3.2原因分析
3.2.1主拱圈裂縫產(chǎn)生的原因
該橋在卸拱后,主拱內(nèi)力重新調(diào)整,同時作用兩臺背的高填土所產(chǎn)生的土側(cè)壓力共同起主拱圈裂縫的產(chǎn)生和分離(張開),并逐步延伸至橋臺前墻中部(未垂直貫通)。
(1)經(jīng)查,建寧臺地基土質(zhì)不均勻,該臺后半部分地基土質(zhì)為強風(fēng)化泥質(zhì)頁巖,前半部分(主要是前墻基礎(chǔ)位置)為粉質(zhì)亞粘土;江西臺地基土質(zhì)為粉質(zhì)亞粘土。由于建寧臺地基土質(zhì)明顯不均勻,加之河床沖刷、橋臺基礎(chǔ)局部被淘空等影響,造成建寧臺前墻的破壞。橋臺地基土質(zhì)不均勻,引起建寧臺基底應(yīng)力分布的不均勻,不均勻的基底應(yīng)力分布引起基底應(yīng)力重分布和應(yīng)力集中,以及橋臺的不均勻沉降。
(2)橋臺高14m,臺內(nèi)填料為亞粘土,透水性差,且橋臺側(cè)墻未設(shè)置泄水孔,臺內(nèi)高填土產(chǎn)生的土壓力的水平分力、土壓力的垂直分力對橋臺產(chǎn)生的附加應(yīng)力、臺內(nèi)填土遇水膨脹產(chǎn)生的側(cè)脹力等,加劇了橋臺裂縫的發(fā)展,并由此向上延伸產(chǎn)生主拱圈兩側(cè)裂縫以及建寧臺前墻局部自下而上順橋向外傾變形。
(3)橋臺前墻設(shè)計厚度不足(比標(biāo)準(zhǔn)圖小60 cm),滿足不了因基礎(chǔ)下沉和土側(cè)壓力引起的剪切應(yīng)力要求。
3.2.2全橋破壞的主要原因
從江西臺前墻垂直裂縫自上而下未貫通的情況來看,均勻的粉質(zhì)亞粘土基本滿足經(jīng)擴大處理后該橋基礎(chǔ)承載力的要求;根據(jù)建寧臺與江西臺垂直裂縫發(fā)育的程度(是否貫通以及不同的寬度),建寧臺本身的垂直裂縫發(fā)育情況(自下而上、下寬上窄,下部墻體伴有外傾),以及主拱圈裂縫發(fā)育情況(順橋面自建寧臺至江西臺發(fā)展,前者寬后者窄)等情況表明:建寧臺破壞是主動的,是加劇主拱圈裂縫發(fā)展的主要原因,即建寧臺臺內(nèi)填土產(chǎn)生的土壓力的影響,建寧臺地基土質(zhì)不均勻以及其基礎(chǔ)長期受嚴(yán)重沖刷的影響是造成全橋破壞的最主要原因。
3.3加固方案
根據(jù)上述原因分析和橋梁的技術(shù)狀況及交通狀況,以"確保安全,注意美觀,減少影響"為原則,采取|考試-大|橋內(nèi)套拱、下設(shè)仰拱框架支撐為主,輔以橋臺注漿加固地基,設(shè)置錨桿聯(lián)結(jié)新舊拱圈,注漿封縫和填充兩拱間隙,騎馬釘箍縫等綜合加固方案進行整治。
3.3.1內(nèi)套拱及下仰拱框架支撐
(1)在橋內(nèi)增設(shè)門型套拱,與仰拱聯(lián)結(jié)成一體形成閉合框架,以約束垂直變形及順橋向水平變形,仰拱既是上套拱基礎(chǔ),又是兩臺基礎(chǔ)之間的異形支撐橋梁,以約束建寧臺前墻外傾變形。
(2)門型套拱為40 cm厚C25鋼筋砼,套拱凈跨9.2m,與橋同寬,矢跨比與原橋一致為1/2.布設(shè)ф16間距為20 cm×20 cm的單層鋼筋網(wǎng)。
(3)仰拱為30 cm厚C25鋼筋砼,仰拱凈跨9.2m,矢跨比為1/12.鋼筋布置與上套拱相同,并在端頭2m范圍內(nèi)進行加強,上套拱與仰拱搭按1m.仰拱底部下設(shè)20 cm砂墊層,墊層的深度與第一層基礎(chǔ)底齊平,寬度10.2m,上鋪30 cm厚漿砌片石層,寬度9.6m;仰拱兩端下三角部分用C20砼填充。
3.3.2橋臺基底注漿
針對建寧臺地基土質(zhì)不均勻所產(chǎn)生的不均勻沉降,對建寧臺前半部進行基底注漿加固,以"人工造土"提高地基土的承載力。注漿壓力不低于5MPa,水泥漿水灰比為1:0.4.首先在橋臺外圍1.5m處先注漿,深度3~5m,分里外兩層,間隔50 cm交錯進行,孔間距為50 cm,形成一道欄柵。待水泥漿達一定強度后(7d后),再對橋臺基底土層進行注漿,二次注漿壓力有明顯提高時即可停止注漿。
3.3.3封縫和和套拱與舊橋的聯(lián)結(jié)。
(1)沿橋臺與拱圈的裂縫垂直方向每間隔50 cm采用Ф25騎馬釘箍縫,并用1:2的水泥砂漿將裂縫表面封住,每隔20 cm留壓漿孔,待封漿固結(jié)后,用水灰比1:0.8,沿裂縫方向以0.4~0.6 MPa的壓力對裂縫進行壓漿填充修補。壓漿時,壓漿孔的鄰孔為排氣孔,待排氣孔冒漿后即可封住此兩孔,然衙進行第三號孔的壓漿,第四號孔為排氣孔,依此類推,逐次注漿。
(2)為保證套拱與舊橋的聯(lián)結(jié)在橋臺與拱圈全范圍內(nèi)設(shè)置長73 cm、ф22錨桿。錨干孔間距為100cm按梅花型布置,錨桿嵌入舊橋體35cm,外露38cm,露出部分的端頭與套拱鋼筋網(wǎng)焊接??籽壑睆奖儒^桿大2cm,用40號膨脹水泥砂漿錨固。砂漿比例:水泥:砂:SH外摻劑=1:1.835:0.2,每m3水泥用量704kg.
(3)為保證新舊拱圈的結(jié)合緊密,在拱頂埋設(shè)ф60鋼筋作為注漿預(yù)留孔,并注以水泥砂漿填充兩拱間隙。
4 建議
總結(jié)該橋設(shè)計、施工和二次病害整治的經(jīng)驗,提出以下幾點建議:
(1)橋梁設(shè)計中套用標(biāo)準(zhǔn)圖,應(yīng)特別注意其適用條件,超出適用條件范圍的要做|考試-大|特殊設(shè)計,圖紙中要說明適用條件詳細內(nèi)容,以指導(dǎo)施工。
(2)按圖施工是原則,但施工人員應(yīng)注意讀圖審圖,了解設(shè)計者全部意圖,并且盡可能在實施前發(fā)現(xiàn)其中錯誤,以把好設(shè)計的最后一道關(guān)。在施工中若發(fā)現(xiàn)與設(shè)計不符的情況應(yīng)嚴(yán)肅對待,及時組織專家會診,作出合理的變更。正確的設(shè)計,經(jīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕し娇沙删蛢?yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
(3)在橋梁病害整治上,應(yīng)注意充分了解病害,發(fā)生發(fā)展情況,并對其進行全面、系統(tǒng)的分析。找準(zhǔn)原因,對癥下藥,才能從根本上解決問題。
(4)認真做好橋梁養(yǎng)護的經(jīng)常性檢查和定期檢查,發(fā)現(xiàn)病橋傾進行特殊檢查,分析病害發(fā)生的原因;對存在安全隱患的橋梁應(yīng)及時進行加固設(shè)計與施工,恢復(fù)其技術(shù)狀況,保證橋梁和行車的安全。同時應(yīng)對加固效果進行跟蹤觀測,以便總結(jié)病危橋加固設(shè)計與施工經(jīng)驗。