小拱桥设计说明

QS-02 设计说明

1 工程概况

庹家桥修建于1996年，位于重庆市省道S205潼泸路大足区K118+830处，是一座单跨实腹式圬工拱桥。全长20m，桥面总宽22.0m，车行道宽15.0m，桥面横向布置：2.3m（路肩）+15.0m（行车道）+4.7m（路肩）。主拱圈和拱上侧墙均由浆砌条石浆砌而成，且拓宽过一次，上下游两侧拱圈跨径不一致，上游侧拱圈净跨径6.0m，净矢高1.6m，拱圈厚0.5m，矢跨比1/4；下游侧拱圈净跨径4.0m，净矢高2.0m，拱圈厚0.4m，矢跨比1/2。桥台为重力式桥台，由浆砌条石浆砌而成。桥面铺装为沥青混凝土，宽为22.0m；下游侧设置波形护栏，高0.8m；未设置伸缩缝、限载、限速牌及照明设施。本桥原设计荷载为汽-20级。庹家桥近些年受交通荷载影响及自然环境的侵蚀，其技术状况出现了不同程度的恶化，该桥现状如图1-1、图1-2 、图1-3所示：

图1-1 庹家桥上游侧立面照

图1-2庹家桥下游侧立面照

图1-3 庹家桥正面照

2 设计依据

本桥设计依据以下合同及文件编制：

（1）《重庆市省道S205潼泸路大足区庹家桥K118+830定期检查报告》（中铁西南科学研究院有限公司）2014.07；

（2）《省道S205潼泸路大足区庹家桥加固维修工程合同》2014.09。

3 设计规范及技术标准

3.1 设计规范

（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；

（2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）；

（3）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）；

（4）《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）；

（5）《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）；

（6）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）。

本工程中如有上述标准未涉及到的项目，以相应该项现行国家标准及行业标准为依据。

3.2 设计技术标准

（1）加固设计荷载等级：公路—Ⅱ级；

（2）桥面宽度：维持原桥宽度不变；

（3）桥面纵横坡：维持原桥纵横坡不变；

（4）桥面标高：桥面标高以原桥面标高为基准；改造桥面标高与原桥高程一致，施工时要求在桥区预先埋设标志控制点作为参考点。

4 桥梁病害及原因分析

4.1 桥梁病害

2014年4月中铁西南科学研究院有限公司对该桥进行了检测，根据检测报告庹家桥主要存在以下病害：

（1）上部结构

主拱圈：下游拱圈拱腹局部渗水、泛碱，约占40%；上游拱圈拱腹大面积钙化物析出，局部灰缝脱落、渗水；拱上侧墙：下游侧拱圈与侧墙轻微脱裂。见照片4-1、4-2、4-3。

图4-1 下游拱圈拱腹渗水、泛碱图4-2 上游拱圈钙化物，流水痕迹

图4-3 下游侧拱圈与侧墙脱裂

（2）下部结构

经检查，本桥水上台身部分未见明显病害。

（3）桥面系

桥面铺装：本桥桥面铺装层为沥青混凝土。经检查有1处碎裂、塌陷，面积约为0.6m2，3条横向裂缝累计长度8m，最大缝宽2.2mm。，见照片4-4、4-5。

图4-4 下游侧桥面碎裂、塌陷图4-5 上游侧1条横向裂缝L=3m

4.2 病害原因分析

主拱圈渗水、泛碱主要是由于桥面铺装防水层破坏，雨水渗入拱上填料从拱圈砌缝流出；拱圈与拱上侧墙轻微脱离主要是由于雨水侵入拱上填料，使拱上填料软化，产生不均匀沉降，从而导致拱上侧墙与主拱圈发生轻微脱离。4.3 桥梁技术状况评定

由中铁西南科学研究院有限公司《重庆市省道S205潼泸路大足区庹家桥K118+830定期检查报告》可知：庹家桥按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）桥梁总体技术状况评定等级，主要技术状况得分为55.98，技术状况等级为4类，影响结构安全，即主要构件有大的缺损，严重影响桥梁使用功能，因此需要对其进行加固。

5 设计方案

5.1 主要思路

根据桥梁检测报告，结合实地调查，本桥加固设计主要思路为：

由于该桥跨径较小，若采用内衬法加固，将减小桥梁的过水断面，影响该桥的泄洪能力，我们现采取利用原桥台和主拱圈，在其上面现浇实心板形成形成拱梁组合的受力体系，来恢复其承载能力。5.2 具体措施

具体方案如下：

（1）对主拱及桥台裂缝宽度小于0.15mm的封闭处理，裂缝宽度大于等于0.15mm的压力灌浆处理。并且加强此类裂缝的监测。

（2）对破损、蜂窝、勾缝脱落等一些浅表面的病害，对主拱圈破损的砌缝采用环氧砂浆修补，下部用水泥砂浆进行修补。对孔洞及深度超过6cm的深层疏松区用高强度水泥细石混凝土或环氧细石混凝土修补。

（3）挖除拱上填料至所需标高处，人工夯实填料至水平，浇筑支撑柱和垫梁，再安装模板现浇C40实心板，实心板和垫梁用3层油毛毡隔开。

（4）恢复桥面铺装。

6 主要材料

6.1 砂浆、混凝土

（1）水泥：应采用高品质的强度等级为52.5和42.5的硅酸盐水泥，应采用同一品种水泥。

（2）粗骨料：应采用连续级配，碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过20mm，以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。

6.2 主要钢材

本桥所用钢材均要求符合国家有关标准的规定和要求；主要材料品种如下：

（1）普通钢筋：采用HPB300和HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB 1499.1-2008）和《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）的规定。

（2）钢板：采用《桥梁用结构钢》（GB/T 714-2000）规定的Q235B钢板。

6.3 其他材料

其他用材（包括砂、石、水等）的质量应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）有关规定和要求。

7 施工工艺及操作要求

7.1 前期准备

是一项繁杂的系统工程，对施工精度及质量要求高，因此，建议由具有相应资质与丰富类似工程施工经验的施工单位施工，并聘请具有施工经验的工程师进行全过程监理。施工中应严格按照交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）、《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）要求和国家、行业现行标准、规范要求进行施工，并应特别注意以下几点：1）施工单位应按基本建设程序的规定，根据设计和相关标准、规范的要求并结合施工单位自身的具体情况，在施工前制定出详细的施工组织设计和施工方案，报监理工程师审查批准，在得到批准后方可开始加固工程的施工，从而确保桥梁加固施工的安全和质量。

2）本桥施工时需要中断交通，由于在该桥附近无绕道通行的条件，因此在本桥施工期间建议采用全程半幅封闭交通的施工组织，同时要注意以下事项：（1）应按有关条例、规程和规范要求，向社会通告桥梁加固施工的有关事项和要求，并设立必要的警示、警告和视线诱导等标志，必要时应设专人维持或指导交通。

（2）施工半幅封闭期间所有车辆建议限速10km/h慢行，并禁止超载重车通过，过往车辆限重不得超过15t，单轴重不得超过10t。

3）施工单位应做好施工前期的各项准备工作，优化施工方案，加强施工现场的管理工作，合理配备劳动力、施工机具，做好施工中的管理调度工作，场地的整理，材料、器具、作业人员均到位。

7.2 主要施工顺序

施工时总体上应遵循先对裂缝及局部病害进行处理，后清理桥孔下淤积物对桥台进行修复，再现浇整体板，然后恢复桥面系的减载加固施工方法。对于互不冲突的施工内容，可在多个工作面同时开展工作，以提高工作效率，尽量缩短施工工期。

全桥加固主要施工顺序：封闭半幅交通，设立禁行标志和告示牌→场地清理并搭设支架→压力灌浆修补裂缝、破损修补→人工夯实拱上填料→浇筑现浇整体板→施工桥面→混凝土养护，待混凝土强度达到80%后→铺筑沥青混凝土→开放施工完的半幅交通，封闭另半幅交通→压力灌浆修补裂缝、破损修补→人工夯实拱上填料→浇筑现浇整体板→施工桥面→混凝土养护，待混凝土强度达到80%后→铺筑沥青混凝土→清理场地、开放交通。

7.3裂缝进行压浆处理

（1）裂缝处理

检查裂缝情况，并将裂缝周围清理干净。

（2）钻孔埋嘴

嘴子是灌浆材料的喷入口，嘴子大小要适当，自重要尽可能地轻，以防因不易贴牢而坠落。嘴子的布置原则是按50×50cm的梅花形布置（具体位置可根据施工现场适当调整），埋贴之前，先把嘴子底盘用丙酮擦洗干净，然后用灰刀将水泥浆抹在底盘周围，埋贴到布置点。

（3）嵌缝止浆

嵌缝止浆的目的是防止浆液流失，确保浆液流在灌浆压力下将砌缝填充密实，如嵌缝质量不好，则灌浆压力不能升高，即使是低压，浆液也会大量外漏，以致砌缝内不能得到有效的灌注，影响灌浆质量。因此，当嘴子埋贴后，必须把其余砌缝全部封闭，进行嵌缝和堵漏处理。

封闭密实程度是压浆补强成败的关键，必须认真对待。

封闭的方法是：挖除松散砌缝砂浆，深为3~5cm。各个嘴子底盘周围5~10cm 范围内用灰刀沿嘴子周围抹上水泥浆。

（4）压水（气）试验

上述封闭工作完成后相隔一天后，即可进行压水和压气试验，以便检查裂缝的封闭及嘴子的通畅情况。

（5）灌浆

经压水（气）试验检查，认为嵌缝质量良好，无渗漏现象后，即可配制浆液、准备灌浆。往裂缝里灌注浆液，根据拱圈的裂缝情况及施工条件的不同，可选择采用手压泵灌注或灌浆注射器灌注两种方法，灌注压力在0.2MPa左右，施工时从拱脚向拱顶对称注浆，每个注浆嘴的注浆量不应超过0.02m3，若达到0.02 m3时还未灌满，则待所有灌注孔灌注完毕后，且在本次灌注三天之后进行第二次灌浆，以确保饱满且尽量少灌入拱上填料中。

7.4 修补圬工表面缺陷施工工艺

圬工表面修补采用或聚合物水泥细石混凝土以及环氧砂浆或环氧细石混凝土修补混凝土，修补圬工表面缺陷，应将圬工表面凿毛或凿除破碎块→用清水冲洗饱和→涂刷界面剂→浇筑水泥砂浆→养护。

7.5 修补表面缺陷施工要求

表面修补在用聚合物水泥砂浆或聚合物水泥细石混凝土以及环氧砂浆或环氧细石混凝土修补混凝土表面缺陷时，应明确使用要求，严格按产品说明和《港口工程混凝土粘结修补技术规程》（JTJ271-99）执行。聚合物水泥砂浆及环氧砂浆的主要性能指标见下表：

聚合物水泥及环氧砂浆性能指标

1）环氧砂浆使用方法及注意事项

（1）环氧需贮存在0℃以上的环境中，环氧砂浆施工要求气温高于5℃。

（2）一般使用32.5R级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥，砂子需过2.5mm 筛，水泥及砂子均需满足有关规范规定。

（3）施工前须清除基底表面污物、尘土和松软、脆弱部分，并对基面加以喷砂或人工凿毛（深度1～2mm），然后用清水冲洗干净，施工前应使待施工面处于饱和水状态（但不应有积水），在薄层修补区的边缘宜凿一道3～5cm 的深齿槽，增加修补面与老结构的粘结。

（4）根据工程要求，选定灰砂比及环氧掺量，应选灰砂比1：（1.5～2）砂浆，环氧掺量为水泥用量25～30％。施工前根据现场水泥和砂子及施工和易性要求通过试拌确定水灰比。

（5）环氧砂浆拌制时，先将水泥、砂子拌均匀，再加入经试拌确定的水量及环氧，充分拌和均匀，材料必须称量正确，尤其是水和环氧，拌和过程中不能随意扩大水灰比，每次拌制的砂浆，要求能在30～45分钟内使用完，不宜一次拌和过多数量。

（6）在涂抹砂浆时，修补面上需先用环氧净浆打底，净浆配比为1kg环氧加2kg水泥拌制成浆，在净浆未硬化期间，即铺筑环氧砂浆。仰面和立面施工，涂层厚度超过7mm时，需分二次抹压，以免重垂脱空，砂浆铺筑到位后，用力压实，随后就抹面，注意向一个方向抹面，不要来回多次抹，不需第二次收光。修补面积较大时，可隔块跳开分段施工。

（7）环氧砂浆早期干缩偏大，应特别注意加强早期养护，环氧砂浆表面

略干后，宜用农用喷雾器喷雾养护。一昼夜后再洒水养护七天即可自然干燥，在阳光直射或风口部位，注意遮光、保湿。

（8）如果施工面为斜面或曲面，施工应从较低部位开始，然后依次施工到较高部位，修补面积较大宜分段分块间隔施工，以避免砂浆干缩开裂。

2）环氧细石混凝土施工方法及注意事项

（1）采用环氧细石混凝土配合比参照前述环氧砂浆配合比由实验室确定，要求一天抗压强度不小于30MPa，7天抗压强度不小于50MPa，28天抗压强度不小于60MPa，应注意在环氧细石混凝土中添加10％的UEA膨胀剂。

（2）修补施工程序

①首先将疏松区劣质部位凿除，其周边宜凿成规则的多边形，开凿范围以见新鲜、坚实结构为止，开凿区以及孔洞四周边宜做成台阶状，台阶高差以不小于3cm为宜。

②剔除开凿表面的浮石，并清洗开凿表面，饱水24小时。

③在保持结合面湿润但无自由水的情况下，涂刷环氧净浆，立模浇筑环氧细石混凝土并振捣密实，终凝后及时拆模覆盖湿麻袋保持潮湿7天。

④养护7天后，在修补区的外露表面无尘埃、无自由水且湿润的条件下，用环氧净浆在纵横向分批涂抹。

7.6混凝土施工要求

1）搅拌要点

（1）搅拌时每盘计量允许偏差不超过2%。

（2）准确控制拌合用水量，仔细测定砂石中的含水率，每工作班测2次。

（3）投料顺序：投入粗骨料→细骨料→喷淋加水→水泥→掺合料→剩余水量。搅拌30s后加入高效减水剂、膨胀剂，搅拌90s后出料。

2）运输要点

（1）罐车装入混凝土前应仔细检查并排除车内残存的刷车水。

（2）混凝土的运送及卸料时间控制在2h以内，以保证混凝土的流动性。

3）混凝土的浇筑和养护要点

（1）浇筑要点

①检查模板拼缝不得有大于1.5mm的缝隙。

②泵管使用前用水冲净，并用同配比减石砂浆冲润泵管，以利于垂直运输。

③卸料前罐车高速旋罐90s左右，再卸入混凝土输送泵，由于触变作用可使混凝土处于最佳工作状态，有利于混凝土成型。

④保持连续泵送，必要时降低泵送速度。

⑤混凝土浇筑时，应采用合适的浇筑工艺使新增拱圈混凝土浇筑密实，尽量减少泵送过程对混凝土流动性的影响，使其和易性能不变。

⑥浇筑过程中设置专门的专业技术人员在施工现场值班，确保混凝土质量均匀稳定，发现问题及时调整。

⑦浇筑时在浇注范围内不宜分层浇筑，使混凝土的重力作用得以充分发挥，尽量不破坏混凝土的整体粘聚性。

⑧使用钢筋插棍进行插捣或其它可行的振捣设备，并用锤子敲击模板，起到辅助流动和辅助密实的作用。

⑨按设计要求顺序进行浇筑至设计高度后可停止浇筑，20min后再检查混凝土标高，如标高略低再进行复筑，以保证达到设计要求。

（2）养护要点

①混凝土浇筑完毕后，表面采用无纺布进行覆盖或采用双层塑料布包裹，以防止水分散失，终凝后立即洒水养护，不间断保持湿润状态。

②养护时间不少于14天，混凝土表面与内部温差小于25度。

7.7 凿毛施工要求

为了加强新、旧材料结合，需要对原构件凿毛处理。凿毛的施工工艺如下：人工凿除旧结构体结合面6～10mm，外露骨料，旧结构的凿除界面应全部露出本体结构（即去除硬化的表面层），粗骨料要求露出50％，同时表面凸凹不平度不小于6mm，且100mmx100mm面积内不小于1个点。

凿毛后的界面需要采用空压机或水冲洗干净表面的灰尘，然后保湿时间不小于6h。最后涂抹满足设计要求的界面胶，涂抹界面剂时混凝土界面要保持湿润但无水珠。

松散体凿除必须采用人工方式，不得使用风镐等机械凿除方式，凿除时应尽力保持主体结构或钢筋的完整性。

7.8 现浇整体板

（1）实心板平面外形尺寸按桥梁平面图放样，轴线间距离指轴之间桥梁中心线长，实心板顶面高程按桥梁纵、横设计图由施工单位验算。

（2）实心板采用现浇方式进行浇筑，实心板下面必须人工夯实并预压。

（3）各梁段应严格控制断面尺寸,施工误差应限制在规范允许的偏差之内。

（4）应严格保证实心板混凝土的质量和强度，并采用必要措施防止内模上浮。

（5）施工前应认真研究落实施工组织计划，按照相应施工顺序进行施工。测试预埋件要及时安置。

（6）桥面系施工应分层对称施工。

8 施工注意事项

施工时除应严格遵守交通部部颁标准《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）、《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）及《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）的有关要求外，尚应注意：（1）在施工之前，应对全桥进行全面的裂缝及缺陷普查，将裂缝及缺陷情况在现场标示，及时知照业主、监理，确定修补工程数量，在修补裂缝及缺陷后才能进行施工。

（2）用到的关键材料必须进行抽样检测，抽样应符合设计文件及监理工程师的要求，样品由监理现场鉴封处理后送至鉴定单位（要求鉴定单位具备相应资质）检测，各项指标应达到国家及行业相应技术规范和规程的要求。不得使用不合格的材料（主材及辅材），材料须经过严格的检验，并有合格证书，同时应注意材料的有效期；施工时须严格按照使用说明的配比及步骤操作，避免操作失误导致施工失败。

（3）本桥施工期间，要求施工方加强对主拱和桥面线性的监控，若发现异常变形，应立即中断施工，立即将情况反馈给业主、监理和设计方，分析原因，作出相应的处理。

（4）若桥梁两侧布置有过桥管、线等设施，应与相关部门协商并采取相应的措施后方可开始施工。

（5）混凝土的配比、浇筑及养护应严格按照产品及规范要求进行施工，避免混凝土产生收缩性裂缝。

（6）现浇实心板和桥面施工时，均要求施工方务必沿纵桥向对称同步施工，并且尽量减小对主拱、桥台等结构的扰动和影响。

（7）拱上填料施工期间应注意防水，在桥面上覆盖防水薄膜，避免雨水侵湿填料。

（8）切实按设计要求处理顺接连接路段，注意施工标高的找平，保证桥

面标高与原路基路面标高顺接，在连接段范围不得出现起伏线性，其线性坡度及路面平整度必须满足相关规范要求。

（9）本设计主要依据检测资料和现场测量数据进行设计，若施工过程中，现场实际尺寸与设计存在较大的不符合，请及时通知业主、监理工程师与设计单位，一起协商解决。

（10）未尽事宜应严格遵照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）和《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）的相关条款进行。

9 施工完成后的养护要点

（1）施工完成后，对原结构关键部位裂缝应定期观测。

（2）对该桥加强养护和管理，对排水设施定期疏通，减少非结构恒载以外的人为荷载布置。

（3）限制超载车辆通行。

10 其他

（1）为保证施工质量、施工安全，建议选择承担该工程的施工队伍时应选择具有相应专业承包资质和有丰富施工经验的专业队伍和专业人员承担，聘请具有相关施工经验的工程师进行全过程监理。

（2）施工单位若采用有损于结构构件的工艺、方法、大型机具设备或较大的临时荷载等，必须征得设计和监理单位的同意。

（3）施工中发现新的缺陷、病害及与本文件不一致的地方，应及时与业主、监理工程师、设计单位取得联系，共同商定解决办法。

（4）其它未尽事宜由业主、设计单位、监理工程师、施工单位共同协商解决。

（5）本设计文件未尽事宜，应按国家和行业相关标准施工。