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裕溪路跨巢湖大维修加固方案设计说明 本文简介：巢湖市2017年度市政大中修工程项目QS-1裕溪路跨巢湖桥维修加固工程方案设计说明安徽国顺交通咨询设计有限公司一、桥梁概述裕溪路跨巢湖大桥位于裕溪路上，西坝路以南，目前交通繁忙，通行重车较多。图1为该桥的地理位置示意图。图1裕溪路跨巢湖大桥地理位置图该桥为南北走向的九跨钢筋混凝土梁桥，桥梁全长280
裕溪路跨巢湖大维修加固方案设计说明 本文内容：
巢湖市2017年度市政大中修工程项目
QS-1
裕溪路跨巢湖桥维修加固工程
方案设计说明
安徽国顺交通咨询设计有限公司
一、桥梁概述
裕溪路跨巢湖大桥位于裕溪路上，西坝路以南，目前交通繁忙，通行重车较多。图1为该桥的地理位置示意图。
图1
裕溪路跨巢湖大桥地理位置图
该桥为南北走向的九跨钢筋混凝土梁桥，桥梁全长
280.08m，跨径组合为
25m
×2+25.21m+36.83m+56m+36.83m+25.21m+25m×2。图2为裕溪路跨巢湖大桥桥面实景,图3为裕溪路跨巢湖大桥侧面实景图。
该桥分东、西两幅，上部结构引桥每幅每跨由6片预应力混凝土箱梁组成，主桥为预应力混凝土变截面连续箱梁，下部结构采用轻型桥台、桩柱式桥墩。
该桥桥面总宽为
36.5m，桥宽布置为：0.3m栏杆基座+5.5m
人行道+11.5m机动车道+0.5m防撞护栏+0.9m中央分离带+0.5m防撞护栏+11.5m机动车道+5.5m人行道+0.3m栏杆基座。桥面铺装为钢筋混凝土铺装层，桥面两侧采用
1.25m高的不锈钢栅式栏杆。
图2
裕溪路跨巢湖大桥桥面实景图
图3
裕溪路跨巢湖大桥侧面实景图
二、设计采用的规范及标准
1、《城市桥梁设计准则》（CJJ69-93）；
2、《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）；
3、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）；
4、《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》（GB
50728-2011）；
5、《裕溪路跨巢湖大桥检测报告》
（2015年-2017年）；
6、《城市桥梁养护技术规范》（DBCJJ99-2004）；
7、其它相关技术标准和规范。
三、桥梁主要病害
1、伸缩缝均不同程度堵塞（见图4），桥头伸缩缝局部型钢缺失，止水破损（见图5），桥头桥面泄水孔均被堵塞，部分桥面排水设施功能丧失（见图6），部分人行道面板缺失、破损、脱空（见图7）。
2、桥面出现贯通横缝（见图8），桥头接坡处中央分隔带砼防撞护栏竖向贯通裂缝（见图9），箱梁底面砼破损，钢筋外露锈蚀（见图10），腹板和湿接缝处出现渗水现象（见图10），湿接缝底部模板未拆除（见图11）。
3、盖梁渗水、砼破损，钢筋外露锈蚀（见图12），桥台悬臂端出现竖向贯通竖缝（见图13），部分支座发生剪切变形（见图14）
图4伸缩缝被堵塞
图5伸缩缝局部型钢缺失止水破损
图6
桥面泄水孔均被堵塞
图7人行道面板破损
图8
桥面横缝
图9防撞护栏竖向贯通裂缝
图10箱梁底面砼破损，钢筋外露
11湿接缝底部模板未拆除
图12盖梁破碎、
钢筋外露
图13桥台盖梁竖缝
图13支座剪切变形
四、桥梁评估：
通过分析本桥的技术状况，按照《城市桥梁养护技术规范》（CJJ
99-2003）关
于桥梁技术状况评定标准进行评定，该桥当前的技术状况总体评定为B级（良好状
态）。
五、维修方案
此方案主要包括：桥面铺装改造，栏杆更换，人行道地砖更换，伸缩缝更换，梁底病害修复等。
1、桥面系及排水改造
（1）将原桥面铺装破损处铲除至梁板顶面，重新铺一层直径为10mm，间距为10×10钢筋网，表面处理后分别采用防水砼和改性沥青砼层对全桥桥面重新铺装。
（2）桥面砼采用C40防水砼。双向横坡1.0%，砼厚度8~17cm。
（3）原桥的泄水孔堵塞及管盖缺失在施工中进行清理和修补。
2、栏杆更换
原有栏杆各杆件锈蚀老化，本次改造拆除重建，改用轻型的不锈钢栏杆。由于桥梁结构较为普通，栏杆方案及人行道铺装方案景观设计就显得尤为重要，为桥梁添光增色。
本阶段就人行道外侧栏杆确定以下设计目标：按照桥梁设计规范，设计安全可靠的防护构件，以确保交通安全；人行道栏杆的样式应与周围环境相匹配，符合城市现代化建设计的气息。
人行道栏杆方案的构思与选择：
方案一石栏杆：在近几年被大量用于城市桥梁中，特别是在园林桥梁当中，主要是因为石栏杆历史悠久，石栏板面可以表现各种图案，能够烘托出当地历史文化名城的氛围；
方案二钢栏杆：钢栏杆较为轻巧，可以根据需要，制作成各种造型，但其具有较高的防腐要求，使用阶段养护成本相对于石栏杆和砼栏杆较高。
栏杆设计既要考虑结构的安全性，又要结合美化城市的功能，推荐采用不锈钢制轻型栏杆。
3、人行道地砖及中央分隔带饰面
人行道是城市道路网中仅次于车行道的重要组成部分，是专门用于集散人流、供步行者通行并限制机动车交通混入的街道。人行道常设置于车行道两侧，其宽度和铺装水平对于保证车行道交通流畅与步行者行走安全极为重要。总的来说，对人行道铺装的基本要求是希望能够提供有一定强度、耐磨、防滑、舒适、美观的路面。在潮湿的天气能防滑，便于排水，在有坡之处即使在恶劣气候条件下也安全，同时造价低廉，有方向感与方位感，有明确的边界，有合适的色彩、尺度与质感。原有地砖已不能满足防滑、舒适、美观的要求，拆除原有人行道地砖，重新安装新的地砖。
（1）人行道特性
人行道是以满足城市生活性交通要求为主要功能的道路，主要为城市居民购物、社交、游憩等活动服务，以步行和自行车交通为主，机动交通较少。
（2）铺装材料的选择
此类道路是居民日常生活的主要场所，是人流最集中的地区，也是人们停留时间最长的街道空间，因此应该选择具备非常好的防滑性、透水性和弹性的铺装材料，来为人们提供一种方便行走、不宜滑倒和摔绊、不宜疲劳的舒适路面。一般采用混凝土砌块砖、花岗岩、青石板、砖砌块等砌块类铺装材料，应避免使用釉面砖、镜面花岗岩等防滑性能较差的铺装材料。
方案一花岗岩：花岗岩质地坚硬、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温、耐光照、耐冻、耐摩
擦、耐久性好，外观色泽可保持百年以上。石材由表面形式分为：光面、烧面、拉丝面、凿毛等。可以根据设计要求来设计。
火烧面
蘑菇面
自然面
拉丝面
方案二人造石材：人造石通常是指人造石实体面材、人造石石英石、人造石岗石等。相比不锈钢、陶瓷等传统建材，人造石不但功能多样，颜色丰富，应用范围也更加广泛。人造石无毒性、放射性，阻燃、不粘油、不渗污、耐磨、耐冲击、易保养。
方案三水磨石：水磨石是将碎石拌入水泥制成混凝土制品后表面磨光的制品。水磨石地面硬度可达6-8级，不开裂、不怕重车碾压、不雅中午拖拉，也不收缩变形，地面花色可设计要求来随意拼接。
（3）铺装设计
生活性道路的人行道铺装除满足以上物质功能的要求外，还用满足步行者精神上的要求，因此步行者视觉上的适应性是铺装设计的一个重要要求，赏心悦目的铺装景观可以使行走变得轻松愉快。因此铺装设计还应注意以下设计内容及设计原则。
c
尺度、色彩和构形
在尺度上一般要求铺装设计采用人体尺度或小尺度，给人以亲切感、舒适感，对于较宽的人行道，可通过图案的间隔、线条的划分降低尺度感，吸引更多的人驻足。
色彩设计应该丰富多彩，同时要注意与周围环境相协调。
构形多采用重复形式，给步行赋予一种节奏感。
b增加铺装景观的可观赏性和可读性：在生活性道路人行道的铺装上加强铺装图案的细部设计增加景观的文化内涵，以满足人们在行进过程中对街道景观的品评、联想、回味。例如，在通往学校的人行道上铺设一些具有科普意义的卡通画，不仅丰富了人行道的铺装图案，还可让学生学到相关知识。通过细部设计使路面高度信息化，会使行人更容易明白所在场所的情况。
c
以人为本：营造人性化的步行空间是进行铺装景观设计的最终目标，为了充分体现“以人为本”的设计原则，在铺装设计中就要注意满足各类人群的要求。例如，一路两用：在一条人行道上采用两种不同的铺装形式，外侧直线形或大尺度构图的步道为快速通过的行人设计；内侧曲线形或小尺度构图的步道为休闲散步者设计。既满足了必要性步行活动的要求，又使自发性和社会性步行活动的发生有了可能。
d增强行人的安全感：可采用断差的方式对人行空间和车行空间进行有效的界定，即让人行道和车行道不在同一高度上。当道路狭窄时，为增强空间的开敞性，也可将车行道与人行道设置在同一高度上，这时可以通过改变铺装材料、色彩，配合限定高度的隔离设施进行有效的空间界定，增强行人的安全感。
设计既要考虑结构的安全性，又要结合美化城市的功能，推荐人行道采用拉丝面花岗地砖铺面，采用人造石材面砖进行中央分隔带饰面。
4、梁板病害处理
1）裂缝处理:
施工步骤如下:如果裂缝宽度在0.15mm以下，对桥梁结构内部钢筋锈蚀的影响较小，可直接用裂缝封闭胶对其进行封闭，如果裂缝宽度在0.15mm以上，对桥梁结构内部钢筋锈蚀的影响较大，应进行灌浆处理。
2）混凝土缺陷及外露钢筋处理
对个别梁板及盖梁、台身、护栏出现露筋现象进行修补，施工步骤如下:
采用高压水枪将混凝土表面剥落、松散的劣化部分清除，并对锈蚀的钢筋进行除锈、清洗，再对钢筋作防锈处理;在修复部位涂抹混凝土结合剂;涂抹、施工聚合物砂浆。聚合物砂浆修复施工根据梁体混凝土脱落厚度选择不同的修复次数。
3）梁板铰缝注浆
对梁板铰缝局部开裂、渗水的，采取对铰缝注浆的方式进行加固。
5、伸缩缝改造
对伸缩缝缝堵塞病害进行堵塞物定期清除,原伸缩缝锚固混凝土破损、型钢松动变形，此次维修为拆除伸缩缝型钢及砼，桥面铺装后预留槽安装C型D40伸缩缝，浇筑C40钢纤维砼，保证其平整度不超过3mm。
6、支座变形处理
采用千斤顶顶升的方法更换损坏严重的支座，顶升前应先解除支座对应位置的桥面连续，凿除支座对应处桥面铺装层混凝土、断开连接钢筋，待更换完毕后再对桥面连续进行恢复
六、.施工要点
1
桥面铺装更换
桥面铺装维修的主要工序如下
1)凿毛：先用凿钻两用电锤钻凿除原桥面10cm厚混凝土铺装层，表面要求平整，局部要粗糙，且凿至坚实层。
2)结合面处理：对凿毛表面进行清理、清洗，去处桥面浮浆和松散砼，保证面层无泥沙、无油污、无积水为使新旧混凝土有更好的粘结性，在凿毛混凝土面上涂抹一层胶结剂。
3)植筋：保留现浇层顶面的剪力筋，并采用电锤钻TE钻孔、清孔并进行植筋；植筋规格为φ12，植筋孔径为14mm。植筋深度为12cm。植筋按梅花型布置，间距为30cm，若遇顶板钢筋或预应力筋阻隔，可适当调整位置。植筋应采用HILTI(喜利得)产品，其具体施工工艺见后。
4)施工防水砼层：桥面铺设钢筋网规格为φ12，间距为10cm×10cm的钢筋网,放置在植筋上面。钢筋网采用现场制作，钢筋网以绑扎为主，并辅以焊接固定。钢筋网要保证定位准确，设置在混凝土层中部，钢筋保护层厚度不得少于3cm，同时不允许出现钢筋网有局部下沉现象，钢筋网铺设完毕后浇注8cm厚C50防水砼层。
5)施工沥青铺装层：在防水砼上面洒一层SBS改性乳化沥青，用量约为0.3～0.5L/m2，然后均匀的摊铺5cm厚改性沥青砼
(SMA-13)。
2更换伸缩缝
更换伸缩缝的具体实施工艺如下：
1)安装伸缩缝前应结合桥面铺装维修预留槽口：先凿除原桥面砼铺装层以及伸缩缝，在施工防水砼层时预留2cm作为更换伸缩缝的槽口，伸缩缝部位不需摊铺沥青铺装，使得预留槽口厚度为8cm。
2)对预留槽口进行表面处理，表面要求平整，并清除杂物，用高压水冲洗，检查伸缩缝预留槽是否符合要求，不符合时应及时调整。
3)在坑槽表面涂上一层防水底胶，然后正确的放置钢梁，调整好伸缩缝位置。
4)伸缩缝正确就位后，在两侧凹槽内填充树脂粘结物，然后用泥刀抹平表面，使之与车道一致。
5)伸缩缝施工完毕后应进行保养，保养期不小于3天，保养期严禁通车。
6)伸缩缝的安装应在厂方技术人员现场指导下方可进行。
3
裂缝修补实施工艺
对结构上、下部存在的所有可见裂缝进行处理，对裂缝宽度w＜0.20mm且裂缝深度较小的细小裂缝可采用树脂封闭胶进行涂刷封闭处理，对于裂缝宽度w≥0.20mm的裂缝采用化学灌浆处理（参见图PM-07）。对于裂缝通过重新量测划分为两大类，并在现场做出标记。
a、裂缝的表面封闭处理
对于裂缝宽度小于0.20mm的裂缝，先用钢丝刷清除缝口表面面浆并打毛，若裂缝曾进行过修补，应清除裂缝表面的颜色较深的原补缝材料，然后用压缩空气吹尽缝口浮尘。用工业丙酮清洗缝口后，在裂缝对应位置涂刷3～4道裂缝封闭胶进行裂缝封闭。然后涂刷环氧水泥浆，以使修补后裂缝周边颜色尽可能与原砼颜色接近。裂缝封闭胶的性能应符合《混凝土结构加固设计规范》的要求。
b、裂缝灌浆处理
1)工艺流程：裂缝砼表面处理——粘贴注浆嘴——裂缝表面封闭——密封检查——配制裂缝灌注胶——裂缝灌浆——封口结束。
2)施工要点：
①.裂缝砼表面处理：用钢丝刷反复刷裂缝表面左右2cm的砼直至表面浮浆脱落，用无油压缩空气除尘，用丙酮试剂擦洗表面。
②.粘贴压浆嘴：首尾各一个，中间缝宽则疏，缝窄则密，压浆嘴最大间距30～50cm布置。在一条缝上必须有进浆嘴、排气嘴及出浆嘴。
③.裂缝表面封闭：用密封胶封闭裂缝表面，胶泥厚不小于1mm，宽度2～3cm。
④.密封检查：从最下或左的压浆嘴输入0.4
MPa无油压缩空气，相邻或右嘴排气时逐个关闭所有阀门，再沿缝附近涂刷肥皂水检漏；若有气泡冒出说明该处漏气，作好标记。用裂缝表面封闭胶对漏气的区域进行封闭，待达到强度后再气检，如此反复直至不漏气为止。
⑤.按照供应商提供的产品说明书要求配制裂缝灌注浆，用低速搅拌器搅拌均匀。
⑥.裂缝灌浆：用0.2MPa无油压缩空气为动力缓慢起灌，当相邻嘴不夹气冒胶时关闭该阀,逐一排气冒胶关阀，直至最后一个阀。连通缝的裂缝灌浆在内侧灌胶外侧观测出胶情况，在灌胶时外侧压浆嘴出胶后由低到高逐个关闭阀门。
⑦.封口结束：待缝内浆液达到初凝而不外流时可拆下注浆嘴,再用封闭胶抹平封口。待胶材固化后涂刷环氧水泥浆，以使修补后裂缝周边颜色尽可能与原砼颜色接近。
3)材料要求：
砼裂缝修补用灌浆料应具有优异的渗透性能、良好的粘结性能，为保证质量，应采用进口优质改性环氧树脂类裂缝灌注胶，性能应符合《混凝土结构加固设计规范》（GB
50367－2006）的要求，其安全性检验指标须符合表1的要求。
表1
修补裂缝用聚合物水泥浆料基本性能指标
检验项目
性能指标
浆体性能
抗拉强度（MPa）
≥20
抗压强度（MPa）
≥50
抗折强度（MPa）
≥30
受拉弹性模量（MPa）
≥1500
起始粘度（cp）
5～50
注浆料与砼的正拉粘结强度（MPa）
≥2.5，且为砼破坏
4)裂缝修补材料与施工质量的检验与验收
①.施工开始前，应由监理及业主确认裂缝表面封闭胶和灌注胶等产品合格证、产品质量检验报告，各项性能应满足性能指标表的要求。当工程的裂缝灌浆量大时，应作一组试样进行拉伸剪切强度检验。
②.施工质量检验与验收：灌浆结束后,应检查补强效果和质量。凡有不密实或重新开裂等外观不合格情况，应及时采取补灌等补救措施，确保工程质量。应在裂缝灌注胶达到完全固化期时，立即钻取芯样进行内在质量检验。芯样检验应采用劈裂受拉试验方法。当试验结果符合下列条件之一时判为合格：1）沿裂缝方向施加的劈力，其破坏应发生在砼内部（即内聚破坏）；2）破坏虽有部分发生在界面上，但这部分破坏面积不大于破坏总面积的15%。
4
更换支座
支座更换应在桥面铺装凿除后尚未重新铺装这一时段进行，其实施工艺如下：
1)解除桥面连续：对于主桥T构和挂梁桥跨，桥面连续设置在铺装层内，桥面铺装层凿除后，桥面连续也相应的解除了，对于挂梁与空心板接缝处，则在凿除桥面铺装层后还应凿开空心板对应位置的现浇层砼。桥面连续的解除尚须对桥面系附属设施如人行道、栏杆等一并解除。
2)支架搭设：在墩位处搭设支架，设置操作平台，对于无水地段采取搭设支架方式，用普通脚手架钢管、扣件连接即可；对于水中墩则采用船拼搭设支架或采用上部吊装贝雷架。支架强度、稳定性均应满足作业安全的要求。
3)检查：支架完成后，对各墩位支座进行全面检查、核实，并做好记录和编号。根据检查情况，确定更换支座部位、桥跨和数量。支座更换前尚应对支座垫石进行检查，对破损垫石应采用水泥砂浆进行修补，并按设计要求设置好坡度。
4)准备：在作业前应对千斤顶安放处进行清理，以利于千斤顶及垫板的安放平稳。同时确定千斤顶所使用的垫板，垫板采用钢板（厚10mm），尺寸不得小于14cm×14cm，在相对应的板式支座前面放置，并准备一定数量的薄钢板或楔形钢板，以利于在板梁顶升过程中超垫楔紧。千斤顶、油泵使用前应进行标定，千斤顶最大顶升力应大于100t，油泵应采用能同时控制5台千斤顶以上的液压顶升设备。
5)试顶：按设计对应位置各放置一个千斤顶，千斤顶与挂梁间的接触应均匀一致，如空隙较大，可采用薄钢板加垫，每个T梁腹板上设置一个观察标尺，以检查梁体升高情况，相邻梁体顶升高差应控制在1mm以内，设置好油泵等设备后便可顶升，然后在专业人员的统一指挥下各千斤顶同步加压，各千斤顶试顶力为5t，无异常情况后才开始正式顶升。
6)正式顶升：在专业人员的统一指挥下各千斤顶同步缓慢加压，各千斤顶顶升力为60t，顶升至使梁体离开原支座约2cm立刻停止。顶升过程中随时检查梁体升高均匀性，并通过油泵进行调整。
7)支座更换：当梁体顶升至己能拆换支座时，控制油泵压力阀门保持稳定，采用专用工具将损坏的支座取出，取出前应对原有支座的位置进行测量记录，然后将新支座安放在原位置上，并检查位置是否正确，高矮是否合适，接触是否良好。所更换的支座应与原支座位置一致，但高度上应以略高于原支座为宜，所更换的挂梁支座应采用350×350×56mm板式橡胶支座。
8)梁体落位：当所更换的支座全部到位后，油泵回油，慢慢均匀放松各千斤顶，将梁体落位。
9)恢复桥面连续，拆卸千斤顶、油泵，拆除支架进行下一轴支座更换作业。
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混凝土破损、钢筋锈蚀区域的处理
1)对混凝土存在松散、破碎、剥落、钢筋锈蚀膨胀引起保护层破损等缺陷部位以及钢筋外露区域，可采用人工凿除法、气动工具凿除法或高速射水法将该处松散、破损、污损的混凝土清除干净，直至露出坚硬密实的基面，同时应注意保证该部位无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等物资；
2)对于缺陷深度≥10cm，面积≥（10cm×10cm）时，表面要凿成方波型和锯齿状，且凿至坚实层，判断的标准是以能够看见新鲜混凝土粗骨料为宜；
3)清理混凝土病害部位时注意不要损伤梁体原有钢筋（尤其是主筋）；
4)在混凝土表面破损清理完毕后用钢刷清除钢筋表面的浮锈，评定标准为St3级；对钢筋锈蚀区域，应清除掉混凝土表面的油污、油脂、蜡状物等有机污物，使之露出光洁部分；
5)采用复合氨基醇水性混凝土防锈浸渍剂进行钢筋锈蚀防护，产品必须持有建设部建筑物鉴定与加固规范管理委员会的认证；
6)用刷子、滚刷或低压手动喷涂设备涂刷水性混凝土防锈浸渍剂至表面饱和，用量约0.1～0.2kg/m2一遍，通常需要5遍，总用量一般为0.5kg/m2，必要时可增加用量，涂刷次数取决于混凝土的可渗性，每层操作之间均应保证上一层涂刷已干燥，通常为2～6小时；
7)在混凝土破损区域的清理完成后以及钢筋防锈、阻锈处理工作完毕后按照桥梁维修养护相关规定及要求，采用环氧修补砂浆对破损区域进行修补，要求修补后结构表面平整密实；
8)修补区域如处于潮湿状态，应采取相应措施使修补位置保持干燥，或选用能在潮湿状态下施工的材料，确保修补质量；
9)应根据材料物理化学特性、修补厚度以及气候条件等因素做好养护工作。
七、建议
1、加固施工完成后，应在在桥头设置限载标志，采取有效的限载措施。
2、维修加固施工完成后，要定期观测桥梁裂缝、支座剪切等病害的发展情况，进行长期健康监测，保证桥梁的安全和正常使用。
3、在使用过程中发现伸缩缝堵塞应及时清理，加强桥面铺装的修复，若伸缩缝破坏需及时更换。
4、钢筋锈蚀等病害具有发展性、延续性，一般不能彻底根治，平时应加强养护；在维修过程中未暴露的病害（如锈蚀、裂缝、渗水等）在维修后的使用过程中可能会暴露出来，这些都应加强巡查和观测，若发现则需要及时养护和维修。