预应力锚索在危桥加固中的应用.doc

预应力锚索在危桥加固中的应用预应力锚索在危桥加固中的应用1 工程病害概况 由于先行工程技术力量不到位，工程监理力度不够，造成 许多公路工程质量差，所以近年来对先行工程质量不佳的采取加固措施。石牛塘石拱桥位于福三线k474000永定县境内，2000年被列为入闽通道战备公路。桥台采用重力式结构 ，根据调查，该桥两桥台翼墙均有外倾斜变形，其中，下游外倾变形更为严重，外错达3c m5cm，且桥台路面下沉10cm20cm。两桥台拱脚均有压裂变形破坏，永定台下游侧面出 现纵向透底裂缝，宽达3mm6mm，起拱线五角右下部分条石被压，呈碎裂破坏，并出现错位现象。桥台正面墙见有浆缝破损和砂浆掉落。永定台上下游腹拱距边缘2m3m处严重纵裂破坏，缝宽3mm5mm，并与其侧翼墙变形破坏连为一体。 2 病害成因分析 根据两桥台翼墙的变形及特征，分析其外倾变形破坏主要 是因其墙后土压倾覆力矩较大，且翼墙本身稳定力矩不足，桥台填料施工不良，台背回填不实，以及桥位未设置泄水孔，致使路面水长期渗透至桥台路基内等因素的作用和影响， 造成桥台翼墙外倾错位，并诱发桥台路基下沉破坏。同时，在此基础上又使 桥台拱脚应力重分布而集中发展，造成拱脚压裂变形、破坏，正面墙也发现裂缝变形，在永定台上、下游两侧，其变形破坏更为严重，导致腹拱纵裂，并与翼墙变形破坏连为一体。 3 加固措施根据石牛塘石拱桥桥台变形现状和破坏特征，为恢复足够的稳定力矩，决定对桥台进行补强加固，对桥台翼墙和正面墙分别采用预应力对锚和地锚加固技术、对该桥台进行工程加固治理。 3.1 预应力对锚 在龙岩桥台和永定桥台两侧翼墙分别各设一片预应力对锚 框架，呈左右两侧对称分布，每片框架分布有上中下三排锚孔，其中，上排为3孔，中排 为2孔， 下排为1孔，锚孔间距为3.0m3.0m，具体工程布置和结构尺寸见图1。单孔对锚长度为13.Om，单孔设计对锚拉力为400kN，锁定荷载为30kN，锚筋采用4 由15.24标准强度1860MPa的高强度低松弛预应力钢绞线制做，见图2。框架横梁与竖肋均采用C25混凝土浇筑，见图3。竖肋基础根据情况采用M 7.5浆砌片石接长，原则要求竖肋基础入地面以下稳定地基不小于1.0m。3.2 预应力地锚 为补强加固拱脚，于两桥台正面墙上拱脚以下1.0m一线分 别布设预应力地锚框架一道，每梁上设地锚3孔，锚孔间距4.0m，单孔自由段均为3.0m，自由段防腐要求和技术处理与上述对锚相同，地锚单孔设计拉力为400kN， 锁定荷载为300kN，其锚筋材料与对锚锚筋相同，如图2所示。地锚框架梁之横梁和竖肋均为C25混凝土浇筑，竖肋基础采用M10浆砌片石砌筑，具体结构和尺寸见图3。 4 预应力描索施工 预应力锚索施工包括定位钻孔；锚索制作与安装；灌浆；锚座及钢筋混凝土框架浇筑、张拉、封头四个工序组成。现将各工艺流程分述如下。 4.1 钻孔4.1.1 搭脚手架 施工地形条件为三面临空，三面地基均在河床里。用无缝钢管搭脚手架，作为钻机工作平台。 4.1.2 钻孔施工 由于一般旋转钻在钻孔过程中需用大量的水，且钻速慢。 而潜孔钻也有其缺点是孔斜偏差较大，且不易纠正。但其优点是凿岩速度快，通过冲击钻成的孔壁比各种旋转钻 形成的孔壁粗糙，有利于锚固。因此采用MCJ-50轻便型潜孔钻施工。在穿过桥台填料时，可采用带套管跟进以防塌孔。穿过桥台墙体圬工时采用日本产MC2型潜孔冲击锤。 4.1.3 孔位控制 桥台 两侧的对穿锚孔必须水平，要求钻机就位时既要水平，点位的左右上下误差又要小于2cm，水平方向控制在对穿后偏差小于5cm；下斜自锚孔就位精度同上，角度控制误差在1 以内。钻机到位后，用自行设计的夹板将钻机与操作平台的钢管架固定在一起，保证钻机在正、反旋转，冲击岩位和动力起钻中不移位。 造孔过程中，由于两桥台的填料差异较大，除采 用套管跟进以防塌孔，钻进时，还应严格注意工作风压，及时调整圬工与不同填料的钻进速度。当发生卡钻、埋钻时，处理方法是停钻，起拔钻具，重新冲孔扫 孔；若钻具起拔困难，须采用轻提慢磨，及至打捞的办法将钻具取出、冲孔扫孔。必要时可采用固结灌浆的办法成孔。成孔后，要采用高风空压机吹渣清孔，保证孔壁、孔底干净。 4.2 锚索的安装 锚索采用国家定点厂家生产的标准强度1860MPa的高强度低松弛预应力钢绞线。对钢绞线应进行表面除污、除锈，自由段均匀地涂抹一层防腐油，外 套PVC波纹管。波纹管的起始点用1618铁丝与钢绞线固定在一起，以防 滑移，接缝处用宽胶带绕3圈5圈连接，再将钢绞线制成束，自锚孔端头用自制的导向尖壳固定成整体，以便入孔。锚索入孔后沿轴线方向隔1.5m设一个隔离架，隔离架采用 50无缝管自制。4.3 灌注水泥砂浆 注浆材料为121的水泥砂浆，水泥为525#普 硅酸盐水泥，水灰比为0.380.45。注浆采用UBJ2型高压注浆机，最大工作压力1.4MPa ，正常工作压力0.6MPa，对锚孔采用“封一头反压法”，即将锚 孔的一头封堵，封堵压力大于1.4MPa，再将压浆管的出口置于封堵的一头，从而使浆液反压向开口处。自锚孔直接采用反压法，可保证水泥砂浆在孔内充分填补裂隙与钻孔。 4.4 预应力张拉 封头4.4.1 锚索做成后，外露框架开始架模浇筑混凝土，待混凝土强度达到龄期后方可进行张拉； 4.4.2 张拉千斤顶采用VCJ穿心式，最大吨位150t；4.4.3 完成张拉后，进行自由段灌浆，注浆材料与锚固阶段相同，切去多余钢