[科普中國(guó)]-明涵

明涵臺(tái)背板下脫空的處理1 明涵臺(tái)背板出現(xiàn)的問(wèn)題

橋頭搭板脫空是導(dǎo)致搭板斷裂、橋頭連續(xù)跳車(chē),影響行車(chē)安全和舒適性的常見(jiàn)病害。分析原因,橋涵建成通車(chē)后季節(jié)性水位變化及多雨季節(jié)地表水入滲直接導(dǎo)致錐坡或涵洞口擋墻后板下土體的強(qiáng)度軟化,進(jìn)而土基逐漸沉降變形,出現(xiàn)了局部弱支撐、裂縫、不均勻沉降,致使搭板支承面下形成脫空,重車(chē)通過(guò)時(shí),搭板由均勻支承變?yōu)椴痪鶆蛑С?并在脫空區(qū)最大沉降值處的板下位置產(chǎn)生應(yīng)力集中,逐漸產(chǎn)生的裂隙進(jìn)一步使后部應(yīng)力增大,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)允許彎拉應(yīng)力,搭板就開(kāi)始斷裂。特別是搭板過(guò)長(zhǎng)時(shí),更易產(chǎn)生斷裂。早期不發(fā)現(xiàn)及時(shí),就會(huì)板體斷裂、沉陷、翻漿,最后導(dǎo)致跳車(chē)甚至出現(xiàn)險(xiǎn)情。

在行車(chē)荷載作用下,搭板沉陷與脫空區(qū)吻合,形成新的差異變形區(qū),導(dǎo)致更為嚴(yán)重的跳車(chē)。另外,搭板下脫空區(qū)的擴(kuò)展,將危及搭板下枕梁的穩(wěn)定性。這種現(xiàn)象在高等級(jí)公路上比較普遍,嚴(yán)重影響行車(chē)的速度、舒適性和安全性。例如保津高速跨線(xiàn)橋橋頭跳車(chē), 112國(guó)道、102國(guó)道等橋梁橋頭跳車(chē)現(xiàn)象普遍,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、采取措施是十分必要的。否則,一旦斷裂后, 進(jìn)行補(bǔ)救工作難度大、費(fèi)用高,既影響通車(chē),也會(huì)造成不良的社會(huì)影響。搭板脫空的灌漿補(bǔ)強(qiáng),能及時(shí)阻車(chē)、消除板下脫空,使橋頭搭板處于比較完好的工作狀態(tài)。

2 橋頭搭板及明涵臺(tái)背板的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀為了防止橋頭工后沉降出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象引起的跳車(chē),設(shè)置橋頭搭板是一項(xiàng)必要措施。然而,在工程實(shí)踐中,建成通車(chē)后不久常會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象。作為過(guò)渡,它可使橋頭突變性跳車(chē)緩解并將產(chǎn)生的差異沉降分散在一定距離上。但是,由于財(cái)力不足、前瞻性研究不夠等諸多原因?qū)е略O(shè)計(jì)單位保持采用橋頭搭板和明涵臺(tái)背板下的習(xí)慣做法,很少顧及實(shí)際情況帶來(lái)的消極影響,橋梁及明板涵洞在重視安全設(shè)計(jì)的前提下,采用8% 石灰土將橋臺(tái)背墻后8m 長(zhǎng)、2m 厚范圍內(nèi)的原狀土換填,路基碾壓機(jī)械無(wú)法靠近涵壁和臺(tái)背,形成客觀(guān)存在的隱患,但搭板建成時(shí)其下是均勻支承,經(jīng)過(guò)計(jì)算滿(mǎn)足行車(chē)及規(guī)范要求,而超載重車(chē)夜間行駛的普遍現(xiàn)象不但破壞道路,更嚴(yán)重的是破壞橋梁結(jié)構(gòu)。

3 明涵臺(tái)背板下脫空的處治施工工藝板下封堵是對(duì)搭板板下脫空和基層中的細(xì)小空隙灌漿,以加固現(xiàn)有路面的工程技術(shù),采用壓密灌漿方法使向外擴(kuò)張的漿泡在土體中產(chǎn)生復(fù)雜的徑向和切向應(yīng)力體系,從而使?jié){液與土體產(chǎn)生具有膠結(jié)力的化學(xué)反應(yīng),把松散的土粒連接在一起,使土體的整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。在搭板尚未發(fā)生嚴(yán)重裂縫時(shí)早期發(fā)現(xiàn),板下封堵是一種比較經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方法,其突出優(yōu)點(diǎn)在于提高路面板下基層的均勻支撐能力,提高強(qiáng)度,一般情況下基層與板體形成致密膠結(jié),相當(dāng)于增加了板厚和增加搭板間的傳荷能力,減少了車(chē)輛荷載對(duì)板體產(chǎn)生的疲勞損傷,延長(zhǎng)了板體的使用壽命。具體施工工藝及方法步驟如下:

3.1 涵臺(tái)背及橋頭搭板下的封堵施工工藝流程

準(zhǔn)備灌漿設(shè)備和注漿鉆孔施工,制漿、灌漿、養(yǎng)生,封堵效果檢測(cè),封孔清場(chǎng)。

3. 2 脫空檢測(cè)方法

由于橋頭搭板和明涵臺(tái)背厚度大(一般為0. 35m～0. 60m ) 且板內(nèi)配筋較密、板下脫空尺寸大、脫空區(qū)大部分與錐坡連通,實(shí)踐證明,應(yīng)用貝克曼式彎沉儀和黃河JN - 150標(biāo)準(zhǔn)車(chē)(單軸載10t )輪側(cè)彎沉法測(cè)定脫空狀況不適合。 合適的方法是應(yīng)用探地雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。

3. 3 布孔

為了避免造成經(jīng)濟(jì)上的巨大浪費(fèi)和搭板的過(guò)度損害,橋頭搭板和明涵臺(tái)背的注漿孔的布置要均勻, 二級(jí)及以上級(jí)別道路位置應(yīng)在路線(xiàn)中心沿搭板假縫處,其他等級(jí)道路應(yīng)在搭板標(biāo)高相對(duì)較高處比較合理,數(shù)量根據(jù)搭板長(zhǎng)度及影響范圍確定。實(shí)踐表明, 根據(jù)脫空程度,每塊搭板上應(yīng)布2～3個(gè)孔,以利灌實(shí)。

3.4 鉆孔

橋頭搭板和明涵臺(tái)背注漿孔不適合用HZ- 160 型混凝土取芯機(jī),該型號(hào)取芯機(jī)對(duì)配筋混凝土鉆進(jìn)速度很慢,鉆頭遇到鋼筋磨損高,進(jìn)尺慢,導(dǎo)致成本增加?？捎蔑L(fēng)鎬成孔法,速度快,成本底,成孔質(zhì)量高,實(shí)踐證明切實(shí)可行。

3. 5 漿液配合比

漿液配置的關(guān)鍵是如何確定漿液的配合比。 配合比要求能保證漿液在注漿時(shí)有較好的流動(dòng)度、較快的固結(jié)速度以及漿液在凝固后具有較高的彎拉強(qiáng)度和較小的體積收縮。 可通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定漿液的最佳配合比。由于橋頭搭板和明涵臺(tái)背板下脫空尺寸大,漿液凝固后的體積收縮較大,將影響封堵效果?；炷恋氖湛s是由硬化過(guò)程中的物理化學(xué)反應(yīng)以及混凝土的溫度變化引起的。 路面板在灌漿加固時(shí)不能完全卸載,在加固施工過(guò)程中仍然承受一定的荷載(板自重,施工荷載、活載等) ,導(dǎo)致后填充結(jié)石體的應(yīng)力和應(yīng)變滯后,會(huì)產(chǎn)生微小間隙。應(yīng)用帶有膨脹性的氟石粉和膨脹劑U EA( U 型膨脹劑, U—T ype Ex pensive是中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院1985年研制成功的高效膨脹劑,用特制硫鉛酸鹽熟料與明礬石、石膏等磨制而成)作為添加劑,有助于減少收縮。

微膨脹混凝土是在混凝土和砂漿中摻入起膨脹作用的外加劑,依靠外加劑本身的化學(xué)反應(yīng)或水泥等其他成分反應(yīng),在水化期產(chǎn)生一定的限制膨脹,補(bǔ)償混凝土的收縮。 膨脹劑主要用于為減少干燥收縮而配置的,目的是為了提高抗裂強(qiáng)度和抗裂縫承載能力。產(chǎn)的高效減水劑FDN (萘磺酸鹽系高效減水劑)和膨脹劑U EA。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,施工時(shí)選用了表2中5號(hào)配比作為橋頭搭板和明涵臺(tái)背板下脫空封堵的制漿配合比,封堵效果良好。

3. 6 灌漿

搭板下封堵,灌漿壓力應(yīng)盡量小,以免錐坡因壓力過(guò)大而坍塌。由于搭板下脫空區(qū)較大,灌漿最好是無(wú)壓流入方式。 灌漿時(shí)應(yīng)密切觀(guān)察臺(tái)前錐坡、臺(tái)縫、搭板側(cè)向及涵縫等部位是否溢漿,及時(shí)抹堵,否則既造成浪費(fèi),又影響灌漿封堵效果。應(yīng)當(dāng)指出的是,由于地表水的長(zhǎng)期沖刷,致使大部分錐坡的擋墻下也在不同程度上產(chǎn)生脫空,搭板下脫空區(qū)與錐坡?lián)鯄ο碌拿摽諈^(qū)相通,會(huì)使實(shí)際灌漿施工治理用漿量大大增加。搭板下灌漿封堵需進(jìn)行多次隔日補(bǔ)漿,對(duì)30cm 以上的脫空,補(bǔ)漿不少于3次, 10cm～30cm的,不少于2次, 10cm 以下的,不少于1次。

3. 7 封堵效果檢測(cè)

搭板下灌漿封堵質(zhì)量檢測(cè)是封堵工程的重要一環(huán),由于封堵工程隱蔽性強(qiáng),搭板厚度大,準(zhǔn)確評(píng)定脫空區(qū)的封堵?tīng)顩r十分困難。經(jīng)過(guò)實(shí)踐,采用SIR- 10H型探地雷達(dá)并結(jié)合封堵橋頭搭板的現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯研究。探測(cè)范圍(水平距離為2. 5m～3. 0m ,探測(cè)深度為0. 3m～0. 6m )內(nèi),反射強(qiáng)烈, 顯而易見(jiàn),封堵30d 后脫空區(qū)內(nèi)被高強(qiáng)度、致密體填充。該脫空區(qū)加固效果很好,路基隱患排除。對(duì)應(yīng)用帶有膨脹性的氟石粉和膨脹劑U EA 作為添加劑的橋頭搭板和明涵臺(tái)背下脫空的封堵,鉆孔檢測(cè)發(fā)現(xiàn)填充物與搭板底面接觸很好,而未用帶有膨脹性的氟石粉或膨脹劑U EA作為添加劑的封堵鉆孔,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有的接觸好,有的差些。

4 結(jié)束語(yǔ)由此可見(jiàn),對(duì)于橋頭搭板或明涵臺(tái)背板下的大尺寸脫空的封堵,采用帶有膨脹性的氟石粉或膨脹劑UEA 作為添加劑對(duì)提高封堵工程質(zhì)量是十分必要的。實(shí)踐表明,若在漿液中不添加一定的膨脹劑, 則不能對(duì)橋頭搭板或明涵臺(tái)背板下的大尺寸脫空進(jìn)行有效封堵。

通過(guò)工程實(shí)踐取得的效果,總結(jié)可知對(duì)根治橋頭跳車(chē)應(yīng)當(dāng)早期發(fā)現(xiàn)搭板下脫空,并且早期治理,才能夠在很大程度上節(jié)約資源,產(chǎn)生社會(huì)效益。1