肖慧麗

(山西晉城路橋建設(shè)有限公司，山西晉城 048000)

1 工程概況

某高速公路一處2-5．0 m×3．5 m正交石拱小橋，為通行和排水而設(shè)置。小橋長45．14 m，地基承載力要求不小于300 kPa，基底采用CFG樁，拱圈、基礎(chǔ)、臺身、護(hù)拱、洞口采用7．5號水泥砂漿砌30號片石，拱腳采用7．5號水泥砂漿砌30號塊石和40號大片面石。該石拱小橋基底土質(zhì)為濕陷性黃土，地形為一沖溝，上游淺、下游深，最深處可達(dá)30 m，后因當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)需要，對沖溝進(jìn)行了虛填，原地基承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)要求，據(jù)此以小橋所處的地質(zhì)條件以及施工階段內(nèi)引發(fā)的一系列沉降裂縫采取了相應(yīng)的處治措施。

2 基底CFG樁處理

石拱小橋基坑開挖后對虛填土地基采用CFG樁處理，強(qiáng)度等級為C20，樁直徑為50 cm，呈等邊三角形布置，邊長1．5 m，樁長15 m。CFG樁頂加鋪20 cm厚碎石和30 cm厚綜合穩(wěn)定土褥墊層。

石拱小橋CFG樁采用長螺旋工藝施工，CFG樁配合比見表1。

表1 CFG樁配合比

綜合穩(wěn)定土重量摻配比:水泥∶白灰∶土=5∶20∶75，最大干密度 1．69 g/cm3，最佳含水量 17．3%。

CFG樁施工過程中嚴(yán)格控制混合料坍落度、灰劑量和強(qiáng)度，以及樁的垂直度(偏差不應(yīng)大于1%)和樁位偏差(不應(yīng)大于60 mm)。CFG樁施工過程中，由于樁間土為虛填土，以及施工期間受雨水沖刷和浸泡，樁間土產(chǎn)生了沉陷，局部沉陷穴坑達(dá)1．3 m～2．5 m，對穴坑采取分層夯實(shí)回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并在CFG樁頂加鋪20 cm厚碎石和30 cm厚綜合穩(wěn)定土褥墊層，CFG樁施工結(jié)束28 d后檢測復(fù)合地基承載力為400 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 漿砌片石基礎(chǔ)變更為鋼筋混凝土整體式基礎(chǔ)

小橋橋臺和橋墩基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)為7．5號水泥砂漿漿砌30號片石分離式基礎(chǔ)，為了降低地基承載力的要求，將該小橋基礎(chǔ)7．5號水泥砂漿漿砌30號片石變更為C20鋼筋混凝土整體式基礎(chǔ)，基底增設(shè)雙層Φ16鋼筋網(wǎng)。如此鋼筋混凝土整體式基礎(chǔ)較大幅度的降低了地基承載力的要求，同時加強(qiáng)了石拱小橋的整體剛度，降低沉降量。

4 拱頂輕質(zhì)材料粉煤灰填筑

為了減少拱頂填料對小橋的壓力，在拱橋基礎(chǔ)寬度和橋長范圍內(nèi)將拱頂填土變更為輕質(zhì)材料粉煤灰填筑，粉煤灰填筑時，采用包邊土，路基兩側(cè)包邊土寬度為2．0 m，路床頂為0．5 m，拱頂填土高度為5．85 m，填筑總方數(shù)為5 173．4 m3。粉煤灰進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度1．06 g/cm3，最佳含水量37．5%。當(dāng)?shù)厮赝林匦蛽魧?shí)最大干密度1．92 g/cm3，最佳含水量13．5%，這樣輕質(zhì)粉煤灰填筑后每立方厘米對拱頂?shù)膲毫p少1．92×94% ×(1+13．5%)－1．06 ×94% ×(1+37．5%)=0．678 4 g，全部填筑粉煤灰后拱頂壓力將減少3 510 t。輕質(zhì)粉煤灰分層填筑厚度控制在20 cm，分層壓實(shí)。壓實(shí)度嚴(yán)格按規(guī)范控制:當(dāng)填方0．80 m～1．50 m時，壓實(shí)度規(guī)定值或允許偏差不小于94%;當(dāng)填方大于1．50 m時，壓實(shí)度規(guī)定值或允許偏差不小于93%。

5 小橋洞底加鋪20 cm厚C25混凝土

由于拱橋地基土質(zhì)為深虛填土，雖然按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了CFG樁、碎石和綜合穩(wěn)定土褥墊層、漿砌分離式基礎(chǔ)變鋼筋混凝土整體式基礎(chǔ)等處治措施，但在拱橋主體完工4個月后發(fā)現(xiàn)拱橋基礎(chǔ)出現(xiàn)了不均勻沉降并伴有裂縫。采取的措施是先用瀝青澆灌裂縫，基底封水，洞底加鋪20 cm厚C25混凝土加固處理。

6 鋼筋混凝土套拱加固

本石拱小橋交工運(yùn)營半年后發(fā)現(xiàn)該石拱小橋降量過大且不均勻，石拱小橋上游洞口至第一道沉降縫段發(fā)現(xiàn)裂縫嚴(yán)重，拱腳處撕裂，立即采取防護(hù)，在石拱小橋周圍設(shè)置醒目警示標(biāo)志，禁止一切行人車輛靠近和通行，并進(jìn)行鋼筋混凝土套拱加固處理。

6．1 加固方案

拱橋拱腳部分打入兩排縱、橫向間距50 cm的φ108鎖腳鋼管;橋臺和橋墩范圍內(nèi)采用φ25中空注漿錨桿進(jìn)行加固;拱橋橋臺、橋墩和拱圈一并加固，設(shè)置50 cm厚C30鋼筋混凝土套拱，套拱內(nèi)沿拱軸縱向布設(shè)Ⅰ20a工字鋼拱架，間距為1 m。加固方案見圖1。加固每延米工程數(shù)量見表2。

圖1 加固方案示意圖

表2 加固每延米工程數(shù)量表

6．2 加固步驟

1)架立Ⅰ20a工字鋼拱架。a．垂直于涵洞軸線架立鋼拱架支撐，豎向不傾斜，平面不錯位不扭曲?？v向間距1 m，支撐接頭由高強(qiáng)螺栓騎縫焊接牢固，焊接縫焊接飽滿，不得有砂眼。b．設(shè)立鋼拱架位置洞底需開挖50 cm深、30 cm寬的凹槽，以保證底部拱架的安放。c．鋼拱架應(yīng)預(yù)留2 cm～3 cm變形量。d．兩鋼拱架之間的連接筋采用焊接的連接方式，施工過程中可視拱架的穩(wěn)定情況加設(shè)連接筋，連接筋的間距不大于1．0 m，并在拱架內(nèi)緣和外緣交錯布置。

2)拱腳部位加固兩排6 m長φ108鎖腳鋼管，縱向間距為50 cm。a．鉆孔:以導(dǎo)向管為準(zhǔn)調(diào)整鉆機(jī)，鉆機(jī)確定孔位后，鉆桿從導(dǎo)向管中穿過，垂直基礎(chǔ)施鉆，開孔時，先低壓慢鉆，鉆孔過程中有效控制鉆孔質(zhì)量，保證終孔偏斜率在1/2 000以內(nèi)。鉆孔結(jié)束時，應(yīng)對鉆孔清孔，清孔采用高壓風(fēng)吹出雜質(zhì)。b．注漿:垂直打入φ108鋼管，然后注漿。注漿液為水泥凈漿液，水泥漿的水灰比為1∶1，注漿壓力初壓為 0．5 MPa ～1 MPa，終壓 2．0 MPa，進(jìn)漿量為20 L/min～30 L/min。達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時繼續(xù)注漿10 min以上。

3)底板開挖。用風(fēng)鎬開挖拱底混凝土50 cm以保證套拱的安放。

4)邊墻和中墩錨桿加固。邊墻和中墩分別采用φ25中空注漿錨桿進(jìn)行加固，長2．5 m，間距1 m×1 m，呈梅花形布置。a．鉆孔:鉆孔工藝同鎖腳鋼管加固鉆孔。b．注漿:鉆孔完畢后，將小導(dǎo)管按設(shè)計(jì)要求插入孔中，用注漿泵注入水泥漿，水泥漿水灰比為1∶1，注漿壓力為0．5 MPa～1 MPa;注漿達(dá)到終壓時穩(wěn)壓10 min。

5)施作鋼筋混凝土套拱。套拱鋼筋尺寸、形狀嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求彎曲，并綁扎牢固，同時要確保保護(hù)層厚度。套拱外模采用鋼模板，套拱澆筑50 cm厚C30混凝土，澆筑過程中兩邊要對稱澆筑，防止不對稱或高差過大造成模板移位，混凝土澆筑過程用振動棒進(jìn)行振搗，振搗間距為0．3 m～0．5 m。完成后用土工布覆蓋、灑水養(yǎng)生，養(yǎng)生期大于7 d。

6)中墩水泥漿注漿填充。從中墩端部對中墩進(jìn)行水泥漿填充從而對已有裂縫進(jìn)行補(bǔ)修，注漿壓力為0．5 MPa～1 MPa。注漿完成后對中墩采用水泥漿進(jìn)行抹面。

6．3 加固中注意事項(xiàng)

1)加固范圍為洞口至第一道沉降縫，共6．57 m。2)增設(shè)套拱會導(dǎo)致加固段凈空斷面的減少，因此應(yīng)在加固段和未加固段中間設(shè)置一定長度的混凝土過渡段，避免涵洞內(nèi)輪廓突出。3)套拱鋼筋布設(shè)時如與鋼拱架位置沖突，可適當(dāng)調(diào)整主筋布設(shè)位置。4)套拱拱腳主筋應(yīng)與鎖腳鋼管焊接，以保證拱腳的穩(wěn)定。5)施作錨桿時要注意中墩在施工過程中的安全與穩(wěn)定，做好實(shí)施監(jiān)測，盡量避免對原有結(jié)構(gòu)的影響。6)施工時應(yīng)注意套拱混凝土與原涵洞表面粘結(jié)密實(shí)，不得留有空隙。7)底板開挖應(yīng)先挖安放拱架所需的凹槽，施作完成鎖腳鋼管后再挖其他部分，不可全段一次開挖。8)施工時注意排水，現(xiàn)場檢測涵底縱坡以保證涵內(nèi)外排水良好，切勿讓水滲入地基內(nèi)部。

7 結(jié)語

以該石拱小橋?yàn)槔?，從施工中基底CFG樁處理、基礎(chǔ)變更、洞底加鋪混凝土、拱頂輕質(zhì)材料回填，到鋼筋混凝土套拱加固處理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，為此類涵洞、小橋施工處治提供一定的參考。

［1］ JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［2］ 武春山，張德成．橋梁養(yǎng)護(hù)與加固技術(shù)［M］．北京:人民交通出版社，2010．

［3］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］．