控制裂缝的开展 7 压浆修补处理 施加灌浆是指施加一定的压力 将某种浆液灌入结构物内部裂缝中去 以达到封闭裂缝的修补方法 第二节墩台基础维修 4 基础冲刷处理 1 基础局部冲空或损坏处理 在水深小于3m 采用围堰 工艺为板桩围堰 混凝土封底 钢筋混凝土护套 在水深大于3m 采用潜水方式 工艺为水下混凝土封底 钢筋混凝土护套浇筑 2 位于风化层上的基础冲空处理 基底外缘已被掏空时 应及时清除表面严重风化部分 对于浅水时 填以混凝土
8、封闭 深水则要考虑潜水作业 第二节墩台基础维修 4 基础冲刷处理 3 钢筋混凝土灌注桩和打入桩基础受冲刷 侵蚀时的修复 检查损伤情况 用水泥砂浆修补到原来状态 桩身有空洞 可以灌注混凝土进行修补 抛填大块石 石笼护底或钢筋混凝土块防护 以免继续冲刷 4 河床受到水流冲刷而危及桥墩基础时的防护措施 当河床受到水流冲刷而危及桥梁墩台基础时 必须采取防护措施 第三节扩大基础加固方法与技术 基础加固的常用方法有 扩大基础加固法 增补桩基法和人工地基加固法等 墩台的常用加固法有 用钢筋混凝土套箍或护套加固贯穿裂缝的墩台法 用支撑法或增建挡土墙处理墩台滑移 用顶升加固产生过大沉降的桥梁结构等 第三节扩大基
9、础加固方法与技术 1 扩大基础加固法桥梁基础扩大底面积的加固 称为扩大基础加固法 此法适用于基础承载力不足 或埋置太浅 而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础的情况 扩大基础加固法工艺 1 通常在必须加宽的范围内先打板桩围堰 2 挖去堰内土壤 直到挖到必要的深度 保证墩台安全 3 在堰内把水抽干后 铺砌石块或做混凝土基础 4 新旧基础要注意牢固结合 施工时可加设连系钢筋或插入钢销 以使加固扩大基础和旧基础牢固的结合成一个整体 第三节扩大基础加固方法与技术 2 补桩加固法在桩柱基础周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩 并扩大原承台 以此提高基础承载力 增加基础稳定性 这种加固法称为增补桩基加固法
10、优点 不需要抽水筑坝等水下施工作业 且加固效果显著 缺点 需搭设打桩架和开凿桥面 对桥头原有架空线路及陆上 水上交通均有一定影响 第三节扩大基础加固方法与技术 2 补桩加固法如果在桩间加桩 可凿除原有盖梁并浇筑新盖梁 将新旧桩顶连接起来 当桥台垂直承载力不足时 一般可在台前增加一排桩并浇筑盖梁 以分担上部结构传来的压力 打桩时可利用原有桥面脚手架 在桥面上开孔插桩 增浇的盖梁可单独受力 也可以联接在一起 使旧盖梁 旧桩及新桩一起受力 第三节扩大基础加固方法与技术 3 钢筋混凝土套箍或护套加固法如果桥梁墩台出现贯穿裂缝 为防止裂缝继续发展 使之能正常使用 可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固 加固时
11、 一般在墩身上 中 下分设三道围带 其间距应大致相当于桥墩侧面的宽度 每个围带的宽度 则根据裂缝情况和大小而定 一般为墩台高度的1 10左右 厚度采用10 20cm 为加强围带与墩台的连接 应在墩身内埋置直径10 25mm的钢销 埋入深度为钢销直径的20倍左右 把围带的钢筋网扎在钢销上 埋钢销的孔眼要比销径大出15 20cm 先填满销孔再浇筑混凝土 同时填塞裂缝 第三节扩大基础加固方法与技术 3 钢筋混凝土套箍或护套加固法当墩台损坏严重 如有严重裂缝及大面积表面破损 风化和剥落时 则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法进行加固 第三节扩大基础加固方法与技术 4 墩台滑移倾斜处理 1 支撑
12、法加固对因墩台尺寸不足 难以承受台背土压力而往桥孔方向产生倾斜或滑移的埋置式桥台 可采用修筑撑壁法进行加固 对于单孔小跨径桥台 为防止桥台滑移 可在两台之间加建水平支撑 如整垮浆砌片石撑板 或钢筋混凝土支撑进行加固 第三节扩大基础加固方法与技术 4 墩台滑移倾斜处理 2 增设辅助挡土墙对因桥台台背水平土压力太大而引起的桥台倾斜 应设法减少桥台后壁的土壤压力 可在台背加建一挡土墙 以增强挡土墙能 3 减轻荷载发筑于软土地基上的桥台 常由于填土较高 而受到较大侧向土压力作用 从而使桥台产生前移 以致产生倾斜 此时 一般可更换台背填土 减小土压力 即采用减轻桥台基础所受荷载的方法进行加固 第三节扩大
13、基础加固方法与技术 4 墩台滑移倾斜处理 4 采用拉杆技术加固桥台对于桥台的侧墙产生外倾 则可以采用拉杆给予加固 采用的材料是粗钢筋 钢筋混凝土制作 方法 1 直接对桥台两侧侧墙安置对拉钢筋 再加钢筋混凝土箍圈进行处理 2 采用预埋锚定 对穿倾斜的侧墙安置钢筋锚头 粗钢筋 螺帽 给予收紧达到倾斜的桥台加固和恢复的目的 第四节旋喷加固方法与技术 当基础下面的天然土基础松软 不能承受很大荷载 或上层土壤较好 但深层土质不良引起基础沉陷时 可采用人工地基加固方法 以提高基础的承载力 1 砂桩法当软弱地基层较厚时 可用砂桩法改善地基的承载力 加固施工时 将钢管或木桩打入基础周围的软弱图层中 然后将桩拔
14、出 灌入经过干燥的粗砂 进行捣实 做成砂桩 达到提高土的密实度的目的 第四节旋喷加固方法与技术 2 注浆法注浆法是在墩台基础之下 在墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩 通过浆液凝固 把原来松散的土固结为有一定强度和防渗性能的整体 或把岩石裂缝堵塞起来 从而加固地基 达到提高地基承载力的一种加固法 注浆法根据注浆压力不同分为静压和高压注浆两类 注浆法加固基础的应用以及越来越多 特别是高压旋喷法以及得到广泛应用 第四节旋喷加固方法与技术 3 旋喷法旋喷法是利用工业钻机将旋喷注浆管置于预计的地基加固深度 借助注浆管的旋转和提升运动 用一定的压力从喷嘴中喷射液流 冲击土体 把土和浆液搅拌成混合体 随着凝
15、聚固结 形成一种新的有一定强度的人工地基 旋喷法施工程序 钻机就位 钻孔 插管 旋喷作业 冲洗等五道工序 第五节桥梁下部结构改造 1 墩台基础加宽 1 接长盖梁法利用旧桥的基础 靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分 以便安装加宽的上部桥跨结构 基础和墩台可以不必予以加宽 经过地基承载力的验算后 决定对它是否进行加固处理 2 旧墩台附近设置新墩台法直接在原有的墩台附近的一侧或两侧 添造新的墩台 通常有两种方法 一种是采用离开旧桥台建造新桥台 另一种是靠近旧桥墩建造新桥墩 第五节桥梁下部结构改造 2 墩台基础加高和改建 1 直接搭设临时墩台从下向上顶升在桥墩台前 搭设支撑木井架 对于T型梁 在其下安置垫板后 可以直接顶在梁的下部 对于槽型或薄壁梁顶起时 要注意安置横向托梁和垫板 安装千斤顶时要求垂直 并做好防滑处理 2 桥台沉降引起的梁的纵向位移的校正采用桥下顶升法 扒杆起吊校正法和桥上顶升校正法 第五节桥梁下部结构改造 1 墩台基础加宽 1 接长盖梁法利用旧桥的基础 靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分 以便安装加宽的上部桥跨结构 基础和墩台可以不必予以加宽 经过地基承载力的验算后 决定对它是否进行加固处理 2 旧墩台附近设置新墩台法直接在原有的墩台附近的一侧或两侧 添造新的墩台 通常有两种方法 一种是采用离开旧桥台建造新桥台 另一种是靠近旧桥墩建造新桥墩
