CN111676836A - 一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，包括S1：现场测量放样；S2：波纹钢构件制造及进场检查；S3：旧小桥的基础开挖处理；S4：基础上实体墙式桥台施工；S5：基础或桥台顶面槽钢连接件预埋；S6：波纹钢板件拼装栱安装；S7：波纹钢板内侧现场防腐涂装；S8：波纹钢板栱与原桥之间混凝土注填；采用该方法施工安全快捷、施工作业工期短、施工环保、工程造价低、效益显著，可有效解决现役旧小桥涵使用过程中逐步产生的病害问题等优点。

Description

一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法

技术领域

本发明涉及波纹钢加固技术领域，具体涉及一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法。

背景技术

公路现役旧小桥涵一般在国道、省道及县乡道路（非高速公路或一级公路）居多，大多由钢筋混凝土和圬工砌体组合构成。随着我国国民经济的迅猛发展，对交通运输提出了更高的要求。由于动荷载（车辆荷载、风荷载）在现役旧小桥涵结构内产生循环变化的应力，运输车辆超载使小桥涵疲劳应力幅度加大、损伤加剧无法恢复，使得小桥涵在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害小桥涵的安全性和耐久性，甚至逐渐发展到裂纹脆性断裂等现象，使小桥涵陈旧老化，破损现象日趋严重，许多现役旧小桥涵难以适应日趋增长的交通量或交通荷载需要，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，采用截面小、柔性好、重量轻、便于存放和运输、装配化安装工艺简单波纹钢对役旧小桥涵进行加固，可有效解决现役旧小桥涵难以适应日趋增长的交通量或交通荷载需要，存在安全隐患的问题。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，包括如下步骤：

S1：现场测量放样；

确定并复核水准测量控制点和平面测量控制点；根据测量控制点放出现役旧小桥涵位置及纵轴线；施工前对施工各部位测量放样并进行复核，设计施工图；

S2：波纹钢构件制造及进场检查；

按施工图要求对波纹钢板件拼装拱进行工厂化加工制造并运输进场；采用波纹钢板弧形件拼装拱，拼装板件采用高强度螺栓连接；对波纹钢板件拼装拱的壁厚、波纹参数、拼装拱的板件弧度或半径、几何尺寸、高强度螺栓、防腐镀锌层厚度按设计要求检查。

S3：旧小桥的基础开挖处理；

采用条形钢筋混凝土浅基础；根据土质情况、按设计要求放坡并确定开挖宽度；开挖宽度符合基础的最小宽度、足够的空间进行混凝土基础施工及回填压实的要求；

S4：基础上实体墙式桥台施工；

浅基础顶面作为拱脚支撑波纹钢板拱，当基础高度不能满足空间要求时，在基础上增加实体墙式钢筋混凝土台身作为拱脚支撑波纹钢板拱；基础或实体墙式台身采用C30混凝土，结构尺寸根据原小桥结构、跨径设计；基础或台身施工前，在原混凝土桥台基础或台身上植入钢筋并与新增基础或台身钢筋连接后浇筑混凝土，使新增基础或台身与原桥台形成整体；

S5：基础或桥台顶面槽钢连接件预埋；

测量定位预埋轴线，在混凝土基础顶面或混凝土台身顶面预埋不等边镀锌槽钢作为波纹钢板拱脚与混凝土结构的连接件；槽钢凹面朝上，带有与波纹钢板件波距一致孔距的螺栓孔；不等边镀锌槽钢的高边朝原桥台方向，低边朝拱内方向；槽钢底面与混凝土中的钢筋焊接；槽钢与波纹钢板件拱脚处切线垂直预埋。

S6：波纹钢板件拼装栱安装；

在原桥下空间搭设脚手架辅助安装，波纹钢板件拼装拱采用螺栓加凸凹形钢垫片连接；安装时确定拱顶、拱肩、拱脚的位置，横桥向波纹钢板件端头错缝安装，纵桥向的波纹钢板件侧边通缝安装；波纹钢板件先从拱脚处安装，将波纹钢板件立置于基础或台身顶面的不等边槽钢内，并用螺栓将波纹钢板件与不等边槽钢连接，然后将波纹钢板件逐片从拱脚到拱肩到拱顶采用高强度螺栓连接拼装；

S7：波纹钢板内侧现场防腐涂装；

波纹钢板拱腹采用涂装防腐时，波纹钢板表面洁净，不得有泥土、灰尘、油渍、水及其他污染；遇下雨雪天、大风沙天气、扬尘或气温较低等不符合防腐涂装材料性能要求的施工环境时，不得进行形成防腐涂装施工；

S8：波纹钢板栱与原桥之间混凝土注填；

波纹钢板栱安装于小桥涵内经检查验收合格后，立即采用自密实C25混凝土或C20轻质混凝土对波纹钢板栱与小桥涵之间的空隙进行填筑；最后，对波纹钢板拱外侧的拱脚处浇筑混凝土护脚。

优选的，所述的步骤S3在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度等于或大于规定基底埋置深度时，基底埋深至最大冻结深度以下0.25m；

优选的，所述的步骤S3在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度大于规定基底埋置深度时，基底至冻结线处的地基土采用换填碎石土、砂砾、粗砂，并控制碎石土、砂砾、粗砂的粉黏粒含量不大于15%或粒径小于0.1mm的颗粒不大于25%。

优选的，所述的步骤S3的基础，其基底设置成水平基底，基底纵坡结合地形设置成台阶形的水平分段；台阶式基础分段长度与波纹钢板面宽接缝处相一致；采用最大粒径小于50mm的黏粒含量不大于5%、粉粒不大于25%的碎石土或砂砾进行换填处理，换填压实厚度不小于50cm。

优选的，所述的步骤S5中所预埋的槽钢内宽大于或等于波纹钢板件的波高或波深的1.2倍。

优选的，所述的S6中的螺栓在施拧时，采用扭矩相对误差不大于±5％的扭矩扳手，先通过螺栓标准扭矩值70%～80%的螺栓预紧力施拧安装，当单片波纹钢板件宽度的一个环形拱安装完成后，对拱形截面尺寸进行测量及校正，符合要求后再用螺栓标准扭矩值的90%～110%拧紧螺栓，并采用扭矩相对误差不大于±3％的扭矩扳手对螺栓扭矩值按25%的螺栓数量进行抽查与校正。

优选的，所述的S7中对波纹钢板拱外漏干燥区域涂装防腐时，采用总干膜厚度不小于210μm的普通型涂装或总干膜厚度不小于240μm的长效型涂装；对波纹钢板拱干湿交替区域或水下区域部位涂装时总干膜厚度不小于450μm。

优选的，所述的步骤S8中在注填时，从波纹钢板栱两端自下而上随混凝土压注高度逐步加高安装定制模板，采用泵送机波纹钢板栱两端头从中部向端部逐层浇筑或采用从小桥涵顶开孔将混凝土输送管伸入到浇筑部位进行浇筑。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）采用波纹钢加固现役旧小桥的，施工过程中波纹钢工厂化生产资料可靠、便于存放和运输、装配化安装工艺简单；此外，施工安全快捷、施工作业工期短、施工环保、工程造价低、效益显著，可有效解决现役旧小桥涵使用过程中逐步产生的病害问题等优点。

（2）加固后受力特征显著，钢板经冷弯加工成波纹钢管（拱），由于轴向波纹的存在，波纹钢管（拱）惯性矩显著增加，可充分发挥受力优势，能在轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变，可以更大程度上分散荷载的应力集中，更好地抵抗土体的静荷载和行车的动荷载，其安全系数大有增加，抵抗荷载的能力显著增强，具有优良的受力特征；应用于现役旧小桥涵加固工程，完全能够确保安全运营。

（3）抗变形能力强，由于波纹钢管（拱）是一种柔性结构，轴向管（拱）壁的波纹结构最大限度地调整和分散了由地基不均匀变形产生的管（拱）身与管（拱）基的集中应力，波纹钢管（拱）结构受力合理，荷载分布均匀，可充分发挥钢材的抗拉性能，抗变形能力强，使得波纹钢管（拱）具有较大的适应地基沉降变形的能力。

（4）对地基要求低，在外部荷载作用下，波纹钢管（拱）与其周围结构性回填体相互作用形成的作用体系，能有效地将荷载，分散到回填体周围，共同承担外部荷载。因此，形成波纹钢管（拱）本身底部压力小，使基础变形影响小，对地基处理要求明显降低。能满足软土、膨胀土、湿陷性黄土、冻土等不良地质条件下不均匀沉降对结构变形的特殊需求。

（5）适应性强，利用钢材的可再加工特点，可采用不同的壁厚、波形（波距×波高）、尺寸的波纹钢管（拱）和结构设计等，适应或满足不同的强度或刚度要求及使用功能的现役旧小桥涵加固再利用的需要。

附图说明

图1是本发明一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，包括如下步骤：

S1：现场测量放样；

确定并复核水准测量控制点和平面测量控制点；根据测量控制点放出现役旧小桥涵位置及纵轴线；施工前对施工各部位测量放样并进行复核，确保准确无误，，设计施工图；

S2：波纹钢构件制造及进场检查；

按施工图要求对波纹钢板件拼装拱进行工厂化加工制造并运输进场；采用波纹钢板弧形件拼装拱，拼装板件采用高强度螺栓连接；对波纹钢板件拼装拱的壁厚（板包括镀锌层等防腐层厚度）、波纹参数（波距、波高或波深、波纹圆弧半径）、拼装拱的板件弧度或半径、几何尺寸、高强度螺栓、防腐镀锌层厚度等按设计要求检查。

S3：旧小桥的基础开挖处理；

采用条形钢筋混凝土浅基础；根据土质情况、按设计要求放坡并确定开挖宽度；开挖宽度符合基础的最小宽度、足够的空间进行混凝土基础施工及回填压实的要求；

S4：基础上实体墙式桥台施工；

浅基础顶面作为拱脚支撑波纹钢板拱，当基础高度不能满足空间要求时，在基础上增加实体墙式钢筋混凝土台身作为拱脚支撑波纹钢板拱；基础或实体墙式台身采用C30混凝土，结构尺寸根据原小桥结构、跨径设计；基础或台身施工前，在原混凝土桥台基础或台身上植入钢筋并与新增基础或台身钢筋连接后浇筑混凝土，使新增基础或台身与原桥台形成整体；

S5：基础或桥台顶面槽钢连接件预埋；

测量定位预埋轴线，在混凝土基础顶面或混凝土台身顶面预埋不等边镀锌槽钢作为波纹钢板拱脚与混凝土结构的连接件；槽钢凹面朝上，带有与波纹钢板件波距一致孔距的螺栓孔；不等边镀锌槽钢高边朝原桥台方向，低边朝拱内方向；槽钢底面与混凝土中的钢筋焊接连接，槽钢与波纹钢板件拱脚处切线垂直预埋。

S6：波纹钢板件拼装栱安装；

在原桥下空间搭设脚手架辅助安装，波纹钢板件拼装拱采用螺栓加凸凹形钢垫片连接；安装时确定拱顶、拱肩、拱脚的位置，横桥向波纹钢板件端头错缝安装，纵桥向的波纹钢板件侧边通缝安装；分片波纹钢板件先从拱脚处安装，将波纹钢板件立置于基础或台身顶面的不等边槽钢内，并用螺栓将波纹钢板件与不等边槽钢连接，然后将波纹钢板件逐片从拱脚到拱肩到拱顶采用高强度螺栓连接拼装；

S7：波纹钢板内侧现场防腐涂装；

波纹钢板拱腹采用涂装防腐时，波纹钢板表面洁净，不得有泥土、灰尘、油渍、水及其他污染；遇下雨雪天、大风沙天气、扬尘或气温较低等不符合防腐涂装材料性能要求的施工环境时，不得进行形成防腐涂装施工；

S8：波纹钢板栱与原桥之间混凝土注填；

波纹钢板栱安装于小桥涵内经检查验收合格后，立即对波纹钢板栱与小桥涵之间的空隙进行填筑；由于波纹钢板栱与小桥涵之间的空隙较小，采用自密实C25混凝土或C20轻质混凝土填充；最后，对波纹钢板拱外侧的拱脚处后浇混凝土护脚。

在本发明的一个具体实施例中，在冻土地区为了防止基底冻害，上述实施例步骤S3在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度（冻结线）等于或大于规定基底埋置深度时，基底埋深至最大冻结深度以下0.25m；

在本发明的一个具体实施例中，在冻土地区为了防止基底冻害，上述实施例步骤S3，在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度（冻结线）大于规定基底埋置深度时，基底至冻结线处的地基土采用换填碎石土、砂砾、粗砂，并控制碎石土、砂砾、粗砂的粉黏粒含量为15%或粒径小于0.1mm的颗粒为25%。

在本发明的一个具体实施例中，在冻土地区为了防止基底冻害，上述实施例步骤S3，在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度（冻结线）大于规定基底埋置深度时，基底至冻结线处的地基土采用换填碎石土、砂砾、粗砂，并控制碎石土、砂砾、粗砂的粉黏粒含量为14%或粒径小于0.1mm的颗粒为24%。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S3的基础，其基底设置成水平基底，基底纵坡结合地形设置成台阶形的水平分段；台阶式基础分段长度（错台位置）与波纹钢板面宽接缝处相一致；为了使地基承载力达到要求，采用最大粒径小于50mm的黏粒含量为5%、粉粒为25%的碎石土或砂砾进行换填处理，换填压实厚度为50cm。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S3的基础，其基底设置成水平基底，基底纵坡结合地形设置成台阶形的水平分段；台阶式基础分段长度（错台位置）与波纹钢板面宽接缝处相一致；为了使地基承载力达到要求，采用最大粒径小于50mm的黏粒含量为4%、粉粒为24%的碎石土或砂砾进行换填处理，换填压实厚度为55cm。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S5中所预埋的槽钢内宽大于或等于波纹钢板件的波高或波深的1.2倍。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S6中的螺栓在施拧时，采用扭矩相对误差为±5％的扭矩扳手，螺栓预紧力达到螺栓标准扭矩值的70%；当单片波纹钢板件宽度的一个环形拱安装完成后，对拱形截面尺寸进行测量及校正，符合要求后再拧紧螺栓使扭矩值达到螺栓标准扭矩值的90%%，并采用扭矩相对误差为±3％的扭矩扳手对螺栓扭矩值按25%的螺栓数量进行抽查与校正。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S6中的螺栓在施拧时，采用扭矩相对误差为±4％的扭矩扳手，螺栓预紧力达到螺栓标准扭矩值的80%；当单片波纹钢板件宽度的一个环形拱安装完成后，对拱形截面尺寸进行测量及校正，符合要求后再拧紧螺栓使扭矩值达到螺栓标准扭矩值的110%，并采用扭矩相对误差为±2％的扭矩扳手对螺栓扭矩值按25%的螺栓数量进行抽查与校正。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S7中对波纹钢板拱外漏干燥区域涂装防腐时，采用总干膜厚度为220μm的普通型涂装或总干膜厚度为250μm的长效型涂装；对波纹钢板拱干湿交替区域或水下区域部位的涂装时总干膜厚度为460μm。

在本发明的一个具体实施例中，上述实施例步骤S7中对波纹钢板拱外漏干燥区域涂装防腐时，采用总干膜厚度为210μm的普通型涂装或总干膜厚度为240μm的长效型涂装；对波纹钢板拱干湿交替区域或水下区域部位的涂装时总干膜厚度为450μm。

在本发明的一个具体实施例中，为了提高混凝土注填的饱满密实度，上述实施例步骤S8中在注填时，从波纹钢板栱两端自下而上随混凝土压注高度逐步加高安装定制模板，采用泵送机波纹钢板栱两端头从中部向端部逐层浇筑或采用从小桥涵顶开孔将混凝土输送管伸入到浇筑部位进行浇筑。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，特征在于：包括如下步骤：

S1：现场测量放样；

确定并复核水准测量控制点和平面测量控制点；根据测量控制点放出现役旧小桥涵位置及纵轴线；施工前对施工各部位测量放样并进行复核，设计施工图；

S2：波纹钢构件制造及进场检查；

按施工图要求对波纹钢板件拼装拱进行工厂化加工制造并运输进场；采用波纹钢板弧形件拼装拱，拼装板件采用高强度螺栓连接；对波纹钢板件拼装拱的壁厚、波纹参数、拼装拱的板件弧度或半径、几何尺寸、高强度螺栓、防腐镀锌层厚度按设计要求检查；

S3：旧小桥的基础开挖处理；

采用条形钢筋混凝土浅基础；根据土质情况、按设计要求放坡并确定开挖宽度；开挖宽度符合基础的最小宽度、足够的空间进行混凝土基础施工及回填压实的要求；

S4：基础上实体墙式桥台施工；

浅基础顶面作为拱脚支撑波纹钢板拱，当基础高度不能满足空间要求时，在基础上增加实体墙式钢筋混凝土台身作为拱脚支撑波纹钢板拱；基础或实体墙式台身采用C30混凝土，结构尺寸根据原小桥结构、跨径设计；基础或台身施工前，在原混凝土桥台基础或台身上植入钢筋并与新增基础或台身钢筋连接后浇筑混凝土，使新增基础或台身与原桥台形成整体；

S5：基础或桥台顶面槽钢连接件预埋；

测量定位预埋轴线，在混凝土基础顶面或混凝土台身顶面预埋不等边镀锌槽钢作为波纹钢板拱脚与混凝土结构的连接件；槽钢凹面朝上，带有与波纹钢板件波距一致孔距的螺栓孔；不等边镀锌槽钢的高边朝原桥台方向，低边朝拱内方向；槽钢底面与混凝土中的钢筋焊接；槽钢与波纹钢板件拱脚处切线垂直预埋；

S6：波纹钢板件拼装栱安装；

在原桥下空间搭设脚手架辅助安装，波纹钢板件拼装拱采用螺栓加凸凹形钢垫片连接；安装时确定拱顶、拱肩、拱脚的位置，横桥向波纹钢板件端头错缝安装，纵桥向的波纹钢板件侧边通缝安装；波纹钢板件先从拱脚处安装，将波纹钢板件立置于基础或台身顶面的不等边槽钢内，并用螺栓将波纹钢板件与不等边槽钢连接，然后将波纹钢板件逐片从拱脚到拱肩到拱顶采用高强度螺栓连接拼装；

S7：波纹钢板内侧现场防腐涂装；

波纹钢板拱腹采用涂装防腐时，波纹钢板表面洁净，不得有泥土、灰尘、油渍、水及其他污染；遇下雨雪天、大风沙天气、扬尘或气温较低等不符合防腐涂装材料性能要求的施工环境时，不得进行形成防腐涂装施工；

S8：波纹钢板栱与原桥之间混凝土注填；

波纹钢板栱安装于小桥涵内经检查验收合格后，立即采用自密实C25混凝土或C20轻质混凝土对波纹钢板栱与小桥涵之间的空隙进行填筑；最后，对波纹钢板拱外侧的拱脚处浇筑混凝土护脚。

2.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的步骤S3在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度等于或大于规定基底埋置深度时，基底埋深至最大冻结深度以下0.25m。

3.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的步骤S3在基础开挖时，对于冻土地区的最大冻结深度大于规定基底埋置深度时，基底至冻结线处的地基土采用换填碎石土、砂砾、粗砂，并控制碎石土、砂砾、粗砂的粉黏粒含量不大于15%或粒径小于0.1mm的颗粒不大于25%。

4.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的步骤S3的基础，其基底设置成水平基底，基底纵坡结合地形设置成台阶形的水平分段；台阶式基础分段长度与波纹钢板面宽接缝处相一致；采用最大粒径小于50mm的黏粒含量不大于5%、粉粒不大于25%的碎石土或砂砾进行换填处理，换填压实厚度不小于50cm。

5.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的步骤S5中所预埋的槽钢内宽大于或等于波纹钢板件的波高或波深的1.2倍。

6.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的S6中的螺栓在施拧时，采用扭矩相对误差不大于±5％的扭矩扳手，先通过螺栓标准扭矩值70%～80%的螺栓预紧力施拧安装，当单片波纹钢板件宽度的一个环形拱安装完成后，对拱形截面尺寸进行测量及校正，符合要求后再用螺栓标准扭矩值的90%～110%拧紧螺栓，并采用扭矩相对误差不大于±3％的扭矩扳手对螺栓扭矩值按25%的螺栓数量进行抽查与校正。

7.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的S7中对波纹钢板拱外漏干燥区域涂装防腐时，采用总干膜厚度不小于210μm的普通型涂装或总干膜厚度不小于240μm的长效型涂装；对波纹钢板拱干湿交替区域或水下区域部位涂装时总干膜厚度不小于450μm。

8.根据权利要求1所述的一种现役旧小桥涵波纹钢加固施工方法，其特征在于：所述的步骤S8中在注填时，从波纹钢板栱两端自下而上随混凝土压注高度逐步加高安装定制模板，采用泵送机波在纹钢板栱两端头从中部向端部逐层浇筑或采用从小桥涵顶开孔将混凝土输送管伸入到浇筑部位进行浇筑。

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