桥梁下部结构加固技术及支座更换方法[详细]

9.5 基础加固方法
❖ 病害1：基础沉降
深基础：沉降在施工中表现，1~2年达到稳定 浅基础：最常见的形式，埋设浅，结构简单，造价低
在地基压密或软土地基上的桥梁，不均匀沉降
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9.5 基础加固方法
❖ 病害2：基础滑移、倾斜
洪水冲刷引起基础滑移——洪水冲刷深度 河床运动导致桥台地基土层侧向压力降低，引起基础侧向滑移 地基弱化，土体下沉，导致桥台前倾，台座前移等病害 沉井和桩的滑移
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9.5 基础加固方法
基础冲刷的处理
2. 位于风化层上的基底掏空：混凝土封闭 3. 钢筋砼灌注桩和打入桩基础受冲刷、侵蚀
水泥砂浆修补，灌注混凝土修补－抛填块石、石笼护底或钢筋砼块防护
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9.5 基础加固方法
基础冲刷的处理
4. 河 床 受 水 流 冲 刷 危 及 桥 墩 基 础 石 笼 防 护 ， 铺 砌 、 板 桩 防 护 ， 河床铺砌处理
❖ 深基础病害：
➢ 木桩：腐蚀 ➢ RC预制桩：洪水冲刷、侵蚀产生空洞、剥落，船舶、漂流物碰撞 ➢ 钻挖孔桩：桩基下沉，洪水冲刷、剥落、露筋，桩身脱空，碰撞 ➢ 管桩基础：基础下沉 ➢ 沉井基础：基础下沉、滑移、倾斜
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9.5 基础加固方法
基础冲刷的处理
1. 基础局部掏空或损坏 ➢ 水深 < 3m：围堰－混凝土封底－钢筋混凝土护套 ➢ 水深 > 3m：潜水－水下混凝土封底－钢筋混凝土护套
实
在墩顶凹槽处连接钢筋浇注混凝土。
例
15
9.3 墩柱加固方法
钢筋砼套箍或护套加固法 围带加固法 增大截面、钢套管内灌注混凝土法 粘贴纤维复合材料或钢板法
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9.3 墩柱加固方法
钢筋砼套箍或护套加固法
当墩台损坏严重，如严重裂缝及 大面积表面破损、风化、剥落时， 只能围绕整个墩台设置钢筋砼护 套进行加固
加
✓ 缠绕芳纶纤维薄板；
固
✓ 浇注环氧砂保护层。
实
例
20
9.4 桥台加固方法
支撑加固法 增建辅助档土墙加固 减轻荷载法 加柱（桩）加固 增厚台身加固 更换台后填土并加便梁加固
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9.4 桥台加固方法
支撑加固法
埋植式桥台：尺寸不足，难以承受台背 土压力，向桥孔方向倾斜或滑移 加固方法：修筑撑壁
9.2 盖梁加固方法
盖
❖ 加固方案比选：
二、填补格口加强
梁
加
原设计盖梁留有槽口，现考虑采用槽口补强及植
固
入加强筋增大盖梁上缘抗拉性能，并增大截面面积。
实
例
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9.2 盖梁加固方法
盖
❖ 加固方案比选：
三、钻孔体内张拉预应力束+填补槽口加强
梁
加
在方案二的基础之上，在横向盖梁的两侧钻孔后，
固
钢束穿人孔内形成体内束张拉，并结合补槽的方式 进行钢筋补强。
分类：根据注浆压力的不同
填充注浆
静压注浆
裂缝注浆 渗透注浆
注浆法
挤压注浆
高压喷射注浆
旋转喷射注浆 定向喷射注浆
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9.6 地基加固方法
旋转喷射注浆加固法
用钻机将喷注浆管置于软土地基中，借助注浆管的旋转、提升运动，用 一定的压力从喷嘴中喷射浆液冲击土体，把土和浆液搅拌成混合体，凝 聚固结后形成新的有一定强度的人工地基
施工工艺： 钻机就位－钻孔－插管－旋喷－冲洗设备
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9.6 地基加固方法
旋转喷射注浆加固法
工艺类型：单管旋喷注浆法，二重管旋喷注浆法，三重管旋喷注浆法
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9.6 地基加固方法
技术优点：
适用范围广 施工简便：钻孔5~10cm，可得到0.4~2m的固结体 固结体形状可靠：可调节喷射压力、角度、流量，设计固结体的形状 确保固结强度：采用不同的浆液配合比，得到不同的强度 耐久性好 成本低：原材料来源广泛，价格低 设备简单，管理方便
加 构采用7×8m现浇钢筋混凝土矩
固 形截面梁，双柱式墩，钻孔灌注
实 桩。
例 ✓ 桥墩、桩基出现不同程度的露筋。
桩基受冲刷，桩身钢筋裸露2~5
米，锈蚀较严重。
➢ 加固要求：
对桩基露筋情况进行加固处理
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9.3 墩柱加固方法
➢ 设计方案：
墩
✓ 桩基表面进行清洗，钢筋进行除锈处理；
柱
✓ 浇注环氧滑石粉保护层；
拉杆加固法
侧墙外倾：对穿侧墙，设置对拉钢筋加固
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9.5 基础加固方法
❖ 桥梁基础：
➢ 浅基础：刚性扩大基础，单独和联合基础，条形基础，筏板和箱形基础 ➢ 深基础：桩基础，沉井基础，混合基础
❖ 桥梁基础的病害：
➢ 1. 基础沉降 ➢ 2. 基础滑移、倾斜 ➢ 3. 基础结构的应力异常、开裂
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17
9.3 墩柱加固方法
钢筋砼套箍或护套加固法
桥梁墩台出现贯穿裂缝 在墩身上中下分设钢筋砼围带，
并用钢销与墩身锚固连接 施工工艺：钻孔埋设钢销－绑扎
钢筋网－浇筑混凝土
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9.3 墩柱加固方法
➢ 工程概况：
墩 ✓ 主桥上部结构为8×16m预制钢
柱
筋混凝土T型梁，下部为双柱式 墩，桩基为摩擦桩；引桥上部结
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9.1 概述
❖ 加固的方法：
➢ 1、盖梁加固方法：施加体外预应力加固、增大截面加固、粘贴钢板或 纤维复合材料加固等。
➢ 2、桥墩加固方法：钢筋混凝土套箍加固、粘贴（钢板、碳纤维等）加 固、加桩（柱）加固。
➢ 3、桥台加固方法：台后加孔减载加固、台后增设拉杆、撑墙或挡土墙 加固、钢筋混凝土围带或钢箍加固。
板桩围堰 开挖填土 铺砌石块，或浇筑混凝土 新旧基础之间加设锚固钢筋
或钢销，使扩大基础与旧基 础牢固结合
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9.5 基础加固方法
增补桩基加固法
在桩基周围，补加钻孔桩或打入钢筋砼预制桩，并扩大承台，提高基础 承载力，增加基础稳定性
优点：不需围堰抽水等水下作业 缺点：需搭设打桩架，影响水路交通
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9.6 地基加固方法
地基加固法
➢ 桥梁结构是通过桥梁基础与地基共同作用来承担桥梁结构的上部荷载。 当桥梁结构地基的承载力不足或沉降过大不能满足要求时需要进行地基 加固处理。
换土垫层法 水泥搅拌桩法 振冲碎石桩法 砂石桩法 灰土挤密桩法 强夯法 注浆加固法
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9.6 地基加固方法
46
9.6 地基加固方法
设计方法：
受力原则：最初旋喷固结体几乎不受力，随着时间的推移，土体缓慢产 生徐变、滑移，由于固结体刚度大，一部分压力逐渐转移到固结体上， 当土体接近或达到极限强度时，固结体承担大部分压力，进入工作状态
1. 加固前基础承载力的计算（σ0） ：
➢ A. 基础发生较大沉降，危及桥梁正常使用，需要提高地基承载力 ➢ B. 基础状况良好，考虑到桥梁要通行临时重载，需要提高地基承载力 2. 旋喷法加固基础的设计计算方法（旋喷桩数m） ➢ A 危及正常使用的基础加固 ➢ B 未发生病害仅为提高荷载等级的基础加固
马鞍形
抛物形
钟形
➢ 等效计算：中心荷载，偏心受压
N
A
N A
1
6e b
2N l
3
b 2
e
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9.5 基础加固方法
❖ 病害3：基础结构的应力异常、开裂
➢ 桩的破坏形式
软土层 坚硬地基
土体滑动
刺入地基
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9.5 基础加固方法
❖ 浅基础病害：
➢ 天然地基：冲刷、掏空，冻害，滑移、倾斜 ➢ 岩石基础：冲刷、掏空、悬空，地震作用产生裂缝 ➢ 人工地基：地基下沉
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9.2 盖梁加固方法
盖
❖ 工程概况：
➢ 某三跨连续梁，中墩采用高
梁
桩承台，为减轻结构自重，桥墩
加
采用部分空心的实体桥墩，顶面
固
设实体墩帽即盖梁 ➢ 主要病害： 盖梁出现裂缝
实
例
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9.2 盖梁加固方法
盖
❖ 裂缝成因分析：
梁
➢ 1、横向两边支座布置偏外
加
固
➢ 2、盖梁顶面配筋数量不足
实
➢ 3、混凝土收缩
4
9.1 概述
❖ 加固的前提条件：
➢ 具备加固改造价值，同时又能实施加固改造施工
• 现场检测资料 分析与判断
确定下部构造是否具有 加固改造的价值
• 加固技术和施工工艺 分析与判断
能否实现加固 改造目的
5
9.1 概述
❖ 加固的方法：
➢ 1、盖梁加固方法：施加体外预应力加固、增大截面加固、粘贴钢板或 纤维复合材料加固等。
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9.5 基础加固方法
基础加固方法
扩大基础加固法 增补桩基加固法 人工地基加固法
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9.5 基础加固方法
扩大基础加固法
基础承载力不足，或埋植太浅，墩台是砖石或混凝土刚性实体式基础 在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土，扩大桥梁基础的底面积
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9.5 基础加固方法
扩大基础加固法 施工工艺：
3
9.1 概述
➢ 桥梁的下部结构：桥墩、桥台、基础
桥墩：连接上部结构，并将荷载传递给地基 荷载：上部结构的恒载、活载，风力，流水压力，冰压力，浮力，船舶、
漂浮物等的撞击力 桥台：连接桥梁与路堤，强度、刚度变化大，应力集中
荷载：上部结构的恒载、活载，填土压力 基础：负担整个桥梁结构的恒载、活载，以及洪水冲刷、地震的作用
➢ 2、桥墩加固方法：钢筋混凝土套箍加固、粘贴（钢板、碳纤维等）加 固、加桩（柱）加固。
➢ 3、桥台加固方法：台后加孔减载加固、台后增设拉杆、撑墙或挡土墙 加固、钢筋混凝土围带或钢箍加固。
➢ 4、基础加固方法：扩大基础加固、增补桩基加固、水泥灌浆加固、钢 筋混凝土套箍加固。
➢ 5、地基加固方法：换土垫层法、水泥搅拌桩、振冲碎石桩、砂石桩灰 土挤密桩、强夯法等。
例
➢ 4、横梁横向预应力束张拉
➢ 5、临时支座的采用
10
9.2 盖梁加固方法
盖 梁
❖ 加固方案比选： 一、体外束加固
在盖梁外侧采用体外预应力束进行加固，两侧各设
加
2根钢束，钢束间距为400 mm，一个盖梁设4根钢
固
束.张拉的两端采用圆弧形钢板为传力结构，钢板 中间开孔，可使浇注混凝土密实。
实
例
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➢ 4、基础加固方法：扩大基础加固、增补桩基加固、水泥灌浆加固、钢 筋混凝土套箍加固。
➢ 5、地基加固方法：换土垫层法、水泥搅拌桩、振冲碎石桩、砂石桩灰 土挤密桩、强夯法等。
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9.2 盖梁加固方法
❖ 墩台盖梁、雉墙的裂缝： 局部应力集中； 桩基不均匀沉降， 盖梁受力不均匀。
❖ 盖梁加固方法：施加体外预应力加固、增大截面加 固、粘贴钢板或纤维复合材料加固等。
桥梁下部结构加固技术及支座更换方法
主要内容
❖ 第一节 概述 ❖ 第二节 盖梁加固方法 ❖ 第三节 墩柱加固方法 ❖ 第四节 桥台加固方法 ❖ 第五节 基础加固方法 ❖ 第六节 地基加固方法 ❖ 第七节 支座更换方法
9.1 概述
桥梁的承载能力是否满足正常营运的需求，不 仅与上部结构有关，也与桥梁重要组成部分的下部 结构有关。墩台和基础，将直接承受上部结构的作 用（包括恒载和活载）传递给地基。下部结构的状 况，也直接影响承载能力和正常使用，部分桥梁承 载能力的降低和主要病害的产生，是由于下部结构 的病害引起的。因此，在桥梁加固改造工作中，下 部结构的加固改造应该引起高度重视。
实
例
13
9.2 盖梁加固方法
盖
❖ 加固方案比选：
四、支座内移
梁
加
调整支座的位置，将两侧支座内移，减小盖梁悬
固
臂端的受力。
实
例
14
9.2 盖梁加固方法
盖
❖ 加固方案的确定：
梁
经过综合比较，确定采用方案三，即体内钻孔张
加
拉预应力束+槽口补强方案；考虑对已有裂缝的不
固
同效果，采用先张后填法一次张拉预应力束的实施 方案，即在桥墩盖梁两侧施加横向体内预应力束及
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9.5 基础加固方法
增补桩基加固法 工艺措施：
原桩距较大，桩间插桩 原桩距较小，桩两侧增加桩
桩间插桩：需要凿除原盖梁， 浇筑新盖梁连接新旧桩顶
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9.5 基础加固方法
增补桩基加固法（2）
如果桥台承载力不足，可在台前增加一排桩，并浇筑盖梁，分担一部分 上部结构的压力
浇筑的盖梁可单独受力，也可与旧盖梁连接，共同受力
➢ 桥墩、桥台的破坏形式：
➢ 支座和墩台支撑面破坏 ➢ 主梁从支撑面上滑落，拱圈开裂，跨中下挠，跨塌 ➢ 伸缩缝装置破坏或接缝减小，伸缩机能受损 ➢ 基础滑移量过大，梁端与胸墙紧贴，导致胸墙破坏或梁局部破坏
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9.5 基础加固方法
❖ 病害3：基础结构的应力异常、开裂
➢ 刚性基础的底面压力分布－－跟荷载、基础深度、地基刚度分布等有关
人工地基加固法 砂桩法
软弱地基层较厚，可用砂桩法 施工工艺：将钢管或木桩打入基础周围的软弱土层中，然后拔出，灌入
粗砂，捣实做成砂桩，提高土层的密实度
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9.6 地基加固方法
注浆法
在墩台基础下面直向或斜向钻孔或打入管桩，注入水泥砂浆，把原来松 散的土固结为有一定强度和防渗性能的整体，或把岩石裂缝堵塞起来， 从而加固地基，提高地基承载力
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9.4 桥台加固方法
支撑加固法
单孔小跨径桥台：桥台之间设水平支撑 如浆砌片石撑板，钢筋砼支板梁
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9.4 桥台加固方法
增建辅助挡土墙加固法
台背水平土压力太大，桥台倾斜 加固方法：增建挡土墙
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9.4 桥台加固方法
增建辅助挡土墙加固法 减轻荷载加固法
侧向土压力使得桥台倾斜 更换台背填土，减小土压力