老路改造升级的设计

老路改造升级的设计老路改造升级的设计 摘 要 本文介绍了老路改造升级设计中 新老路基纵缝处理 新老路面处理 涵洞接 缝处理及老桥加固设计 关键词 道路工程 老路改造 公路等级提高 设计处理 0 前 言 曾在省际运输中占重要地位的国道已逐步被高速公路所取代 但国道仍将继续为地 方经济发挥着不可替代的作用 而国道原有等级较低 大部分为二级公路 不能满足 地方经济发展的需要 亟待改造升级 根据地方财政的状况 老路改造升级应遵循 符 合标准 因地制宜 尽量利用老路 造价较低 的原则 笔者曾主持过几条老路的改造 升级设计 在此以 320 国道的一段为例 就老路升级改造设计中有关问题进行论述 1 1 路基设计处理路基设计处理 1 1 合理选择路基加宽侧 老路改造设计首先应合理选择平面线型 确定路基加宽侧 由于老路原平面线型施工 放样均采用老方法 偏角法 切线支距法 且近年来经过多次维修改造 平面线形已 与原设计图纸有所偏差 即原设计图纸平面数据不能采用 故必须重新采集有关数据 我们采用了 GPS 技术 布置了 GPS 点 进行平面控制 利用全站仪测量老路的平面坐标 每个断面测路基两侧及路中三个点 纵向距离 直线段 100m 曲线段 20 50m 及 路两侧的建筑物的平面坐标 将采集的数据输入计算机 利用有关计算机软件进行线形 拟合设计 确定平面线形 进行线形拟合设计时 必须结合地形 考虑构造物的加宽 建筑物的拆迁 施工以及社会影响等综合因素 拟合多条线形 进行技术经济比较 合 理确定线形 1 2 路基裂缝的处理 老路改造升级处理好路基裂缝是关键 因为老路路基运行几十年了 沉降早已结束 而新路路基又会产生新的沉降 故新老路基联接处及路基纵向两侧易产生不均匀沉降 所以联接处应特殊处理 强夯压实 人为使其提前沉降变形 在新老路基联接处 先将老路路基挖成台阶 填 筑开山石料 分层强夯压实 使其提前变形 在路基顶面 95 区 填筑砂砾层 这一层即 能起到盲沟的作用 不会破坏原水流通道 又能起到吸收部分变形的作用 土工合成材料具有质量轻 整体连续好 抗拉强度较高 耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好 施工方便等优点 已广泛运用于公路工程 特别是软土路基 利用土工格栅 防治地基 不均匀沉降及新老路结合处产生的裂缝 是处理新老路基裂缝的另一种方法 其做法是 在路基底面新老路基结合处 纵缝处 铺一层土工格栅 再分层填筑 最后在路基顶面 再铺一层土工格栅 其上再铺筑一层 30cm 厚的砂砾 2 2 路面设计处理路面设计处理 本路段原为水泥砼路面 本次设计为沥青砼路面 设计前对本工程老路路面状况进行 了详细的调查 调查结果分为三种类型 第一类为近期重新翻修后 路面板完好 裂缝 较少 且标高可达到要求 第二类为路面板破坏严重 裂缝发育 但标高可达到要求 第三类为标高达不到要求 根据以上三类情况 我们提出了以下设计方案 2 1 第一类的处治措施 2 1 1 方案一 采用沥青砼盖被技术 对路面进行补强 此项技术强度高 平整度好 造价较低等优 点 但加铺的沥青砼层会产生反射裂缝 从而导致面层开裂 地表水下渗 使路基软化 造成路面破坏 对反射裂缝目前国内无完善的防治办法及措施 故其风险性较大 笔者 曾查阅有关技术资料 亦有许多成功的经验 其中采用土工合成材料在新老路面间设置 防裂层 对于防治反射裂缝是比较有效的 因为土工合成材料层既有缓冲裂缝端部应力 集中的作用 又对沥青路面有加筋作用 其具体做法如下 2 1 1 1 稳定老路砼板块 在已失稳的砼板块上钻孔至土层 往孔中灌注水泥浆 使其稳 定 清理路面板块间的接缝 嵌入强度较大的材料 几乎无变形 如接缝较大 则需 加填防水材料 2 1 1 2 修补老路路面裂缝 先清洗裂缝 再灌注水泥浆 沥青砂或其他材料 对于较大 的裂缝应做好防水处理 2 1 1 3 铺土工合成材料层 先在老路面上涂一层沥青粘油层 然后再铺土工合成材料层 挤压密实 2 1 1 4 摊铺沥青加铺层 2 1 2 方案二 全部挖除 不予利用 此法 费时费力 但其无风险 无技术难题 质量能够得到保证 2 2 第二类的处治措施 2 2 1 方案一 将其破碎 作为新路面的底基层 破碎方法通常有重锤破碎与冲压破碎两种 重锤破 碎为传统的方法 其特点是 施工工艺简单 对沿线设施基本上无影响 但其工期长 造价较高 冲压破碎为采用冲击压实技术 其特点是 施工工艺较复杂 施工速度快 效果好 造价较低 但其冲击压实所产生的冲击波对沿线设施可能会产生影响 采取有 关措施可减小或消除 2 2 2 方案二 全部挖除 不予利用 2 3 第三类的处治措施 全部挖除 不予利用 3 3 桥涵设计处理桥涵设计处理 3 1 涵洞的处理 根据外业涵洞调查结果及水力计算 老路涵洞可分为两类 一类为孔径较小 升级后 路幅增宽 不能满足排水要求 且容易堵塞 疏通困难 这类涵洞不能利用 须全部拆 除 在原址或附近增大孔径新建 另一类为孔径较大 能满足排水要求 这类涵洞采取 一端或两端接长的方法处理 新老涵洞连接处采用沥青麻絮或其他防水材料进行填塞 3 2 桥梁的处理 业主要求全线桥梁尽量利用 老桥荷载等级仍按原等级 即汽车 20 级 挂车 100 为此 在平面定线时 按单侧单独新建一幅桥梁的形式进行建设 对老桥根据实际情况 采取不同的方法对桥梁上部结构进行加固 桥梁上部结构加固的方法主要有 3 2 1 桥面补强层加固法 在梁顶上加铺一层钢筋砼层 一般先凿除旧桥面 使其与原有主梁形成整体 达到增 大主梁有效高度和抗压截面强度 改善桥梁荷载横向分布能力 从而达到提高桥梁的承 载能力的目的 加固设计计算的前提是 补强层能与旧桥面板结合良好 能成为一个牢 固的整体 加铺层的厚度与配筋视加固需要而定 一般补强层的厚度采用 8 20cm 3 2 2 增大截面和配筋加固法 在梁底面或侧面加大尺寸 增配主筋 提高梁的有效高度和抗弯强度 从而达到提高 桥梁的承载能力的目的 3 2 3 锚喷砼加固法 借助高速喷射机械 将新砼混合料连续地喷射到已锚固好的钢筋网的受喷面上 凝结 硬化而形成钢筋砼 从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋 加强结构的整体性 从而达 到提高桥梁的承载能力的目的 其设计原则为 A 进行加固设计前 应调查清楚老桥的 原始情况 对老桥的基本承载能力作出评价 B 仍按弹性理论进行计算 C 恒载内力 按原构件的截面模量进行计算 即新喷射的砼恒载仍作用于原构件 D 活载内力用加大 后的组合截面模量计算内力 即新旧砼作为一个整体计算 E 强度验算按喷射截面占原 截面的比率 考虑是否按组合截面进行有关验算 F 喷射砼与钢筋的强度等级应大于原 构件的强度等级 3 2 4 粘贴钢板加固法 采用粘结剂及锚栓 将钢板粘贴锚固在砼结构的受拉缘或薄弱部位 使其与结构形成 整体 以钢板代替增设的补强钢筋 从而达到提高桥梁的承载能力 此法的优点是 不 破坏原结构尺寸 工艺简单 施工工期短 质量容易控制 3 2 5 改变结构受力体系加固法 通过改变桥梁结构受力体系 达到提高桥梁承载能力的目的 3 2 6 体外预应力加固法 对于钢筋砼或预应力砼梁或板 采用对受拉区施以体外预应力加固 可以抵消部分自 重力 起到卸载的作用 从而能较大幅度地提高梁的承载能力 3 2 7 增设纵梁加固法 在墩台地基安全性能好 并具有足够承载能力的情况下 可采用增设承载力高和刚度 大的新纵梁 新梁与旧梁相连接 共同受力 3 3 实例 本路段一座 3 跨 20mC25 普通钢筋砼 T 梁的中桥 采用标准图为 JT GQB011 73 汽 车 20 极 挂车 100 梁高 1 3m 腹板厚 18cm 跨中截面配筋 8 32 4 16 桥面铺 装 40 钢纤维砼 01 年维修时重铺 现阶段 T 梁工作正常 无肉眼可见裂缝 根据老 桥的状况 采取在老桥左侧增加一幅新桥 老桥作为右幅进行加固的方案 左右两幅桥 梁各自独立 互不干扰 3 3 1 新桥的设计 由于原老桥所采用的标准图早已废止 故左侧新桥上部构造采用 3 跨 20m 预应力砼 空心板 下部构造为 重力式扩大基础 柱墩桩基 设计荷载为 汽车超 20 级 挂车 120 3 3 2 老桥加固 根据建设单位的总体安排 该工程工期较短 且施工期间必须维持交通 我们对上述 各种加固方法逐一进行了比选 最后采用了粘贴钢板加固法对老桥进行加固 其具体过 程简述如下 3 3 2 1 T 梁加固前老桥保持原状 维持原有交通 待新桥完工后封闭老桥并对其进行加 固 3 3 2 2 对 T 梁粘贴钢板部分打磨 达到能看见砼骨料的程度 3 3 2 3 制作粘贴加固钢板 在粘贴面上加工出棱形刻痕 格子间距 10cm 刻痕深度 4mm 宽度 5mm 用于增加粘结力 采用喷砂除锈 3 3 2 4 按图在钢板及梁底钻孔 安装膨胀锚螺栓 锚螺栓采用 M8 90 定型产品 3 3 2 5 用丙酮清洗钢板表面 清除梁底表面灰尘 3 3 2 6 放置垫块后 按图用螺帽固定钢板 3 3 2 7 配置环氧砂浆 放置好排气管 注入孔后 用其封闭钢板和砼之间缝隙及排气 管 注入孔 螺栓与钢板之间的缝隙 使钢板和砼之间形成封闭空腔 3 3 2 8 环氧砂浆填缝硬化后 配置液态环氧树脂粘结剂 从注入孔压入 要求粘结剂 注入充实 饱满 无空隙 确保钢板与砼的有效粘结 3 3 2 9 钢板表面用钢丝刷除锈 涂红丹两道 灰漆两道作为钢板防锈层 3 3 2 10 待桥面铺装等附属工程完成后 对加固后桥梁进行荷载实验 达到设计荷载后 再投