公路、市政橋梁的墩柱加固技術(shù)

錢申春 （安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 引 言

公路、市政等橋梁的墩柱基礎(chǔ)基本上都采用大直徑樁基且都為獨立樁基，因此對墩柱和樁基的偏位限制較嚴(yán)。然而，在實際工程中，因施工處理不當(dāng)、地質(zhì)情況復(fù)雜、運行超載、長期老化等原因造成橋墩偏斜的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。橋梁立柱一般直徑大、造價高、施工難度大，當(dāng)出現(xiàn)較大偏位甚至破壞時一般需要在原位繼續(xù)成樁，施工難度更大，工期也難以控制。橋梁墩柱的偏位主要可以分為基礎(chǔ)偏位和結(jié)構(gòu)偏位兩大類，其中基礎(chǔ)偏位，特別是樁基礎(chǔ)偏位較多，處理方法也日漸成熟，可根據(jù)實際情況綜合采用基礎(chǔ)托換、高壓旋噴加固地基、頂推糾偏等方法進(jìn)行處理。而對于上部結(jié)構(gòu)偏位而言，情況更為復(fù)雜，在糾偏的同時往往還需要進(jìn)行支座更換。

1 技術(shù)原理

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，先對舊橋墩底進(jìn)行橫向鉆孔植筋，墩身上部安裝鋼板包圍，提高墩柱抗彎能力，并在墩身兩側(cè)安裝型鋼架；舊橋墩底設(shè)置鋼包箍模板后澆筑混凝土，由此墩身下部形成型鋼混凝土增大柱，不僅提高舊墩柱的整體受力能力及抗震能力，也大幅提升型鋼架的穩(wěn)定性。

采用PLC計算機(jī)控制多點同步頂升系統(tǒng)及位移監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)力和位移的同步控制，并根據(jù)分級頂升原則，采用先對更換支座墩頂升，后對相鄰墩同步頂升施工；更換支座時，保證安裝位置應(yīng)與原支座一致，避免支座受壓不均勻；柱頂支座再次損壞時，由安裝在H型鋼頂端的輔助支座提供及時支撐。支座采用一種限位可調(diào)式橋梁頂升專用支座，可以根據(jù)工程需要調(diào)整支座最大滑移量，增加頂升工程安全性，節(jié)省大量資源。在對稱型鋼架的四根H型鋼頂端各安裝一個輔助支座，為箱梁在柱頂支座再次損壞時提供及時支撐，起到有效的安全儲備。

對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱底部結(jié)構(gòu)橫截面如圖1所示，頂部結(jié)構(gòu)橫截面如圖2所示。

圖1 對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱底部結(jié)構(gòu)橫截圖

圖2 對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱頂部結(jié)構(gòu)橫截圖

2 實施方案

2.1 墩身表面打毛、裂縫封閉施工

①墩身加固施工前，先進(jìn)行基坑開挖，基坑開挖采用機(jī)械與人工相結(jié)合的開挖方式進(jìn)行，基坑的開挖尺寸根據(jù)原有承臺的尺寸及結(jié)構(gòu)形式確定，基坑的開挖坡度以保證開挖至原承臺頂部為原則；開挖的基坑要設(shè)置排水溝及積水坑，及時排水，防止基坑積水。

②開挖后對墩身表面進(jìn)行處理。

a.用鋼絲刷沿裂縫走向清理約5cm范圍的表面混凝土，仔細(xì)清理混凝土的表面。

b.錘子和鋼纖鑿除兩側(cè)疏松的混凝土塊和沙粒，露出堅實的混凝土表面。

c.用略潮濕的抹布清除表面的浮塵，并徹底晾干，用丙酮去除表面的油污，如縫內(nèi)潮濕，要等其充分干燥，必要時可用噴燈烘干。

③對結(jié)構(gòu)存在的所有可見裂縫進(jìn)行封閉處理，裂縫寬度fw≥0.2mm的裂縫采用灌注膠進(jìn)行灌縫處理，裂縫寬度fw＜0.2mm的裂縫采用涂刷樹脂封閉膠進(jìn)行封閉。

2.2 墩身、承臺頂面植筋（螺栓）

①植筋（螺栓）的工藝流程：彈線定位→鉆孔→清孔→注膠→植筋（螺栓）→養(yǎng)護(hù)。

②在植筋（螺栓）施工前，按照施工規(guī)范要求對所用鋼筋及植筋膠進(jìn)行現(xiàn)場抗拔試驗，以確定鋼筋及植筋膠是否符合設(shè)計要求，并在植筋后進(jìn)行非破損抗拔試驗。

③用沖擊鉆鉆孔，鉆頭直徑應(yīng)比鋼筋直徑大5cm左右；初鉆時要慢，待鉆頭定位穩(wěn)定后再全速鉆進(jìn)；成孔盡量垂直于植筋（螺栓）結(jié)構(gòu)平面，鉆孔中若遇到鋼筋是主筋時，必須改孔。

④植筋膠應(yīng)采用專用灌注器或注射器進(jìn)行灌注，灌注量一般為孔深的2/3，并應(yīng)保證植入筋（螺栓）后有稍許膠液溢出。

⑤所植鋼筋、螺栓不得有銹污。鉆孔內(nèi)完膠后，把鋼筋（螺栓）立即放入孔口，然后慢慢單向旋入，不可中途逆向反轉(zhuǎn)，直至鋼筋（螺栓）伸入孔底。嚴(yán)禁采用將膠粘劑直接抹在鋼筋（螺栓）上植入孔中的方式。

⑥在不低于5℃的環(huán)境溫度下養(yǎng)護(hù)30min，固化期間防止振動。

2.3 墩身上部安裝包鋼板

墩身上部結(jié)構(gòu)采用灌注粘鋼膠的施工工藝安裝包鋼板。

安裝前，預(yù)先對粘貼區(qū)域混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，直至堅實的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面。

在鋼板位置植錨栓，詳細(xì)施工工藝見植筋（錨栓）工藝。

鋼板現(xiàn)場配套打孔，現(xiàn)場實際放樣進(jìn)行鋼板下料，按現(xiàn)場已植埋的螺桿相對間距，對所粘貼的鋼板進(jìn)行配套打孔；并對配套打孔的鋼板進(jìn)行預(yù)掛試安裝，檢驗下一步粘貼工作的可操作性。

鋼板粘貼面用磨光砂輪機(jī)對鋼板粘貼面進(jìn)行除銹和粗糙處理，并在鋼板內(nèi)表面焊結(jié)多個支撐點，確保灌膠空間滿足設(shè)計要求。

鋼板吊裝完畢后，對鋼板封邊，封邊的同時要預(yù)留排氣孔，鋼板上面預(yù)留注膠孔；檢查各封邊質(zhì)量，達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度以后，用注膠罐向鋼板內(nèi)注膠；注膠過程中，隨時封閉已經(jīng)出膠的排氣孔（管），防止膠體外溢而浪費；達(dá)到凝固固化時間后，用敲擊的方法判斷粘結(jié)密實度，保證灌漿飽滿度達(dá)到90%以上。

包鋼板外表面需按要求進(jìn)行涂裝防銹處理。

2.4 對稱型鋼架安裝

①進(jìn)行型鋼架安裝前，必須對承臺表面進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，主要檢查內(nèi)容包括：植入鋼筋及螺栓的長度、間距、防腐質(zhì)量以及承臺頂面標(biāo)高等。

②鋼材運抵現(xiàn)場后，按照產(chǎn)品規(guī)格書和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，對H型鋼柱及鋼構(gòu)件的外觀尺寸、預(yù)留孔位、繞度與平直度、防腐情況等進(jìn)行檢驗，檢驗合格后方可繼續(xù)下一步施工。

③單個型鋼架由兩根H型鋼柱與鋼桁架焊接而成，其中型鋼架底部待澆筑混凝土區(qū)域無需焊接鋼桁架。

④型鋼架吊裝前，根據(jù)設(shè)計圖紙要求，在相應(yīng)位置施工2cm高性能灌漿料調(diào)平層。

⑤型鋼架采用汽車吊吊裝，對位時防止碰撞承臺頂部的鋼筋及螺栓，下落要緩慢，當(dāng)套上螺母預(yù)緊后方可收吊臂。

⑥吊裝后對型鋼架的縱線路放線和橫線路方向斜率進(jìn)行檢查，并及時調(diào)整；安裝檢查合格后將其分別承臺頂部限位鋼筋、墩身上部包鋼板焊接連接。

2.5 墩身底部鋼抱箍安裝

①型鋼架經(jīng)過驗收后進(jìn)行鋼抱箍模板安裝，鋼抱箍安裝前，必須先清洗墩底位置的殘留雜物、砂漿、石子以及散漏的混凝土。

②鋼抱箍由鋼板卷制焊接而成，根據(jù)高度分次安裝焊接；每批鋼抱箍進(jìn)場及使用必須進(jìn)行預(yù)拼裝、打磨、除銹。

③鋼抱箍檢驗合格進(jìn)場后進(jìn)行安裝固定。

a.鋼抱箍底部固定：在承臺施工時根據(jù)鋼抱箍模板所放位置，在相應(yīng)位置打入膨脹螺栓用以固定鋼抱箍。

b.鋼抱箍上部固定：對于墩柱半高全加寬，鋼包箍上部結(jié)構(gòu)采取工字鋼對拉焊接形式進(jìn)行加固。墩柱鋼抱箍垂直度小于H/1500且不大于20mm，頂標(biāo)高應(yīng)大于上部包鋼板的底標(biāo)高。

2.6 混凝土澆筑

①鋼抱箍經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后，方可進(jìn)行混凝土澆筑。

②鋼套箍內(nèi)混凝土采用C40自密實混凝土，宜采用泵送澆灌，且連續(xù)進(jìn)行，澆灌前必須將底端安裝焊牢。澆筑時應(yīng)當(dāng)保證鋼套箍內(nèi)壁與核心混凝土緊密粘接，鋼套箍內(nèi)不得有油漬等污物，應(yīng)分層厚度和澆筑速度，確保鋼套箍不變形。

③為了盡可能減少管內(nèi)混凝土的游離水分，應(yīng)控制水灰比在0.4～0.5之間，并可摻入引氣量少的減水劑或采用膨脹混凝土，要加強(qiáng)混凝土的振搗，以確保混凝土的密實度。澆灌結(jié)束后，封焊對應(yīng)的灌注孔，待混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，檢查鋼套箍內(nèi)混凝土是否密實，如果發(fā)現(xiàn)不密實，應(yīng)采用鉆孔壓漿法填充，然后重新封焊孔，移除安裝在墩柱頂部用于微頂升的千斤頂組。

④墩柱底需采用C40外包混凝土澆筑防護(hù)。

3 總 結(jié)

綜上所述，舊橋墩身底部采用鋼抱箍包裹混凝土，墩身上部僅采用外包鋼板的方式完成舊橋墩的加固施工，其中鋼抱箍在預(yù)制場統(tǒng)一模具集中預(yù)制、安裝，避免的了傳統(tǒng)模板搭拆工序，可以有效提高施工效率，有效的解決了公路、市政橋梁因運行超載、長期老化等原因造成橋墩偏斜難題。