舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法

陳兵，張玉明

（1.合肥市建筑質(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽 合肥 230001；2.安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

目前，公路、鐵路以支撐橋梁上部結(jié)構(gòu)動(dòng)靜荷載的墩柱多為大截面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在實(shí)際工程中，因施工處理不當(dāng)、地質(zhì)情況復(fù)雜、運(yùn)行超載、長期老化等原因，易造成橋墩表面出現(xiàn)破損和墩柱偏斜的現(xiàn)象，不但會(huì)影響橋梁的受力性能，而且會(huì)對(duì)橋墩的承載能力和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)绊憳蛄旱陌踩浴Ｒ虼藢?duì)橋墩長期使用過程中出現(xiàn)的墩柱偏斜等施工工藝及工法的研究和探索，在舊橋橋梁施工中具有重要意義[1]-[3]。

橋梁墩柱的偏位問題常采用重新進(jìn)行新墩柱的施工，該工法存在橋梁立柱直徑大、造價(jià)高、施工難度大以及當(dāng)在出現(xiàn)較大偏位甚至破壞時(shí)，會(huì)引起新舊墩柱的同時(shí)破壞等問題。針對(duì)上述問題提出在原墩柱上通過增大截面的方法澆筑新墩柱，植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法，該工法在設(shè)計(jì)、實(shí)施、應(yīng)用上取得實(shí)質(zhì)性成功。

1 工法特點(diǎn)及適用范圍

1.1 施工質(zhì)量可控

本工法采用在墩底植入鋼筋方式來增強(qiáng)新老混凝土結(jié)合，新增混凝土中設(shè)置環(huán)向箍筋、縱向主筋等鋼筋約束混凝土變形，增加新老混凝土的膠結(jié)強(qiáng)度，保證荷載的有效傳遞，提高施工質(zhì)量。

1.2 施工方便高效

本工法采用墩底位置支設(shè)模板澆筑混凝土增大截面、墩身上部采用鋼板包箍、鋼板內(nèi)側(cè)部分壓注粘鋼膠進(jìn)行墩柱維修，施工工藝簡單，操作方便，結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)。本工法對(duì)橋梁頂升后釋放原墩柱內(nèi)力及位移，墩柱施工過程中對(duì)墩頂位置進(jìn)行鑿除，重新澆筑支座并在墩柱施工完成后重新安裝新支座，提高了支座替換的效率和質(zhì)量。

1.3 技術(shù)可靠

對(duì)傾斜明顯、橫向開裂以及表觀質(zhì)量差的墩柱采用外包混凝土增大截面方式進(jìn)行維修，并在澆筑墩柱混凝土前對(duì)梁體進(jìn)行頂升，并采用鋼支架輔助支撐梁板荷載，有助于保障橋梁的安全。

1.4 節(jié)省工期

本工法中對(duì)混凝土材料及配合比進(jìn)行要求，嚴(yán)禁采用輕骨料混凝土，并要求水灰比不超過0.40，要求采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度發(fā)展和水泥凝膠體密度的提高，減少混凝土收縮徐變影響，并縮短工期。

1.5 適用范圍

本工法適用于公路、鐵路等工程中在役橋梁墩柱偏位的糾偏補(bǔ)強(qiáng)及墩柱缺陷修復(fù)施工。

2 施工工藝及操作要點(diǎn)

舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法的工藝原理在常用的裂縫封閉、混凝土破損區(qū)域清理與修補(bǔ)處理、鋼筋銹蝕區(qū)域清理與防銹處理等修補(bǔ)手段的基礎(chǔ)上，根據(jù)橋墩偏位尺度和結(jié)構(gòu)破損等情況，綜合采用墩底鋼筋混凝土尺寸擴(kuò)大段和墩頂鋼套箍灌注粘鋼膠等修補(bǔ)方法，進(jìn)行大偏位橋梁墩柱糾偏補(bǔ)強(qiáng)，最后進(jìn)行支座和伸縮縫更換等施工。

2.1 施工工藝流程

舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法的施工流程圖如圖1所示。

2.2 操作要點(diǎn)

①根據(jù)在役橋梁墩柱產(chǎn)生大尺度偏位的原因以及損壞程度，在維修前對(duì)橋梁墩身進(jìn)行詳細(xì)檢測，明確結(jié)構(gòu)的病害類型與程度，對(duì)墩身存在的所有可見裂縫進(jìn)行封閉處理；對(duì)混凝土破損區(qū)域進(jìn)行清理并修補(bǔ)，對(duì)鋼筋銹蝕區(qū)域清理并作防銹、阻銹處理，確保墩身表面無油污、油脂、蠟狀物等影響滲透的污物，為后期施工提供方便，并使原橋墩墩身安全性和功能性符合要求。

圖1 舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法施工流程圖

②沿原墩柱的柱底進(jìn)行橫向鉆孔植筋，并設(shè)置環(huán)向箍筋和縱向受力主筋；隨后根據(jù)設(shè)計(jì)線形支設(shè)模板，并澆筑細(xì)石混凝土或自密實(shí)混凝土，形成墩柱底部尺寸擴(kuò)大段，實(shí)現(xiàn)對(duì)墩柱底部偏位的矯正。

③在原墩柱柱頂通過在原墩柱柱頂設(shè)置橫向鋼筋，在外側(cè)安裝鋼板，并將鋼板與橫向鋼筋焊接連接；向原墩柱柱頂表面與鋼板空隙內(nèi)填充自密實(shí)混凝土，待混凝土強(qiáng)度形成后通過壓膠孔向混凝土與鋼板空隙內(nèi)壓入粘鋼膠，形成鋼管柱。

④在澆筑墩柱混凝土前，在舊橋墩柱周圍進(jìn)行搭設(shè)臨時(shí)鋼支架對(duì)梁體進(jìn)行頂升，采用臨時(shí)鋼支架輔助支撐梁板荷載，有助于保障橋梁安全。

⑤待墩柱強(qiáng)度形成后，清除墩頂和梁底之間雜物，鑿除松散混凝土，使用千斤頂頂升梁體，釋放原墩柱內(nèi)力及位移，隨后進(jìn)行墩頂?shù)奶幚砗椭ё母鼡Q。

3 材料與設(shè)備

3.1 材料

①混凝土技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，嚴(yán)禁采用輕骨料混凝土，水灰比不超過0.40。鋼纖維混凝土采用的粗骨料粒徑不宜大于20mm和鋼纖維長度的。

②鋼筋采用HPB300、HRB400級(jí)鋼筋及鋼筋焊接網(wǎng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB/T 1499.1-2008）、《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2-2007）、《鋼筋混凝土用鋼第3部分：鋼筋焊接網(wǎng)》（GB/T 1499.3-2010）的規(guī)定。

③鋼纖維采用Ⅱ級(jí)鋼纖維，外形為縱向扭曲，表面粗糙；長度不小于25mm。鋼纖維體積率不應(yīng)小于1.0%，且宜控制在1.0%～1.5%。鋼纖維產(chǎn)品規(guī)格、尺寸偏差、抗拉強(qiáng)度、彎曲性能、外觀質(zhì)量、每根鋼纖維的質(zhì)量偏差、形狀合格率及原材料等指標(biāo)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

④混凝土修補(bǔ)采用RMO環(huán)氧樹脂型修補(bǔ)砂漿性能指標(biāo)見表1。

RMO環(huán)氧樹脂型修補(bǔ)砂漿性能指標(biāo) 表1

⑤錨固用植筋膠見表2。

⑥粘貼鋼板用膠粘劑（見表3）。

3.2 主要機(jī)械設(shè)備（見表4）

4 應(yīng)用實(shí)例

①五里墩立交橋維修消缺工程。合肥市五里墩立交橋位于長江西路、屯溪路、合作化路的匯合處。現(xiàn)由于車輛荷載超過設(shè)計(jì)值，造成橋墩不平衡彎矩加大，伸縮縫處堵塞，橋梁伸縮功能喪失造成附加力；支座老化失效，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力突然釋放，對(duì)橋墩產(chǎn)生沖擊作用，墩柱截面配筋率偏低等因素影響下。橋墩在橫向荷載影響下，也產(chǎn)生了一定程度的橫向偏移和柱底部裂縫。在施工過程中采用“舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法”，在滿足工程設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、施工質(zhì)量及工期要求的同時(shí)，與傳統(tǒng)方法相比，綜合節(jié)約造價(jià)7.6%左右。

錨固用植筋膠安全性能指標(biāo) 表2

粘貼鋼板用膠粘劑安全性能指標(biāo) 表3

機(jī)具設(shè)備表 表4

②蚌埠市朝陽橋維修工程。蚌埠市朝陽路橋位于中市區(qū)與西市區(qū)的交界處，工程在施工過程中采用“舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法”，在滿足工程設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、施工質(zhì)量及工期要求的同時(shí)，與傳統(tǒng)方法相比，從節(jié)省建筑材料、人工及機(jī)械成本等方面綜合分析，綜合節(jié)約造價(jià)9.6%左右。

③五河淮河大橋維修加固工程。五河淮河大橋位于安徽省五河縣城南跨越淮河，維修工程的基本項(xiàng)目為：主墩的防護(hù)，全橋裂縫的處理，橋面條的改造。在施工過程中采用“舊橋植筋增大墩柱截面修復(fù)偏位和缺陷施工工法”，在滿足工程設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、施工質(zhì)量及工期要求的同時(shí)，與傳統(tǒng)方法相比，從節(jié)省建筑材料、人工及機(jī)械成本等方面綜合分析，綜合節(jié)約造價(jià)15.6%左右。

5 結(jié)論與建議

安全性和功能性的要求，具有較好的技術(shù)效益。

②本工法充分利用了原偏位的墩柱，通過外包混凝土增大截面與鋼板包箍鋼板包箍壓膠筑混凝土等方式實(shí)現(xiàn)了新舊結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)荷載，同時(shí)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，促進(jìn)混凝土強(qiáng)度發(fā)展，提高了水泥凝膠體密度，既保證了施工質(zhì)量，又縮短施工周期，還充分發(fā)揮了原墩柱的承載能力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

③采用本工法實(shí)現(xiàn)了大尺度偏位橋梁墩柱的糾偏和補(bǔ)強(qiáng)，滿足結(jié)構(gòu)安全性和功能性的要求，避免了結(jié)構(gòu)的拆除和新建，在很大程度上節(jié)約了社會(huì)資源。同時(shí)，較快的施工效率，縮短了施工工期，很大程度上降低了糾偏施工對(duì)社會(huì)交通運(yùn)輸造成的影響，具有較好的社會(huì)環(huán)境效益。

5.2 建議

施工相對(duì)工藝相對(duì)方便，但這種工法尚需解決新舊混凝土整體協(xié)調(diào)變形、頂部混凝土澆筑的問題，有待于工程實(shí)踐中逐步探索解決。

5.1 結(jié)論

①本工法采用鉆孔植筋外包混凝土增大截面與鋼板包箍鋼板包箍壓膠筑混凝土等方法相結(jié)合的方式對(duì)待修復(fù)墩柱進(jìn)行糾偏補(bǔ)強(qiáng)，通過對(duì)新老混凝土結(jié)合面進(jìn)行處理，同時(shí)采用植入鋼筋方式增強(qiáng)新老混凝土結(jié)合，保證新舊混凝土結(jié)共同承載、減少收縮徐變影響。此外，綜合采用裂縫封閉、構(gòu)件修補(bǔ)、鋼筋除銹等常規(guī)病害處理手段對(duì)墩柱局部缺損進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以滿足結(jié)構(gòu)

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