桥梁拼接施工技术在高速公路扩建中的应用摘要: 高速公路工程和城市建设的高速发展,使早期已建桥梁大多面临扩建要求,而国家对此尚未颁发专门的设计、施工及质量控制标准。
本文以某高速扩建工程为例,进行了归纳和总结以供参考。
关键词:桥梁施工;补偿混凝土;植筋;某高速公路位于丘陵地区, 经论证:改高速公路的扩建采用“两侧拼接加宽为主、局部分离加宽”的方法,将全线主线由原双向四车道扩建为双向八车道的高速公路。
设计行车速度120km/h,桥梁设计荷载:汽-超20级,挂-120,路基、桥梁两侧分别加宽8米,加宽后八车道整体路基和桥梁宽度为42米。
一、纵向拼接缝的设计方案桥梁的拼接模式采用两侧加宽:同结构、同类型、同跨径、上部构造连接,下部构造不连的方法予以拼接。
对于上部构造采用板式结构的桥梁,由于新老结构的连接需拆除原桥外侧边板的悬臂,大量凿除工作会造成施工工期过长,影响某高速公路扩建时期的通行能力,设计中考虑切割原桥外侧边板的悬臂,采用植筋技术将新老结构连接。
为保证拼接部分的混凝土的质量,减少混凝土发生收缩徐变,减少结构整体的附加内力,拼接缝采用uea 补偿混凝土浇筑。
现结合k432+532.878小盈岭1号大桥(本桥上构为11-30米预应力混凝土普通t 梁,简支桥面连续,下构为柱式墩,基础为钻孔灌注桩),重点介绍t 梁桥的纵向拼接缝的施工工艺。
拼接缝示意图如下图(一)、(二)所示。
二、施工工艺(一)、原桥边梁拼接部位的混凝土切割和凿除施工1、防撞护栏混凝土和部分边粱翼缘板混凝土的切除施工①首先为不影响现有高速路的正常交通运营、行车安全及施工操作人员的安全等,必须设置临时护栏,如临时砼防撞护栏、水马、锥形标等;②采用切割工艺,应先对护栏和翼缘板进行横向向切割,切口的间距根据吊装能力确定;③沿路线纵向切割。
在切割过程中需用吊车将混凝土切块吊住,防止混凝土切块掉到桥下。
同时将切下的混凝土块放置在原高速公路的紧急停车带上,作为该桥临时防撞护栏。
2、t梁部分翼缘板和混凝土现浇桥面板的凿除①凿除方法应采用小锤手工凿除,不允许采用切割机、风镐,避免伤及横桥向钢筋和梁板;②在t梁部分翼缘板和混凝土现浇面板的凿除前,先划线定位,按设计施工图纸的尺寸要求:凿除线距边粱腹板边线20cm;③拼接部位新、旧梁(板)断面的混凝土表面按施工缝处理,去除混凝土表面上松动的骨料、碎块,再用钢丝刷将表面松散浮渣刷去。
处理后的混凝土表面凸凹不平度不小于6mm。
(二)、植筋施工植筋是指利用电锤钻孔,在设计部位按设计孔径钻至规定深度后,进行清孔,再注入植筋胶,插入钢筋,使钢筋与混凝土通过植筋胶粘在一起,以满足结构传递受力要求。
本桥植筋钢筋(如图二所示)设计为φ12,植入深度不小于14cm,钢筋植入后其拔出力不应小于37.9kn。
1、植筋之前的准备工作①对要植筋的端面按施工缝要求凿毛处理,对作业面进行浮渣清理、清水冲洗。
②检查作业面是否有缺陷,对切割面及t 梁顶面进行检查,是否有裂缝,如有裂缝须采取措施修补、加固。
③切割、凿除工作完成后,必须经监理工程师检查合格后,方可进行下道工序。
④对于施工采用的植筋胶(本工程所用的植筋胶为喜利得hy-150粘合剂),在植筋胶采购时必须要求生产厂家出具相关国家级或行业检测报告:锚固强度试验、耐高温可焊性、耐久性、抗冻性能强等指标,以确保其产品质量符合设计要求。
2、植筋工艺准备→钻孔→清孔→孔除尘→孔干燥→钢筋处理→配胶→注胶→插筋→养生。
(1)准备:检查被植筋的混凝土面是否完好,用钢筋探测仪测出植筋处混凝土内的钢筋位置,核对、标记植筋部位,以便钻孔时避让钢筋。
(2)钻孔:①按设计要求在施工面定出钻孔植筋的位置,放好样,利用电锤钻孔(严禁使用气锤钻孔,防止出现混凝土局部疏散、开裂)。
②孔径的选定,根据设计图纸:φ12 植筋,孔径为16mm;φ22 植筋,孔径为28 mm。
③孔的深度应根据设计具体要求确定,植筋胶厂商提供的配套资料作为参考。
实际操作,根据孔径和对应深度要求钻孔,检查满足要求即可终孔。
(3)清理孔洞(除尘、干燥):钻孔成批量后,逐个清除孔内灰尘,利用压缩空气或用水清孔,用毛刷刷三遍、吹三遍,确保孔壁无尘。
(4)钢筋处理:检查钢筋是否顺直,用钢丝刷除去锈渍,用乙醇或丙酮清洗干净,凉干使用。
无锈蚀钢筋则可不进行除锈工序。
(5)配胶和注胶:根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置,注胶要一次完成。
首先将植筋胶直接放入胶枪中,将搅拌头旋到胶的头部,扣动胶枪直到胶流出为止,第一次打出的胶不用,待胶流出成均匀灰色方可使用。
注胶时,将搅拌头插到孔的底部开始注胶,注入孔内约2/3 即可。
每次扣动胶枪后,停顿5-6 秒钟,再扣动下一次胶枪。
注射下一个孔时,按下胶枪后面的舌头,因为胶枪为自动加压,避免胶继续流出,造成浪费。
更换新的胶时,按下胶枪后面的舌头,拉出拉杆,将胶枪取出。
(6)插筋:插入处理好的钢筋,此时需要手将其旋转着缓缓插入孔底,使胶与钢筋全面粘结,并防止孔内胶外溢。
按照植筋固化时间表的规定时间进行操作,使得植筋胶均匀附着在钢筋的表面及缝隙中,插好固定后的钢筋胶养生期结束后再进行钢筋焊接、绑扎及其它各项工作。
插筋、养护期间,桥上应避免震动的影响。
(7)养生:在室外温度下自然养护,温度低于5℃,应改用耐低温改性结构胶,养生时间一般在24 小时以上。
3、植筋的质量验收①现场抗拔破坏性试验一(施工前试验)。
现场先选取不参与受力、非重要位置或将来凿除的混凝土进行植筋,达到强度要求后,进行抗拔试验,检验标准以钢筋达到屈服时不被拔出,此时混凝土完好即为合格。
然后才可以批量操作。
②现场抗拔破坏性试验二(施工前的试验)。
对植入的钢筋与混凝土交界面的根部,用与之相同直径的钢筋采用帮条焊.然后进行抗拔试验,检验标准以钢筋达到屈服时不被拔出,此时混凝土完好即为合格。
③现场抗拔非破坏性试验(施工后的验收试验)。
为非破坏性抗拔试验(即达到钢筋抗拉强),同规格的钢筋按植筋总量的5%随机抽样一组,每组为3 根,进行试拉,如达到安全拉力钢筋不被拉出,说明植筋施工质量合格。
(三)、纵向拼接缝补偿uea 混凝土的浇注施工1、uea 补偿混凝土的特点及配合比设计拼接缝uea 补偿混凝土是一种微膨胀混凝土,当uea 膨胀剂加入普通水泥和水拌合后,水化反应形成膨胀性水化物钙矾石,这是它的膨胀源。
当混凝土膨胀时钢筋产生拉应力,与此同时该部分混凝土对约束面产生了相应的压应力,这就相当于提高了混凝土的早期抗拉强度。
当混凝土开始收缩时,其抗拉强度已增长到足以抵抗收缩产生的拉应力。
同时该部分混凝土的膨胀值抵消了收缩值,从而防止和大大减轻混凝土的收缩开裂,达到抗裂、防渗的目的。
2、混凝土浇注操作程序①铺装混凝土与拼接缝uea 补偿收缩混凝土分两次浇注,拼接缝混凝土强度达到90%后,方可浇注铺装混凝土;②混凝土浇注施工流程:清除杂物→支立底板吊模(紧贴梁体不出现漏浆)→润湿新老混凝土的接触面→依次从桥孔中向两端浇注混凝土→振动密实形成粗面→养生混凝土。
3、拼接缝uea 混凝土施工注意事项①混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30s;②混凝土终凝前,要反复抹压,防止表面收缩裂纹出现;③工地现拌或搅拌料必须按确定的uea 补偿收缩混凝土配合比投料,尤其uea 膨胀剂不得少掺或误掺,要派管理人员加强监督。
计量装置必须准确,开盘前要检验校下,中间要进行校核;④混凝土坍落度要满足施工要求,浇筑时间间隔不宜超过1.5h,运距较远或炎热天气施工可掺入缓凝减水剂;低温下施工可掺入早强减水剂或防冻减水剂;⑤浇筑时混凝土的自由落距应控制在2 m 以内,振捣要均匀,密实,不漏振、不欠振、不过振。
每一振点的振捣时间长短,应使混凝土表面呈现浮浆,混凝土不再下沉,混凝土不再冒出气泡为止。
振捣棒移动间距小于振捣棒作用半径的1.5 位;⑥在30℃以上炎热天气施工,混凝土中要适当调高uea 掺量,降低混凝土入模温度,材料进行保温保温养护。
补偿收缩混凝土的浇筑温度不宜超35℃;⑦由于补偿收缩混凝土不泌水,凝结时间较短,所以抹面和修整的时间可以提早,不宜过晚。
4、uea 混凝土的质量控制①应符合国家标准《钢筋混凝土施工及验收规范》中的有关条文规定。
为此,工程技术人员应根据工程具体情况,必须编制分项施工方案,向工人进行技术交底,贯彻执行上述规范中的条文;施工员(工长)需要亲自跟班,检查指导,认真组织实施,做到精心操作,确保混凝土质量;②uea 补偿收缩混凝土的配合比必须达到规范(或设计)要求的限制膨胀率,按规范要求制作试块,试验结果必须达到设计的强度等级和抗渗标号。
连续浇注的uea 补偿收缩混凝土,每200m3混凝土要制作测定限制膨胀率的试件不少于2 组(每组3件),测定水中7d和14d的伸长率。
现场主要措施为事先进行混凝土试配,加强现场质量监督;③工程完工后要试水观察,任何部位不允许发生渗漏现象。
若局部出现渗漏,可将渗漏处有缺陷的混凝土彻底清除,将其表面凿毛,冲洗干净后,抹uea 水泥砂浆,如渗漏严重,先堵漏止水,再用uea水泥砂浆抹面;三、建议与总结(1)植筋施工应控制时机,一般宜在连接部位施工之前进行,避免植入钢筋长期暴露锈蚀,否则要采取防锈、除锈措施。
必须严格保证所植钢筋与拼接新结构钢筋能可靠焊接;在植筋胶固化期内禁止扰动钢筋。
(2)混凝土的浇筑应安排在无雨雾的天气且气温相对较低的时段进行,尽量避开中午高温时段,但温度过低也不宜进行拼接施工。
(3)缺陷的修补:如浇筑完的混凝土出现蜂窝和裂缝等缺陷,可将缺陷部分凿除,清洗干净后,用1:2比例的uea水泥砂浆修补完好。
(4)补偿收缩混凝土浇筑后的保温、保湿养护是施工的关键。
由于uea 补偿收缩混凝土不泌水,容易产生早期塑性收缩裂缝,因此浇筑后应立即覆盖无纺土工布洒水养护,养护时间不少于14天,以充分供应膨胀过程中所需要的水分。
覆盖的无防土工布要求每隔2小时蓄水一次,洒水补充其水分以确保混凝土饱水状态;在中午前后一段时间,由于蒸发速度快,要求每隔1小时蓄水一次。
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