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方案二(拆除重建)荷载等级提高到公路I级。
2、桥面宽度:
方案一维持原桥面宽度5.5m,方案二桥面宽度调整为8.5m。
3、桥面布置及纵横坡度:
纵坡维持原设计;
横坡维持原桥面横坡。
四、病害情况
根据现场调查资料,对散滩三桥旧桥病害进行整理汇总如下:
4.1桥面系
(一)桥面系
散滩三桥桥面铺装层为水泥混凝土,旧桥桥面有加铺换新设计,加铺层后0.2m,宽5.0m,全桥桥面整体存在普遍磨耗现象;
桥面栏杆存在多处破损、锈蚀露筋及断裂现象;
0#桥台搭板存在开裂下沉现象。
桥面系具体情况如下图所示:
表4-1桥面系病害情况一览表
序号
位置
病害描述
1
0#台
台后搭板破损、开裂下沉
2
第1跨距桥头10m处
右侧栏杆破损
3
第1跨距桥头8m处
右侧栏杆扶手断裂
4
第2跨
左侧栏杆纵向开裂
5
全桥
桥面混凝土普遍磨耗
6
栏杆脱皮露筋
0#台搭板破损、开裂下沉
栏杆断裂
桥面栏杆纵向开裂
桥面砼破损露筋
4.2上部结构
散滩三桥上部结构为1×
9.5m圬工拱桥,调查中发现的主要病害有:
第1跨、第2跨主拱圈拱底普遍孔洞、脱皮现象,拱底渗水严重。
腹拱普遍有孔洞,拱顶多处开裂。
详情如下:
表4-2桥梁上部病害分布一览表
第1跨
主拱圈底多处孔洞、脱皮及渗水
第1跨腹拱圈
多处孔洞、脱皮及裂缝
主拱圈多处孔洞、脱皮及渗水
第1跨主拱圈拱底孔洞、脱皮及渗水
第2跨主拱圈拱底孔洞、脱皮及渗水
第1跨腹拱圈空洞、脱皮及裂缝
第1跨主拱圈拱顶多处裂缝
4.3下部结构
散滩三桥下部结构为重力式圬工墩台,主要病害为:
0#台、2#台锥坡有大量灌木生长,侧墙砌体松散,0#台墩身多处孔洞及裂缝,1#墩墩身多处竖向裂缝。
因台身裂缝较多,管养单位已在桥头两端设置限载标志及安全告示。
具体情况见表4-3所示。
表4-3桥梁下部结构害统计表
0#、2#台
左侧护坡有大量灌木生长,侧墙砌石松散
右侧护坡有大量灌木生长,侧墙砌石松散
1#墩
墩身多处裂缝
0#台右侧护坡灌木生长、侧墙砌体松散
2#台右侧护坡灌木生长、侧墙砌体松散
0#台台身竖向裂缝
1#墩多处裂缝
桥头安全告示牌
桥头限载标志牌
4.4病害情况综述及原因分析
1、桥面系
散滩三桥桥面为水泥混凝土铺装,全桥桥面普遍磨耗,0#台搭板下沉严重;
栏杆破损严重;
泄水孔堵塞。
病害分析:
搭板下沉可能是由于桥头路基填土压实不足,在长期重车荷载作用下导致开裂下沉。
栏杆已使用时间较长,受长期大气环境的侵蚀以及施工工艺的不足,导致脱皮锈蚀。
桥头断裂的栏杆可能是受车辆冲击造成。
2、上部结构
9.5m圬工板拱,调查中发现的主要病害有:
主拱圈底板普遍孔洞,拱脚处有渗水;
腹拱普遍有孔洞,腹拱拱顶多处开裂。
散滩三桥采用的旧设计标准较低,虽施工工艺良好,原结构设计仍然难以满足当前交通量和重车负荷需求,过大的弯拉应力导致腹拱横向开裂;
加之桥梁使用年限较长,荷载疲劳效应诱发砂浆剥落、孔洞等耐久性病害。
。
3、下部结构
0#台、2#台锥坡有大量灌木生长,裙墙砌体松散,桥台台身多处裂缝。
本桥桥梁使用年限较长,原设计荷载等级较低,桥梁在日益增长的交通荷载作用下,产生疲劳效应诱发砌体砂浆剥落、导致砌体松散及台身裂缝。
五、维修加固思路
5.1维修加固设计的目标及原则
(1)对旧桥结构维修加固主要是根据桥梁正常使用过程中的力学表现而进行的,结构构件的带裂缝工作状态将削弱其使用效能,加固维修的首要任务是在恢复原有结构的使用功能的基础上,适当提高结构的承载力,增强结构的安全性和耐久性。
因此维修加固的目标是维持原设计荷载汽车-15,挂车-80的标准。
(2)维修加固施工过程中,必须考虑对原桥梁结构的损伤尽可能降到最低;
(3)应综合考虑技术可行性、结构耐久性、后期养护方便和养护费用低廉等因素;
(4)加固施工应对周围环境的影响尽可能小;
5.2维修加固设计的思路
总的维修加固设计思路:
根据桥梁的调查结果,通过对结构病害分析,针对桥梁出现的损伤情况,分析损伤病理,提出相应的加固技术思路。
(1)根据病害原因有针对性的提出加固方案:
1针对以确定为影响结构安全的病害,或者病害主要由原结构强度或承载力不足所引起的,则采取结构措施,确保结构安全。
2针对不危及桥梁安全的病害,但会直接影响结构的正常使用耐久性,主要是施工缺陷和运营中的破坏因素所引发,则采取结构复原,缺陷修复为主的维修措施。
3对计算稍不满足规范要求,但欠缺不多,且目前病害不明显,加固需采取较大动作但存在一定风险或对社会交通影响较大的,建议加强监测,若发现明显病害或时间成熟,根据实际情况在采取相应的加固对策。
4对桥梁附属设施:
泄水管、栏杆等,根据检测报告,部分给予更换,以提高和完善桥梁运营功能,改善桥面行车服务水平。
(2)根据桥梁维修加固设计方案,结合构造特点及场地条件,采取合理的加固措施和施工工艺,方便施工。
(3)进行多方案比较,保证桥梁加固效果和工程造价的经济性。
5.3设计考虑因素
维修加固设计时主要考虑了以下因素:
1)提高桥梁结构承载能力
该桥梁所处道路的重要性及交通量分析,该桥虽为乡道桥梁,但由于工业园区的建设,日常交通量及载重量日渐较大,有超载车辆通行。
考虑到桥梁竣工40多年,当时设计标准低,承载力安全储备不足,虽然目前桥梁已限制货车通行,但为保障行人及小汽车的通行需求,必须经过桥梁维修加固,增加桥梁耐久性,提高承载能力,保证结构的安全性。
2)对交通的影响
施工期间需中断交通,施工过程中需采取有效的导行方案,确保桥梁施工质量以及车辆行人的通行。
3)施工对环境的影响要小
施工过程中必然产生粉尘、废弃物等,施工过程中应采取有效措施,减少施工对环境的负面影响。
4)施工中的安全措施
施工过程中,设计的安全因素较多,如桥梁结构本身的安全、施工人员的安全、过往行人以及过往车辆的安全等,因此在施工过程中应充分分析各种安全因素,消除安全隐患,对不确定安全因素要制定好应急预案。
六、维修加固方案
根据现场调查,结合已有的维修加固设计经验,对该桥上下部结构进行维修加固处治,提高承载能力及耐久性。
6.1方案一:
维修加固
本方案在对病害部位进行简单的维修处理,提高桥梁耐久性的基础上,对拱圈及基础进行外包混凝土增大截面加固,提高桥梁安全储备,但同时需继续维持限载。
维修处理主要内容有:
(1)凿除主拱圈底松散砂浆,孔洞处采用改性环氧砂浆修补,拱腿渗水处进行人工清理。
(2)腹拱圈孔洞处采用改性环氧砂浆修补,腹拱顶开裂处采用裂缝封闭或灌浆处理。
(3)0#、2#台及1#墩墩身竖向裂缝采用裂缝封闭或灌浆处理。
(4)对全桥栏杆凿除重做。
(5)重修0#桥头搭板及两侧25米引道,引道为砼路面结构。
(6)裂缝修补:
对旧拱肋病害进行局部处治,对于混凝土破损露筋,对外露锈蚀钢筋除锈后采对宽度≥0.15mm的裂缝进行灌胶处理,灌胶采用优质A级环氧灌缝胶;
对宽度<0.15mm的裂缝进行表面封闭。
(7)环氧砂浆修补及钢筋除锈处理:
采用改性环氧砂浆修补局部拱片等破损处,对所有锈胀钢筋除锈处理。
(8)0#、2#台右侧侧墙砌体松散处采用灌浆处理,开裂处改性环氧砂浆修补。
加固处理主要内容有:
(1)主拱圈:
凿除主拱圈底部脱皮、蜂窝孔洞的砂浆表层,有破损空洞的地方用环氧砂浆抹平、填充空洞,裂缝采用水泥砂浆灌缝处理,之后外包25cmC30混凝土增大截面加固。
(2)腹拱圈:
凿除腹拱圈底部脱皮、蜂窝孔洞的砂浆表层,有破损的地方用同环氧砂浆抹平、填充空洞,裂缝采用水泥砂浆灌缝处理,之后外包20cmC30混凝土增大截面加固。
(3)墩台及基础:
凿除墩台及基础脱皮、蜂窝孔洞的砂浆表层,有破损的地方用浆砌片石填充空洞,裂缝采用水泥砂浆灌缝处理,之后外包25cmC30混凝土增大截面加固。
图6-1增大截面加固方案构造图
6.2方案二:
拆除新建
6.2.1桥位选择
若本项目异位设计新桥,由于引道较长及地形约束(水库水深、河床断面宽)等情况,存在工程难度大,造价高,工期长,对地方经济和人民出行有较大的影响。
因此本项目改建方案目前原桥位为唯一可选桥位,桥面标高与原路线接顺,本河段为不通航河段,选择跨径时应采用经济优先的跨径选择,根据原桥长度及桥台设置情况,根据现场勘察,初步确定桥梁跨径组合为4x20米,下部采用桥墩双柱式桥墩,桩基础桥台采用埋置式桥台。
6.2.2桥址地质情况
桥址地质情况详见《紫金县附城镇X171线散滩三桥岩土工程勘察报告》,以下部分为节选。
拟建场地下部岩土可分5层(参见《工程地质剖面图》、《钻孔地质柱状图》),自地面向下各层情况如下所述:
第
(1)层:
杂填土和架空(Qml)
灰褐色为主,主要为原石拱桥的混凝土路面、回填的建筑石块等,松散为主,不均匀,稍湿。
局部为原拱桥的空洞。
其中ZK2,ZK3为架空。
全场地分布;
最薄处为0.80米,见于ZK1号孔;
最厚处为21.80米,见于ZK4号孔;
平均厚度为6.18米。
层面最高处标高为225.40米,见于ZK1号孔;
层面最低处标高为225.40米,见于ZK1号孔;
平均标高为225.40米。
本层土主要为原石拱桥的建筑垃圾,拟拆除。
对该工程的基础持力层无任何利用价值。
第
(2)层:
河水(Q)
为小河河水。
清澈。
局部分布,仅在第ZK2,ZK3号孔一带可见;
最薄处为16.40米,见于ZK3号孔;
最厚处为16.60米,见于ZK2号孔;
平均厚度为16.50米。
层面最高处标高为222.30米,见于ZK2号孔;
层面最低处标高为222.30米,见于ZK2号孔;
平均标高为222.30米。
此层对工程的基础持力层无任何利用价值。
第(3)层:
全风化花岗岩(r)
黄褐色为主,原岩结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,干钻可钻进;
与强风化岩呈逐渐过渡关系。
局部分布,仅在第ZK1,ZK2,ZK3,ZK5号孔一带可见;
最薄处为1.10米,见于ZK2号孔;
最厚处为13.10米,见于ZK5号孔;
平均厚度为6.47米。
层面最高处标高为224.60米,见于ZK1号孔;
层面最低处标高为205.70米,见于ZK2号孔;
平均标高为214.88米。
本层标准贯入试验7次,(详见标准贯入试验统计表),根据标准贯入试验和编录,建议fak=300kPa。
此层不可作为该工程的桩基础持力层。
第(4)层:
块状强风化花岗岩(r)
青灰色为主,局部黄褐色,岩芯呈块状为主,风化强烈,锤击易碎,局部含中风化岩。
合金钻头可钻进,难取岩芯,极破碎,极软岩,基本质量等级为Ⅴ类。
最薄处为6.90米,见于ZK4号孔;
最厚处为16.40米,见于ZK1号孔;
平均厚度为11.16米。
层面最高处标高为214.40米,见于ZK1号孔;
层面最低处标高为203.60米,见于ZK4号孔;
平均标高为207.44米。
本层标准贯入试验6次,(详见标准贯入试验统计表),根据标准贯入试验和编录,建议fak=1000kPa。
此层可作为该工程的桩基础持力层。
第(5)层:
中风化花岗岩(r)
青灰色为主,裂隙发育,岩芯呈碎块~短柱状为主,局部为微风化岩。
RQD为差,断面新鲜。
坚硬岩,破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ类。
主要矿物为长石、石英、云母等。
最薄处为4.90米,见于ZK4号孔;
最厚处为6.20米,见于ZK1号孔;
平均厚度为5.44米。
层面最高处标高为198.00米,见于ZK1号孔;
层面最低处标高为195.30米,见于ZK3号孔;
平均标高为196.28米。
此层现场取6件岩样,测得其抗压强度为39.90MPa~55.10MPa(详见岩石物理力学试验报告)。
根据试验和编录,建议fak=2500kPa。
此层可以作该工程的桩基础持力层。
水文地质概述:
勘察期间测得地下水水位埋深在3.00米至3.10米之间,地下水位标高在222.30米至222.40米之间,属孔隙式潜水为主。
地下水的补给主要靠大气降水为主,往小河的中心方向排泄,地下水量一般丰富。
地下水位和水量是随季节、天气等的变化而变化,凭当地经验,其地下水位的变化幅度在2米范围。
在ZK1和ZK3各取一个水样进行水质分析,结果详见《水质分析报告书》,依规范GB50021-2001,该场地土、地下水对砼具微腐蚀性,对砼结构中的钢筋和钢结构有弱腐蚀性。
场地和地基的地震效应及场地稳定性:
根据现行《建筑抗震设计规范》,本场地的地震基本烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g。
该场地土的类型为中硬土,场地类别为II类,设计特征周期为0.35s。
该建筑场地是对建筑抗震有利的地段。
整个场地未发现岩溶、采空区等不良地质作用,所以该场地是相对稳定的,适宜该工程建设。
6.3.3上部结构选择
中小跨径桥梁上部结构常用型式有预制空心板和预制小箱梁。
由于同等跨径下,20m装配式小箱梁相对较重,对吊装机械设备的要求较高,施工工艺相对复杂,对当地施工队伍的建设水平要求较高,考虑本项目所处位置道路路面较窄,大型机械难以运输到达施工现场以及当地施工队伍的建设水平相对较落后,本次桥梁改建上部结构采用跨径20m的后张法装配式预应力混凝土空心板,设计中对空心板整体化层进行了加厚补强设计,对空心板断面及钢束进行了适当的加强,保证结构满足公路I级荷载标准的要求。
6.2.4结构设计
新建散滩三桥,桥梁全长85.12m。
采用整体式桥梁断面,桥梁总宽8.5m,上部结构采用标准跨径为20m的预应力简支空心板结构,跨径总体布置为(4×
20)空心板。
横向布置为0.5m(防撞护栏)+7.5m(行车道)+0.5m(防撞护栏)=8.5m。
上部结构采用标准跨径20m的先简支后桥面连续的后张法预应力混凝土空心板,板高0.95m,横向布置6块板,中板宽为1.24m,,边板总宽为1.745m,边梁悬臂宽为0.505m。
跨中腹板水平宽为0.18m,支点处为0.32m。
预制梁顶面设置15cm整体化层、防水层与10cm的水泥混凝土铺装。
横坡为双向1.5%,通过支座垫石高度变化形成。
盖梁顶、底面保持水平。
下部结构桥墩采用双柱式桥墩,钻孔灌注桩基础,桥墩盖梁长8.3m,高1.4,宽1.7m,圆柱直径为1.2m,间距为5.0m,桩基础直径为1.4m,按端承桩设计,要求桩基深入中风化岩层不小于3D。
桥台采用埋置式桥台,钻孔灌注桩基础,桥台耳墙长2.5m,宽0.75m,盖梁长8.5m,高1.4m,宽1.6m,桩基础直径为1.3m,间距为5.0m,按按端承桩设计,要求桩基深入中风化岩层不小于3D。
桥型总体布置:
桥型断面:
上部结构典型断面:
七、方案比较
7.1工期安排
根据不同的结构方案,施工工期略有区别。
表7-1工期安排表
方案一(维修加固)
方案二(重建)
工程内容
时间
长度
备注
前期整理施工场地等
15
搭设支架
拆除拱上建筑
20
可同期预制上部空心板
拱圈、墩身及基础维修
60
含增大截面加固
拆除裸拱
桥面系维修
墩台及基础
90
引道及锥坡修复
吊装上部空心板
清理及开放交通
施工桥面系及开放交通)
40
合计
120
180
封闭交通时间
110
170
7.2方案比较
表7-2方案比较表
方案一
方案二
方案内容
拱圈及基础增大截面,维修加固处理
全桥拆除重建
设计经验
成熟
成熟,可靠
加固效果
效果一般,存在不确定因素
效果良好,可预期
加固后荷载等级
维持原荷载等级,稍提高安全储备,影响因素很多
荷载等级按公路-I级重新设计
加固后耐久性
结构耐久性不足,需定期检查
结构耐久性可以得到较大提高
施工风险
施工一般可控,但拱肋钻孔时有一定风险
施工可控,风险较低
社会影响
封闭交通时间约110天,对群众出行影响一般,但是完工后必须限载
封闭交通时间达170天,对群众出行影响相对较大,无需限载
可行性
地方较贫穷落后,配套资金不足
工业园区建设,交通量增大,拉动地方经济发展
工程造价
总造价195.95万,其中建安费157.46万
总造价468.67万,其中建安费380.22万
推荐意见
比选
推荐
八、工程投资概算
方案一概算按养护定额选取,方案二概算按营改增方式。
8.1方案一
1、编制依据
(1)《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》JTGB06-2007;
(2)《广东省公路养护工程预算编制办法》粤交基[2009]1350号;
(3)广东省交通厅粤交基函[2010]1915号文《关于调整我省公路工程概算预算人工工日单价的通知》;
(4)广东省交通厅粤交基[2011]1464号文《关于调整我省公路建设及养护工程概算预算税金计算标准的通知》;
(5)广东省粤交基[2011]158号文《广东省高速公路建设标准化管理指南(试行)》(工程造价标准化管理)。
(6)交通部公告[2011]83号文《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》(JTGB60-2007)局部修订的条文。
(7)广东省的其他有关规定。
2、采用定额
(1)《公路工程预算定额》[JTG/TB06-02-2007]。
(2)《广东省公路养护工程预算定额》粤交基[2009]1350号。
(2)《公路工程机械台班费用定额》[JTG/TB06-03-2007]。
3、人工、材料及各项费用的计取
(1)人工工资
河源市为四类区,人工工资单价为59.74元/工日。
(2)材料价格
本项目材料单价根据广东省2016年11月份河源市交通建设工程主要外购材料信息价及特种材料市场调查价,综合考虑材料的运杂费、装卸包装费计算;
不足部分参考同类在建工程价格计列。
(3)其他工程费、间接费。
3.1按II-6雨量区及雨季期计取雨季施工增加费。
3.2按《关于印发广东省执行交通部<
公路基本建设工程概算预算编制办法>
的补充规定》计取临时设施费、施工辅助费。
3.3按调遣距离50公里以内费率计取工地转移费。
3.4企业管理费。
企业管理费考虑计算基本费用、主副食运费补贴、财务费用、辅助生产间接费。
其中主副食运费补贴按综合里程5公里考虑计算。
(4)其他建设费用的相关费率
4.1建设项目管理费
(1)建设单位管理费:
根据《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》(JTGB06-2007)规定,按第一部分工程费用总额为基数,以累进办法计算。
(2)工程监理费:
根据《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》(JTGB06-2007)规定,按第一部分工程费用总额的2.5%计列。
(3)设计文件审查费:
根据《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》(JTGB06-2007)规定,按第一部分工程费用总额的0.1%计列。
(4)竣(交)工验收试验检测费:
根据《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》(JTGB06-2007)规定,按30000元计列。
4.2建设项目前期工作费
(1)勘察设计费:
按《工程勘察设计收费标准》的有关计算办法计列。
(5)其它
5.1工程预备费按第一、二、三部分费用之和为基数,按6%计列。
5.2其他费用项目中增列安全生产经费,按第一部分工程费用总额的1.5%计列。
4、方案一总概算造价
1)、人工及主要材料数量见表10-1。
表10-1人工及主要材料数量表
项目
单位
数量
人工
工日
5950.0
水泥
t
12.1
中粗砂
m3
13.8
商品混凝土
311.3
2)、概算总金额
本工程概算总造价195.9456万元,概算金额见表10-2。
表10-2概算金额表
项目
概算金额(万元)
第一部分建筑安装工程费
157.4563
第三部分工程建设其他费用
25.1699
基本预备费
10.9576
其他费用项目
2.3618
8.2方案二
(2)交通运输部办公
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