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1、高速公路桥梁伸缩缝维修更换施工技术福建建设科技2011.No.4市政与交通建设高速公路桥梁伸缩缝维修更换施工技术潘恩庭(福,)t,IJII达公路养护工程有限公司福州350007)摘要伸缩缝装置是桥梁结构的重要构件之一,及时做好桥梁伸缩缝的保养,维修,更换工作并保持伸缩缝的整体完好性,对确保桥梁结构安全,保障行车安全都具有重要意义.本文介绍了伸缩缝更换中旧缝拆除,新缝安装就位和浇筑混凝土等各施工工序的技术要点,指出只有严格控制施工时各工序的质量,才能保证桥梁伸缩缝装置在运营过程中的正常使用和满足耐久性要求.关键词高速公路桥梁伸缩缝维修更换施工技术Theconstructiontechnology
2、ofmaintenanceandreplacementofhighwaybridgeexpansionjointsAbstract.Expansionjointsisoneoftheimportantcomponentsofbridge.Itisofgreatsignificanceforthesafetyofbridgestructureandthetrafficsafetythatdowellinmaintenance,repair,replacementofexpansionjointsintimeandkeeptheirintegrity.Thispaperintroducesthet
3、echnicaImainpointsofreplacementofexpansionjointsincludingdismantlingoldexpansionjoint,installingnewoneandcastingconcreteetc.Itpointsoutthatonlystrictlycontrolofthequalityofeachprocessofconstructioncanensurenormalfunctionofexpansionjointsdeviceduringtheoperationtimeandmeetthedurabilityrequirements.Ke
4、ywords:Highway;Bridge;Expansionjoints;MaintenanceandReplacement;ConstructionTechnology1概述桥梁伸缩缝作为桥梁结构中重要的组成构件之一;是为满足桥梁纵横向位移,梁端翘曲发生的转角变化,用以保证桥梁上部结构在温度变化,混凝土收缩和徐变,以及荷载作用下,在该处的变位能够实现,而不产生额外的附加内力,并能保证行车平顺,具有伸缩,承重,防水,平整等方面的功能,使得桥梁运行平稳,伸缩自如;是为满足将车辆垂直,水平荷载通过支承结构传递至桥梁梁体,具有高刚度,耐久性,整体性,满足桥梁的路用性能要求.目前高速公路桥梁较为常用
5、的伸缩缝有D40,D80,D160,D240等模数式伸缩缝;伸缩缝装置由边钢梁,中钢梁,横梁,位移控制箱,80mm的单元橡胶密封带组合而成(D40,D80无中钢梁,横梁,位移箱);部分使用由梳齿钢板组合而成装置的为伸缩体的梳齿式伸缩缝.具体使用过程中如何选用伸缩缝的类型应根不同地区的温度气候条件,桥跨结构设计因地制宜分别选择.桥梁伸缩缝损坏必须及时进行维修更换,避免影响桥梁结构安全,行车舒适性,交通全安;特别是在交通量相对较大的高速公路更应注重及时的养护和维修更换,避免不必要的损失或造成事故.本文主要以常见损坏的模数型式伸缩缝损坏更换为例,对伸缩缝更换施工中旧缝拆除,新缝安装锚固,两侧后浇筑混
6、凝土施工等工艺施工技术要求进行分析论述.2伸缩缝装置的损坏成因分析近年来随着高速公路的开通运营,桥梁伸缩缝装置的破损履见不鲜,如福建沿海某高速公路模数式伸缩缝运营不到作者简介:潘恩庭(1978一),男,路桥工程师.从事高速公路施工养护工作.十年时间,近两年,平均损坏1O条以上需要重新更换,给行车安全带来了较大隐患.伸缩缝装置的破损形式主要有:边梁,中梁,横梁等断裂,扭曲,挠曲变形或脱落;两侧后浇混凝土开裂,破碎坑洞;伸缩缝一端顶死或一端拉裂脱开或成喇叭口;橡胶条老化破损,脱落等.伸缩缝损坏的主要原因有:2.1重交通荷截作用下的疲劳破坏:在经济快速发展带来的交通运输业也不断得到发展,交通量逐年迅
7、速增加,超限超载车辆的增加在一定程度上加重了桥梁的负担,在粱体挠度位移,重荷载冲击作用下伸缩缝装置积易疲劳破坏造成四氟板磨损,钢梁构件断裂损.如图1示:图1伸缩缝中梁破损现状2.2伸缩量计算不精确或设计不当,造成伸缩缝型号选择不-3,伸缩缝偏小造成装置损坏.建设所使用的伸缩缝位移控制箱通常是按1.5m间距设置,距离相对较宽,且大多安装后行车的轮迹带刚好处于两个位移箱间的中间位置;在荷载作用下,使伸缩缝变位箱处构件正好处于所产生最大的弯市政与交通建设福建建设科技2011.No.465矩和剪力的最不利处,在长期疲劳工作状态下造成中梁的下沉或断裂,甚至剪断横梁.还有一些暗埋式伸缩缝因填缝料掉落而造成
8、路面铺装开裂损坏,应进行改造.2.3施工安装不当:施工过程中对伸缩缝的施工工艺不重视或把握不当造成破损.如施工过程中过早解除定位角钢,造成构件变形,伸缩缝安装高程不准确与原路面纵坡,横坡不适形成错台;预埋筋支撑不足,锚固不牢,后浇筑混凝土时模板安装不牢造成漏浆或振捣不足造混凝土强度不足,特别是变位箱底部及周边承力面不足,造成位移箱装置变形失效损坏;或为赶通车,伸缩缝匆忙安装,混凝土养护不足造成强度未达到要求形成早期损坏.2.4养护不及时或措施不当:桥梁在运营养护过程中对伸缩缝橡胶带内砂石垃圾的清理不及时造成缝被堵死,不能自由伸缩;橡胶带在自然环境侵蚀下老化或在清理伸缩缝时尖锐具器割破而未及时更
9、换,造成伸缩缝锚固件配件受水侵蚀而损坏.还有一些桥梁在桥面铺装层损坏或表处时,混合料落人缝内未及时进行清理;部分桥梁在进行桥梁微表处罩面时,罩面直接加铺在缝两侧的混凝土上,虽只加高了不到lcm,但与伸缩缝面形成高差,在行车荷载作用冲击下加剧伸缩缝的疲劳破损.局部混凝土破损未及时修复,造成破损量加大,影响伸缩锚固.2.5部分桥台处伸缩缝,因桥台侧台背填土沉降形成桥头跳车,跳车冲击造成伸缩缝损坏.甚至还有因桥台变形位移,造成伸缩缝挤顶卡死而不能伸缩破坏,此类破坏需进行桥台加固后进行伸缩缝维修才能解决.3施工准备和主要材料要求在已开通运营的高速公路上进行桥梁伸缩的维修更换与新建桥梁伸缩缝的安装有着较
10、大区别,除受交通行车影响外,施工工艺相比之下也更为复杂和难把握.3.1交通安全布控高速公路因交通行车运营的需要,不能在封闭状态下进行施工,均采用边施工边通车的状况下进行维修作业,布控半幅施工,半幅通车,因此在进行维修前,首先要做好维修施工区域的安全布控,设置明显的交通提示,警示标志,施工作业人员要求统一穿着颜色鲜艳的养护维修服装,设置专职安全员做好施工期间及养生区间的安全布控设施维护和安全警示提醒.同时也不允许长期布控作业;因此,在进行维修作业前必须做好足够的准备.3.2材料准备施工前对需更换的伸缩缝进行准确的数量调查,因采用半幅开放交通半幅施工的方法进行,首先要按有利于行车组织,方便施工原则
11、,对伸缩缝进行分段定制,在委托专业厂家进行伸缩缝制作时,要根据分段施工特性,行车轨迹特征及结构受力要求等在分段连接处各增设一个位移箱或锚环.在两段端距边缘30cm处,改原习惯1.5m设一个变位箱为按Im间距设置变位箱(D160及以上型号伸缩缝);这样做的目的是提高伸缩缝的整体抗疲劳破坏能力,提高使用性能,同时也是为了方便施工的需要.防水橡胶带采用氯丁橡胶;型钢应不低于Q3458的钢材强度,伸缩缝所用型钢沿长度方向直线度公差应满足1.5mm/m,全长方向直线度应满足10mm/m的要求,伸缩缝钢构件(型钢,钢板)外观应光洁,平整,表面不得有裂纹,结疤,气泡和夹杂,下下表面应平行,端面应切平正,长度
12、2mm的毛刺应清除.伸缩缝钢构件组装完成后,在伸缩缝范围内任意位置,同一断面处各中梁和边梁顶面高差应Imm,每条缝偏差应在一22mm间.受交通行车影响,尽量做到缩短施工工期,在每处更换地点事先计算好混凝土数量,根据设计,经试验的配比要求备足相应的水泥,碎石,砂,钢钎维,水等材料,在伸缩缝安装就位锚固后即进行混凝土浇筑,保证施工的连续性;考虑为缩短养生期,准备适量早强剂在混凝土拌和时使用,并做好其他保湿养生材料.3.3主要机械设备准备为提高维修作业的效率,尽量采取机械化作业,首先在每处作业点至少准备23台空压机风镐凿除旧混凝土,1台乙炔焰割损坏的伸缩缝钢构件,1套发电机组和2台电焊机,轻型砂浆搅
13、拌机用于搅拌混凝土等机械设备;有条件的可联系商品混凝土,以更方便于施工.4伸缩缝更换施工技术要点4.1拆除旧伸缩缝拆除旧伸缩缝,首先要对两侧后浇筑的混凝土进行切割,切割线位于后浇筑混凝土与桥面(路面)混凝土交界线,要求切割顺直;若桥面是采用沥青混凝土路面的则不需要进行切割,在风镐破碎时注意尽量不要损坏接茬的沥青混凝土路面.旧混凝土破碎采用空压机风镐冲击孔扩压破碎,必要时采用先冲孔,在孔内套塞钢片和粗钢钎进行人工锤击破碎;混凝土破碎凿除旧时注意做好深度控制,只凿除后浇筑的混凝土,不得破坏梁体端部混凝土和钢筋,以免影响梁体受力或预应力损失.破开旧混凝土后,利用乙炔焰割断旧伸缩缝构件,切割时注意保留
14、原纵向,竖向的梁端预埋锚固钢筋,以备新伸缩缝安装时能继续得到锚固支撑.凿除旧伸缩缝时,注意不要将混凝土破碎块掉落梁端缝中,对不慎掉入的施工垃圾在安装新伸缩缝前应全部清理干净,避免影响梁体,台墩帽,支座的正常工作;所有施工垃圾应装入编织袋中,统一运至高速公路以外的弃料场堆放.4.2伸缩缝安装锚固旧伸缩缝拆除后,新伸缩缝安装前,要做好预留槽的清理工作,将槽池底面,侧面清理平顺整齐槽内不得留有松散块或破碎块,;整理预埋筋,对施工中不慎割断的预埋筋进行补充植筋;并检查预留槽对新伸缩缝装置的空间要求,特点对新伸缩缝增加的位移箱处若新位置上原没有预埋筋,必须进行纵向拉筋和竖向支撑筋的补植,一般在每个位移箱
15、的四角,各侧面中间应各设置一根竖向支撑筋,以保证位移箱有足够的受力支撑点,确保伸缩缝的施工质量.同时植筋间距以桥梁中66福建建设科技2011.No.4心线为准,向两侧以所装伸缩缝位移位箱毛间距尺寸均匀布置.植筋应采用植筋胶或环氧树脂,通过钻孔植筋,深度不得小于15cm,植筋钻孔时注意不要损坏梁端钢筋或造成梁端砼掉块.如图2:圈2伸缩缝安装锚定现场伸缩缝安装时考虑安装温度要求,使伸缩缝装置的缝隙宽度正好符合要求,伸缩缝的中间轴线与梁端缝中线相一致;安装就位后,用3m水平尺和塞尺对伸缩缝的纵坡,横坡,高程进行反复调整,反复校调伸缩缝型钢顶面与两侧路面的标高,使之与原桥面铺装路面相齐平,一般型钢表面
16、略低于路面标高12rmm调整完成后对伸缩缝进行锁定.从中间向两端先点焊固定伸缩缝,然后检查复位,确定符合要求后,再由中间向两端补焊,每处焊缝长度不小于40mm.要确保每个位移箱,锚环均与预埋筋焊接牢固;焊接完成后,即可及时解开缝宽锁定钢片.如果在施工时伸缩缝宽不符合安装温度的要求,可先将一根边梁和预埋筋焊接固定,再从中间向两端逐步割除固定锁片,调整好间隙和高度后再时行焊接,但应注意解开锁片后缝宽的均匀,中梁与边梁的平行.4.3浇筑两侧混凝土两侧后浇筑混凝土一般采用C50钢纤维混凝土.伸缩缝安装就位并锚固后即进行两侧混凝土浇筑,不应长时间放置,避免因行车误入碾压伸缩缝,造成伸缩缝变形或造成事故伤
17、害.混凝土浇筑前应采用高压水对槽内的粉尘进行冲洗,不留任何残留物,对进行混凝土切割机切槽的槽面应事先进行凿毛,并注意槽口的垂直,并顺直完整;若原为沥青混凝土接茬啃边的应先用沥青混合料修补平齐.在梁端口用聚乙稀泡沫塑料片材作为模板作为端模设立,要求泡沫板安装紧密并将缝隙塞严实,以防止漏浆.混凝土的配合比应严格按设计要求进行配料,不得使用含泥受污的碎石,砂等选择合格材料,控制水灰比进行下料搅拌;为提高混凝土的早期强度在混凝土搅拌时可加入适当的早强剂,以减少养生期.目前伸缩缝后浇混凝土的标号一般选择C50钢钎维混凝土;混凝土倒人槽池内后要采用插入式振捣棒进行振捣,保证混凝土灌满槽,特别是位移箱底部和
18、周边,确保混凝土与位移箱,锚环的紧密握裹,使混凝土无空洞,骨料结构均匀,无蜂窝麻面,确保混凝土有足够的强度;混凝土表面应采用三米直板和泥刀抹平,并进行拉毛,确保浇筑后的混凝一市政与交通建设土高度与伸缩缝边梁,原桥面铺装路面紧密结合和连接平整,一般可略低于两侧路面0一lmm.4.4混凝土养生及橡胶带安装混凝土浇筑初凝后即进行覆盖土工布或旧毛毡或麻袋等起到保水保护,终凝后应及时进行酒水养生,保持潮湿以确保混凝土进行足够的水化固结达到设计强度要求.在混凝土强度达到5O以上后,方可进行橡胶带的安装.安装时先把缝内的泡沫模板及其他杂物全部取出清理干净,并在边梁或中梁的凹槽内吹除粉尘等杂物后涂抹上一层液体
19、蜡或黄油的润滑油后,利用专有撬杆工具将橡胶条嵌入凹槽内,即完成伸缩缝的安装.当混凝土强度达到90%以上时方可开放交通,混凝土一般需要养生7天时间.4.5其他要求当混凝土强度达到要求,即施工完成后清理好现场,开放交通.因高速公路通行要求,我们采用的是分侧两段分别更换施工,一侧施工完后,将布控设施移至别一侧围护进行布控施工.两侧分别施工需要注意的关键点是,在后施工伸缩缝安装完成后与前施工好伸缩缝的对点焊接,要求焊缝点不得设在车行轮迹带位置,建议设在车道分界线位为宜,其要求在伸缩缝定制时就要准确定位好,要保证焊缝的强度和质量.伸缩缝更换施工中尽量做好引导过往车辆,车速要求在40km/zJ时以下,避免
20、施工过程中,特别是伸缩缝就位锚定,对接和混凝土浇筑时产生过大的冲击和振动而影响整体施工质量.5伸缩缝的日常养护在已开通运营的高速公路桥梁,应注重平时伸缩缝的El常养护清理.采用每月定期清理,对一些易受撒落物污染的路段应加强平时的El常巡查清理工作,以确保伸缩缝正常的工作状态;伸缩缝清理时应避免使用尖锐器具,防止割破橡胶条,造成缝内污塞和漏水.El常养护过程中还应加强观察伸缩缝的温差伸缩变化,一旦发现异常突变应及时采取措施补救修缮;如局部砼损坏的修复,避免造成砼整体破碎,荷载直接冲击边梁;发现桥头跳车明显,即应及时进行桥头路面调整,减少对桥头伸缩缝的影响.发现伸缩缝中梁或边梁断裂时,应及时进行安
21、全布控或临时焊接,防止破损的钢结构在行车冲击作用下翘起造成事故.在对桥面铺装进行预防性养护或修复时应注意避免对伸缩缝的影响.6结束语在开通运营的交通条件下进行伸缩缝施工修复,较建设期的静荷载状态,整条安装,无行车干扰条件下施工,对工艺质量的把握有着更大的难度;特别是在运营状态下要确保交通不中断,又要保证伸缩缝安装定位,锚固,对焊,后浇筑混凝土等这些施工中的关键工序技术的质量,才能有效保障伸缩缝功能的发挥和确保结构的耐久性.参考文献1陕西省公路局,长安大学等.JTGHll-2004公路桥涵养护规范s.北京:人民交通出版社,2004.2刘吉士,阎洪河等.JTG041-2000公路桥涵施工技术规范s.北京:人民交通出版社,2000.
