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第187期 山区公路桥梁隧道应急抢修加固技术

2023-5-16 17:02

【52监测网】第187期 山区公路桥梁隧道应急抢修加固技术


52监测网专家报告分享-第187期
《山区公路桥梁隧道应急抢修加固技术》
吕船 山西省交通新技术发展有限公司

目录
一、前言
二、火灾后隧道抢险加固
三、山区公路梁体更换抢修
四、灾后加固工程的总结
五、结语

内容介绍

一、前言

据统计,截止2020年底,山西省高速公路通车里程达到5746km,桥梁共计6762座,桥梁累计里程1114.59km,高速公路隧道共752座,隧道累计里程约517km,桥隧总长占全省高速公路通车里程长度的28%。

受我省(山西)国民经济组成影响,交通流多以煤炭、易燃重工业原料等为主,同时我省高速公路多分布于山区,坡陡弯急,这些特点都增加了高速公路隧道、桥梁的火灾风险。

我省(山西)中北部山区由于干燥、寒冷、温差和大风等气候特征形成了冷热交替和风沙蚀等典型的自然条件,部分既有桥梁在远未达到设计使用寿命时,混凝土胀裂腐蚀、剥落以及由于盐类侵蚀引起的钢筋腐蚀等病害最为常见,严重影响桥梁的正常使用。

山西省交通新技术发展有限公司自成立以来,以山西交通科学研究院集团为依托,坚持现代公路养护理念,着力推行科技含量高、适用性强、长期效益优的养护工程新技术,在以往桥梁、隧道病害处治经验的总结上,提出了以桥梁快速换梁成套技术、连续梁桥体外预应力加固成套技术、隧道衬砌w钢带+锚杆加固成套技术及火灾隧道村砌整体更换技术为代表的新方法、新技术,切实有效解决了高速公路桥梁、隧道运营中出现的相应技术问题。

二、火灾后隧道抢险加固

◎ 典型案例
某山区高速公路隧道因洞内事故发生拖挂危险品车辆泄露、爆炸引发运煤车辆火灾事故,燃烧时间长达73小时,造成全段落防火涂层失效、部分段落衬砌剥落等严重病害。本案例为火灾后隧道抢险加固工程。

土建部分抢险加固施工于2014年4月25日进场,9月底完成全部施工项目。


◎主要技术路线
• 病害状况调查:隧道变形情况;衬砌混凝土强度;围岩状况;衬砌损坏范围;
• 衬砌病害分类:损坏严重区;损坏轻微区;损坏中等区;
• 病害处置措施:衬砌整体换拱;隧道嵌钢拱架;衬砌局部更换;衬砌表面修补;施工缝处治;

◎ 受损状况


◎ 处治方案


◎ 关键技术一:二衬拆除重做(工艺流程)


◎ 关键技术二:二衬结构补强(工艺流程)


◎ 处治效果
在对灾后隧道衬砌修补后可靠度分析中,通过对修复方案逐一检测分析,结果证明修补后隧道衬砌可靠度可以达到97%以上,说明隧道修复后衬砌可靠度结果是比较安全的。


三、山区公路梁体更换抢修

◎ 灾后梁体主要特点


◎ 主要技术路线
• 病害状况调查:梁体损伤范围;钢束锚固状态;已有应急处治方式;病害原因分析;
• 结构损伤鉴定:损伤砼强度检验;钢束与砼粘接情况;火灾或冻害范围;主体结构危险程度;
• 病害处治措施:局部构件更换;粘贴钢板(碳布)补强;体外预应力补强;加大截面补强;梁体更换抢修;

◎ 典型案例:火灾过火桥梁
2013年2月23日凌晨,一辆货车 (2拖3)由于在某山区高速公路连续下坡路段刹车皮温度过高燃烧,最终导致运输的38t镁锭燃烧。着火点位于某桥梁桥台及第一跨附近,该桥梁上部结构采用8x20装配式部分预应力先简支后连续箱梁。下部结构为柱式墩,灌注桩基础,0#台为桩柱式台,8#台为U台,扩大基础。高温融化后的液态镁流至1#、2#梁间端横隔板对应的桥台盖梁处和1#梁外侧距伸缩缝8.3米的泄水管下方,形成第二第三火源点,导致1#梁和2#梁受到高温的影响较大。本案例为火灾后桥梁更换抢修工程。

土建部分抢修施工于2013年2月25日进场,5月底完成全部施工项目。


典型案例


◎ 典型案例:冻胀病害
某山区高速公路桥梁,该桥上部结构为(5x20)+(6x20)m装配式部分预应力混凝土连续箱梁,下部结构为柱式墩、台,钻孔灌注桩基础。该桥梁于2011年12月30日通车。

在2015年桥梁常规检查中发现该桥左线第三跨外侧边梁(左3-1#梁)出现较为严重的冻胀混凝士破损、开裂病害,存在较大的安全隐患。本案例为冻胀病害桥梁梁体更换抢修工程。

土建部分抢险加固施工于2015年7月底完成全部施工项目。


典型案例


◎ 箱梁更换抢修施工过程:旧梁拆除、负弯矩恢复、桥面系恢复


◎ 处治效果
以上案例桥梁,在梁体更换抢修后的桥梁检测中,更换后梁体与原结构梁体横向联系良好,变形协调,说明修复后桥梁是满足其使用功能的。目前历年的定期检测结果表明桥梁状况良好,结构安全可靠。


四、灾后加固工程的总结

• 火灾对混凝土损伤程度
火灾严重段(温度约为1000°C),混凝土损伤层厚度约10~15cm;火灾中度段(温度约为800~600°C),混凝土损伤层厚度约为6~10cm;火灾轻微段(温度小于400°C),混凝土无损伤。

• 火灾对钢筋及预应力钢筋影响
钢筋在高温冷却后的抗拉强度、屈服点以及延伸率均能基本恢复到原来的水平。高应力状态下的预应力筋受到高温影响时,其蠕变变形和应力松驰将明显增加。

• 火灾对防排水系统影响
火灾严重段(温度约为1000°C))进行二衬拆除中对其后防水板进行检测,未发现防排水系统热熔现象。部分施工缝橡胶止水带热熔。

• 灭火方式的选择
在灭火过程中,应注重桥梁、隧道结构的特殊性,选取对结构能够进行一定保护的灭火方式。优选采用泡沫灭火剂隔离空气或者干粉灭火剂破坏燃烧链式反应的方法进行灭火。尽量避免对高温混凝土采用骤然降温和砂土覆盖等增加荷载的灭火方式。

• 救援中应该注意事项
如果有可能对燃烧货车进行牵引,应尽可能离开对结构易受损范围。如连续梁跨中、墩顶等预应力和梁端锚具集中等位置。
在救灾过程中,火灾扑救车辆和救援车辆也应限制其在桥梁及隧道安全位置停放位置。

• 冻胀影响桥梁的一点建议
在箱型结构桥梁长期使用过程中,经常会在箱梁洞室内出现积水现象而且不易排出。箱内积水较少时,会导致桥梁承载力降低,甚至会缩短桥梁使用寿命;积水较多时,将会使梁体混凝土冻胀开裂,桥梁将不满足正常使用极限状态下的承载力要求,从而无法保证桥梁的安全性。

因此,在日常养护过程中,要高度重视由于箱室内积水造成的病害,及时疏通梁体通气孔,并针对病害现状及时进行加固整修,以提高桥梁养护质量,从而保证桥梁在设计年限内的正常使用。

五、结语

• 我省山区高速公路桥梁隧道养护的一点建议
我省山区高速公路具有平曲线半径小、缓和曲线多、长大隧道路段、高危边坡、弯道超高、长大下坡路段多等的特点,这对山区高速公路的行车安全造成了很大的影响。作为产煤大省及西煤东运的主要通道,高速公路交通以重型车辆为主,该类型车辆在山区桥梁和隧道交界处等地形和道路环境变化段,极易出现追尾碰撞、测滑和转向灯碰撞事故,进而引燃车辆及货物发生火灾事故。同时,我省气候特点冬季较长且寒冷干燥,夏季雨水集中,为混凝土结构冻害多发区域。

以上几点均对我省山区高速公路桥梁及隧道养护工作提出了新的要求。
- 针对我省山区高速交通流特点制定车辆碰撞、火灾等特殊事件的分级处置预案,并明确各级特殊事件下的处置流程;
- 加强日常养护,针对性开展预防性养护;
- 提高一线养护作业人员技术素养,使其做到“简单病害能处理、复杂病害能识别”;

《山区公路桥梁隧道应急抢修加固技术》
吕船 山西省交通新技术发展有限公司

注:本内容仅供个人研学交流,版权归原作者所有


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