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摘要:调查国道227宁张公路青石嘴至扁都口沿线桥涵病害状况,对病害归纳整理,分析病害产生原因、提出相应的整治方案。定型分析桥涵在服役期间受直接和间接作用下的力学特性。
关键词:病害调查、原理分析、整治方案
2008年3月,青海省公路科研勘测设计院第一勘测设计室受业主单位委托对大通县至扁都口二级公路进行病害调查,现将此次调查中青石嘴至扁都口段有关桥涵病害情况作研究分析:
一、桥涵所处地理环境
桥梁所在地位于自古有兵家必争之地的扁都峡至大通县沿途,扁都口及其峡谷全长28公里,在民乐县城东南28公里处的祁连山中,呈南北走向,古称大斗拔谷,是河西走廊南下河湟的重要通道,马步芳部队占据张掖后,为扩充势力,巩固统治,从民国28年(1939年)开始,先后数次强拉民佚修筑途经扁都口的张(掖)青(海)公路。中华人民共和国成立后,这条修在半山腰的公路虽已弃用,但其残迹犹存。上个世纪的50年代,人民政府为加强走廊腹地与青海的联系,经详细勘查,在扁都峡内劈山扩路,改线架桥,重修了张青公路,后改为国道227线。扁都峡口是古丝绸之路的重要地段。丝绸之路的南线,从长安始,经天水、秦安、陇西、临洮、兰州、沿湟水谷地西进,经民和、西宁、大通、俄博、扁都口,到张掖与此线汇合。峡口内两侧山峰海拔在3500米~4500米之间。
二、扁大公路桥涵分布情况
从青石嘴(起点)至扁都口,沿途经过盘坡、硫磺沟、景阳岭、俄博岭、扁都峡等不同的地质地理环境,线路从平原微丘区进入高原山岭区,沿途气候变化大,植被分布呈阶梯分布特点;俄博岭、景阳岭常年有积雪并存在多年性冻土,由于前40~60公里属于平原微丘区,所以根据桥涵调查数据得出桥涵分布分散,明涵多于暗涵,60公里以后线路进入高原山岭区,桥梁涵洞分布比较集中,而且此时暗涵数量显著多于明涵,大面积填挖方路段增多。随之而来的桥梁涵洞的进出水口形式多样化,在河床第一阶梯上修建的涵洞,由于沿河一边有护肩墙的存在所以多采用端墙式出水口,而进水口一般采用一字式、正八字式、斜八字式等,%;%;%,涵洞形式以板涵、阶梯涵为主。
综上所述扁大公路桥涵分布特点:
●平原微丘区以明涵为主,高原山岭区以暗涵为主,涵洞孔径1-×~1-4×6m不等,孔径主要根据汇水面积和当地降水量、土壤渗透系数而确定,一般采用墙式板涵或箱涵,在高填方跨越陡峭沟壑线路中设置有2%的阶梯涵,台后无搭板。
●小桥桥面板以45cm~65cm的空心板为主,挖空圆直径为25cm~30cm,桥面现浇层无构造钢筋网,现浇层厚10cm~15cm,桥台采用轻型薄壁桥台,台身厚度45cm~65cm。基础为扩大刚性基础,×,桥面板之间采用铰接缝。桥面两侧设有高60~80cm,的防撞护栏。
●大、中桥一般采用“工”字梁微弯板和“T”梁结构,桥墩为墩拄式盖梁结构,桥台采用薄壁轻型桥台。主梁以预应力结构为主。梁间设置有若干道横隔板。翼缘铰接,桥台采用锥坡、裙墙保护。
三、扁大公路桥涵病害特点
扁大公路沿途病害主要有:桥面铺装破坏,出现大面积坑槽、网裂、推移、纵缝、横缝;桥面板铰接缝剪切破坏;桥台、涵台出现严重断台;桥面防水层破坏,桥面铺装没有路拱,桥梁伸缩缝中夹杂有大量泥沙,伸缩缝破坏,涎流冰堵塞泄水通道,桥涵基础附近圬工结构冻涨脱落。桥面板出现大面积的露筋,断板;桥台后出现大位移沉陷,引起桥头跳车。
四、扁大公路桥涵病害原因分析:
1、桥台、涵台后出现大位移沉陷
①由于台后,桥台和耳墙组成的施工面比较小所以压实度只有20%~60%,在后期运营中由于车辆及台后填料固结引起下沉,出现比较大的位移。
②台后填料的组成:由于施工条件限制及为经济期间台后填土一般就近取材,在设计文件中台后填料要从永定河河床上取材,此料场距桥涵建设场地的平均运距在40~60公里以上,由于成本的增加施工单位就地取材,所以各砾石填料集配的固结时间差别较大,这样对于颗粒比较大的粗集料(粒径大于2cm),实验发现固结时间短,平均沉陷量大,1~3年很快就会达到稳定。~20年,才能稳定并且平均沉陷量小。
③由于路基下存在软弱层,比如存在淤泥层阻断地下水流向使地下水在路基路基积聚,毛细水位上升,垫层、基层失去强度,出现大面积沉陷。
④在俄博岭、景阳岭由于多年冻土的存在,在施工对冻土有扰动,冻土地带的冻胀融沉引起大位移沉陷。
2、断板、露筋
板间铰接缝的混凝土脱落,使桥面板单板受力,当移动荷载作用在桥面上时,板间铰接缝受到剪切破坏。板间企口由于无构造钢筋,并且桥涵所处位置昼夜温差大,多半桥当桥面防水层破坏后,路面雨水、融雪水通过台后沉陷张拉裂缝到达台顶附近,由于毛细现象沿铰缝方向渗透。晚间温度骤降,内部形成结晶冰块,其中结晶冰以自由水为主,由于混凝土结合水冰点远小于零点。所以一般不会形成结晶水。形成冰以后体积膨胀,使混凝土内部发生微小裂缝。白天温度回升,结晶冰块融化后,会积聚大量水,冻融反复,使混凝土中形成大量贯通裂缝。在桥面车辆荷载的作用下,桥板间混凝土发生剪切破坏脱落。使桥面板单板受力,其它桥面板对轮载作用桥面失去卸载能力,最终导致经常受荷载作用的桥面板发生断板、露筋。
3、桥台混凝土碳化
处于湿润环境中的桥台结构,由于碳酸物、***离子等腐蚀性物质,混凝土、钢筋腐蚀严重。在气水交界处,钢筋锈蚀体积膨胀混凝土破碎脱落,形成蜂窝麻面,造成钢筋更严重的锈蚀。
4、桥梁附属结构破坏形式
◆沿途有10%左右的桥梁出现锥坡浆砌片石脱落,八字翼墙倾覆。
◆桥底、涵底衬砌冻胀破坏。
◆桥梁裙墙出现不同程度的裂缝。
◆桥台台帽局部出现冲切破坏,有局部露筋。
◆出水口下蚀严重一般有较大的冲沟,严重影响桥梁的使用寿命。
◆桥面防撞墩有不同程度的损坏,桥面分布有坑槽、网裂。
五、扁大路桥涵病害整治方案:
*对于断板,一般采用换板,板的设计荷载采用2004年交通部颁布的二级公路设计荷载等级。
*桥梁板间铰缝中增设构造钢筋,凿毛企口用高于C30混凝土浇筑企口。
*凿除已破坏的桥面混凝土铺装层,增设RB235ф10的构造钢筋网,浇筑混凝土铺装层,涂隔水材料后铺设沥青铺装层。
*对于断台部分如没有贯通可下设裙墙。
*台后沉陷,去除搭板后,采用大粒径砾石集料,重新做垫层、基层、面层、台后压实度不得下于90%。
*%横坡,清除桥梁伸缩缝中夹杂泥沙、石子,对于已破坏的伸缩缝更换伸缩缝。
*对于涎流冰堵塞涵洞,拆除旧涵,新建大孔径涵洞。在涎流冰下游设拦冰坝及导流渠。
结语:
以上是扁大公路桥涵病害调查研究分析的总体意见方案,桥梁病害诊断与整治是一个长期积累和摸索的过程,此次,整治方案有待实践的检验,在整个整治过程中参考和借鉴了在同类条件下其它公路桥涵整治办法。
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