景觀拱橋基礎加固專項設計方案

景觀拱橋基礎加固專項設計方案作為本次項目的結構設計負責人，我前后跟著檢測團隊跑了三趟現場，跟公園管理處的老師傅聊了好幾次，也碰見過好多在橋上拍照散步的老市民，深知這座景觀拱橋不是一座簡單的通行橋，它是城里這個老牌公園的標志性建筑，承載了幾代人的回憶。這次檢測出來基礎存在明顯安全隱患，我們做這個專項加固方案，核心就是既要徹底解決安全問題，又要最大程度保留老橋的原有風貌，不破壞大家心里的這份記憶。接下來我就從各個方面詳細說明本次的設計方案。1項目概況與加固必要性1.1項目基本情況這座景觀拱橋橫跨公園的中心湖區，是連接北岸主園區和南岸花木區的主要人行通道，整座橋是三孔實腹式漿砌塊石拱橋，全長約32米，主拱跨16米，兩邊邊拱各7米，橋面凈寬4.5米，按原設計滿足日常游人通行需求，建成到現在已經快半個世紀了。這座橋從建成起就只允許行人和非機動車通行，不通行機動車，原基礎采用漿砌塊條形剛性基礎，原設計埋深在當時的歷史沖刷線以下1米，這些年湖區清淤改造、常年水位變化，整體沖刷線比原來下降了快1.5米，原來的埋深已經達不到安全要求了。1.2現有病害檢測情況我們拿到第三方機構的完整檢測報告之后，又去現場復核了一遍，所有問題都集中出在基礎部位，總結下來主要有三個方面的問題。首先是臨水側基礎的淘刷侵蝕，湖水常年不斷沖刷基礎，東西兩側主拱腳位置的基礎底部已經被淘出了大小三個空洞，最大的空洞深度接近1米，基礎側面原來勾縫的水泥砂漿大部分都已經粉化脫落，好幾塊塊石都已經松動，我那次蹲在邊上用手晃都能晃動，看得我心里直犯嘀咕，這么多游客天天走，真的出點事可不行。其次是不均勻沉降，根據公園管理處最近五年來的觀測記錄，西側主拱腳累計沉降已經超過5厘米，超過了規范允許的預警值，拱腳位置已經出現了兩條大約3毫米寬的縱向裂縫，雖然目前裂縫還沒有擴展到拱身，但如果不處理，繼續發展下去肯定會影響整座橋的結構安全。第三是基礎防滲能力完全失效，湖水順著基礎的縫隙不斷滲入，把基礎下方的地基土泡軟了，檢測出來地基承載力比原設計值下降了快三分之一，已經沒辦法滿足現在日常的荷載需求了。1.3加固的必要性分析首先從安全層面說，公園免費開放之后，每天的游客量比幾十年前多了好幾倍，節假日高峰期橋上同時能站上百人，整體荷載比原設計大了不少，現在基礎承載力不夠，還有沉降和淘空的問題，隨時可能出現安全事故，必須盡快加固處理。其次從文化和景觀層面說，這座橋是公園的核心景觀節點，好多本地市民拍全家福、拍婚紗照都要來這留影，幾代人的回憶都拴在這座橋上，完全拆掉重建不僅成本高，也傷了大家的感情，局部加固是最合理的選擇，既能解決問題又能保留原有風貌。最后從生態層面說，橋的兩岸各有一棵樹齡和橋差不多的大柳樹，周圍的原生植被也已經長了幾十年，拆掉重建會徹底破壞這片區域的生態，加固施工對環境的影響要小得多，所以不管從哪個角度說，做專項基礎加固都是必然的選擇。在明確了項目的基本問題和加固必要性之后，接下來我說明一下本次方案的設計依據和我們遵循的核心原則。2設計依據與原則2.1主要設計依據本次方案設計嚴格遵循現行的《城市橋梁養護技術規范》《公路橋梁加固設計規范》《市政橋梁地基與基礎設計規范》等國家行業標準，所有設計參數都符合規范的安全要求，同時我們也結合了現場實際檢測得到的病害報告、補充地質勘察得到的地基承載力數據，以及公園管理處提出的“保留老橋風貌、減少對游園影響”的要求，所有設計都圍繞這些實際條件展開，安全上預留了足夠的富余度，絕對不打折扣。2.2設計原則結合項目的特殊性，我們一共確定了四個核心設計原則：第一是安全優先，所有設計都以消除基礎安全隱患、滿足至少三十年的長期使用要求為第一目標，絕對不為了控制成本或者保留景觀犧牲結構安全性；第二是最小干預，能不破壞原結構就不破壞，能不動岸邊的樹木和原生植被就不動，能不改變老橋的外觀就不改變，把對原有環境的影響降到最低；第三是景觀協調，所有新增的加固結構都盡量做隱藏處理，外露部分必須和原橋的材質、顏色、風格保持一致，不能修完之后變成“新補丁貼老橋”，看著違和；第四是以人為本，不管是施工過程還是完工交付，都要盡量減少對市民日常游園休閑的影響，不改變大家已經習慣了的使用體驗。確定了依據和原則之后，接下來就是本次方案的核心內容，也就是針對基礎病害的專項加固設計。3專項加固方案設計3.1原有基礎病害預處理在做整體加固之前，我們首先要把已經出現的病害處理干凈，給后續加固打好基礎。針對基礎底部的淘空空洞，我們采用低壓慢注的注漿方案，避免壓力過大撐壞原本就已經松動的原漿砌塊石基礎。具體做法是在空洞區域對應的基礎側面鉆直徑110毫米的注漿孔，鉆孔深度直接打到空洞底部，注漿材料用超細水泥復合漿液，摻了一定比例的粉煤灰和微膨脹劑，這種漿液流動性好，能填滿細小的縫隙，固化之后的強度和原基礎的漿砌石差不多，和原結構的結合性也很好，不會出現新舊材料脫節的問題。注漿的時候從下往上分層注，壓力穩定控制在0.2到0.3兆帕，保證填滿空洞又不會破壞原基礎。對于已經松動脫落的塊石和粉化的砂漿，我們采用人工清理，清理完成之后用和原砂漿同標號的水泥砂漿重新填補勾縫，表面整理平順之后做做舊處理，盡量不留明顯的修補痕跡。3.2基礎承載力加固設計這部分是整個方案的核心，針對基礎埋深不夠、承載力不足、不均勻沉降的問題，我們前后對比了三個方案，最開始考慮的是傳統的擴大基礎加固，但是這個方案需要大面積開挖岸坡，不僅要抽干施工區域的湖水，還要砍掉西岸那棵幾個人合抱的老柳樹，跟公園管理處溝通的時候，他們說這棵樹跟橋同歲，好多游客都在樹上掛過許愿牌，絕對不能動，我們自己也覺得，砍了樹老橋的魂就沒了，所以推翻了這個方案，最終確定了微型樁加頂連系梁的加固方案，這個方案不需要大開挖，對岸邊植被的影響極小，完全滿足我們的要求。具體做法是在東西兩側主拱腳的外側，各施作3根直徑300毫米的鋼筋混凝土微型樁，樁身埋深打到最新測算的沖刷線以下2米，從根源上解決埋深不夠被淘刷的問題，樁身內置四根直徑25毫米的HRB400螺紋鋼筋，灌注C30細石混凝土，保證樁身強度。樁頂做一道1米寬、0.8米厚的鋼筋混凝土連系梁，連系梁通過植筋和原拱腳基礎牢牢連接成整體，把拱腳承受的推力和豎向荷載分出一部分給微型樁，既解決了原基礎承載力不足的問題，又能限制基礎繼續發生不均勻沉降，一舉兩得。說實話這個方案比擴大基礎造價高了不到百分之十五，但是保住了老樹，保住了原來的岸坡景觀，我們覺得這個錢花得值。3.3基礎防滲與防沖防護設計處理完內部的結構加固，我們還要做外部防護，避免以后再出現類似的淘刷和滲水問題。首先在臨水側基礎的外側，我們做了1米寬的護腳，用鍍鋅鋼絲網籠填充天然鵝卵石，籠體固定在連系梁外側，深度從湖底一直做到常水位以上50厘米，這種護腳既可以阻擋湖水直接沖刷基礎，透水性好，還和原來的自然湖岸風格完全一致，不像混凝土擋墻那樣生硬突兀，還能給湖里的小魚小蝦留出生長棲息的空間，非常符合公園生態景觀的要求。然后對于整個基礎的所有縫隙，我們再做一遍表面防滲處理，抹一層5厘米厚的防水抗滲砂漿，阻止湖水繼續滲入基礎內部泡軟地基，有效延長基礎的使用壽命。3.4景觀協調性優化設計畢竟這是一座景觀橋，我們絕對不能加固完之后留下丑丑的修補痕跡，破壞大家對老橋的印象，所以專門做了景觀協調優化。首先，所有外露的新增混凝土結構，比如連系梁的外露面，我們都貼了和原橋顏色、材質一致的漿砌塊石，貼完之后再做打磨做舊處理，不仔細湊近看根本看不出是后來補的。原來拱腳位置的紀念銘刻、橋面上的舊青石板臺階，我們都完整保留，加固過程中只做清理補縫，不做更換，把老橋原本的歲月感完完整整留下來。施工過程中對岸邊的花草樹木，我們都做了圍擋保護，絕對不隨意砍伐，微型樁的鉆孔位置都特意選在樹坑之間的空隙，最大程度減少對樹根的損傷，完工之后再把原來的草皮原位鋪回去，跟原來的樣子幾乎一模一樣。設計完成之后，施工過程的管控是保證加固效果的關鍵，我們也做了詳細的安排。4施工保障與質量管控4.1施工前期準備施工前我們不做大型的剛性圍堰，只用袋裝土加可降解土工膜做簡易的止水圍堰，把施工區域圍起來抽干積水就行，完工之后可以直接拆掉運走，不會在湖里留下永久構筑物。為了不影響市民正常游園，我們在施工區域的上游側搭了一座寬3米的臨時人行便橋，保證大家正常往返南北園區，而且我們提前和施工方約定，工作日的早晚游園高峰、以及全天周末節假日，都不進行噪音大的鉆孔、混凝土澆筑作業，盡量減少對游客休息的干擾，畢竟公園是大家休閑的地方，不能因為我們施工掃了大家的興。4.2施工過程質量管控每一道工序我們都制定了嚴格的管控標準，設計人員每天都有專人在現場值班。首先鉆孔的時候，要求施工隊控制鉆速，碰到原基礎的塊石不能強行鉆進，避免擾動原結構，每鉆完一個孔都要清理干凈孔內殘渣才能進行下一道工序。注漿的時候，每一個孔的注漿壓力、注漿量都要現場記錄簽字，達不到填充要求的必須重新補注，絕對不允許偷工減料。植筋施工完成之后，所有植筋都要做拉拔試驗，100%檢測，不合格的必須全部打掉重新植筋。微型樁和連系梁的混凝土，每一批都要做試塊檢測，強度達不到設計要求的絕對不能使用。4.3安全與環保保障安全方面，臨河施工要求所有施工人員必須穿救生衣，現場配足救生圈、長繩等應急設備，施工區域周邊拉好警戒線和警示標識，防止游客誤入發生危險。環保方面，施工產生的泥漿水必須抽到現場的沉淀池沉淀，澄清之后才能排入湖區，泥漿渣全部裝車運走，不能倒在湖里或者公園的空地上，施工垃圾每天下班都要清理干凈，絕對不能污染公園的湖水和環境。施工完成之后，驗收和后期養護是保證加固效果長期穩定的重要環節，我們也做了明確要求。5工程驗收與后期養護建議5.1工程驗收要求我們把驗收分成三個階段，第一是原材料進場驗收，所有的鋼筋、水泥、砂石都要查驗合格證明，抽樣檢測合格才能進場使用。第二是分部分項工程驗收，每一道工序完工都要驗收合格，才能進入下一道工序，比如注漿完成驗收合格才能做微型樁，微型樁完成驗收合格才能做連系梁，把問題控制在過程中。第三是竣工驗收，竣工驗收除了查驗結構外觀和資料，還要做靜載試驗，檢測基礎的實際承載力和沉降變形，符合設計要求才能交付，完工之后要求施工單位連續做一年的沉降觀測，每三個月觀測一次，確認沉降完全穩定之后才算最終完工。5.2后期養護建議加固完成不是一勞永逸，我們也給公園管理處提了幾條簡單好操作的養護建議：首先每年汛期結束之后，都要對基礎護腳做一次全面檢查，看看有沒有被洪水沖壞、有沒有鵝卵石掉落，基礎有沒有露出新的淘空，發現小問題及時處理，不要拖成大隱患。其次每隔五到八年，邀請專業檢測單位對基礎做一次全面檢測，看看有沒有新的砂漿粉化、有沒有新的沉降，及時發現潛在問題。最后就是始終管控，禁止任何機動車開上橋