鋼筋混凝土套箍法在加固橋梁樁柱中的應用

魏平

鋼筋混凝土套箍法在加固橋梁樁柱中的應用

魏平

鋼筋混凝土套箍法加固舊橋下部樁柱，可以提高舊橋承載能力，有效延長橋梁使用壽命。本文結合南水北調大橋等工程實例，敘述了鋼筋混凝土套箍法的設計方案等內容。

一、外包混凝土的套箍加固應用

1.應用工程概況

在內鄉至鄧州高速公路項目中，跨越南水北調干渠大橋進行了樁柱加固。該橋橋型布置為：3×25+ （75+120+75）+3×25m，橋梁全長426.56m。由于大橋先于南水北調干渠施工，待南水北調干渠開挖后，露出的基樁表現出部分露筋、混凝土不密實、基樁偏心等問題，本設計通過外包鋼筋混凝土的方法對大橋外露基樁進行了補強和外觀處理，從而提高結構的耐久性，進一步保證了結構的安全。

2.橋梁主要缺陷及采取的措施

根據現場調查，南水北調干渠開挖后，大橋外露的基樁主要有以下幾類問題：

（1）部分基樁偏心

通過現場使用經緯儀架設在基樁縱橫軸線上進行檢測，得到立柱水平垂直投影偏差值有60～190mm：

采取措施：根據檢測的結果，對立柱進行鋼筋混凝土套箍法處理，將有偏差的橋墩外包15～20cm厚的鋼筋混凝土，外觀處理后立柱表面平整度及垂直度要控制在規范允許值范圍內。

（2）混凝土不密實

采取措施：清理基樁表面，去除基樁混凝土表面雜質，徹底鑿除樁周的松弱等不良混凝土及雜物，并將新舊混凝土接觸面粗糙化。

（3）基樁露筋

采取措施：對暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業時禁止敲打除銹，宜用鋼刷清除表面銹跡，若表面嚴重凸凹不平，可采用環氧樹脂砂漿或水泥基灌漿材料進行修補。

（4）混凝土塌孔鼓包

采取措施：鑿除鼓包至基樁的設計尺寸，并將新舊混凝土接觸面粗糙化。

3.加固設計要點

（1）加固基本方法：

將露出地面的基樁，外觀缺陷鑿除處理后，植筋、外掛鋼筋網，架立模板，外包一圈15cm或20cm厚的混凝土，從而對原有基樁進行補強。對于有偏心的基樁，可通過在樁徑的不同方向包裹不同層厚的混凝土層的方法來修正偏心。

（2）基樁加固主要施工步驟

南水北調大橋樁柱加固主要施工步驟如下：

①缺陷鑿除：在確保結構安全的前提下，清理基樁表面，去除基樁混凝土表面雜質，徹底鑿除樁周的松弱等不良混凝土及雜物。并將新舊混凝土接觸面粗糙化，以增強新舊混凝土之間的粘合效果。鑿除后表面清理干凈。

②鋼筋及混凝土缺陷處理：對暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業時禁止敲打除銹，宜用鋼刷清除表面銹跡。若表面嚴重凸凹不平，可采用環氧樹脂砂漿或水泥基灌漿材料進行修補。

③樁周植筋，安裝樁周加強圈筋及豎向補強筋，掛D6冷軋帶肋鋼筋網。橋墩樁周均勻植8～12根?12鋼筋，沿豎向按間距0.5m布置。用來固定加強圈筋和鋼筋網，圈筋沿豎向按間距0.25m布置。

④模板安裝：應自下向上逐層安裝模板，逐層澆筑混凝土，每層模板高度一般為200cm，以不影響作業空間及混合料的搗實效果為宜。

⑤在基樁外模板內澆筑C40自密實微膨脹混凝土，澆筑時注意振搗。

⑥拆模及養生：拆模時間一般為24小時。混凝士終凝后應立即開始灑水養生，持續養生不宜小于7天。

二、外包鋼板的套箍加固應用

1.應用工程概況

連霍洛陽至三門峽段高速公路K46+620處的義昌大橋建成于2001年，上部為5孔40m裝配式預應力混凝土簡支T梁，下部橋墩為雙柱式、橋臺為肋板式，鉆孔灌注樁基礎。全長208.04m。

因運輸危險品的車輛爆炸造成左幅第2、3孔橋T梁垮塌墜落，2號橋墩從立柱底部挫斷，右幅橋受損。對受損的第1、3號橋墩立柱我們采用外包鋼板的套箍方法進行加固。

2. 橋梁主要缺陷

經現場檢測，在橋墩立柱底部出現環向裂縫長3.07m，寬0.25mm。立柱頂端有斜45度裂縫2道，主裂縫長2.7m，寬5mm；次裂縫長1.0m，寬1.2mm。另外，立柱還有部分混凝土破損及刮蹭等病害。

3.橋梁加固設計要點

義昌大橋樁柱加固主要實施步驟如下：

（1）清洗立柱混凝土表面雜質及縫內雜質，采用環氧樹脂漿液封閉裂縫，現場需對每一條裂紋進行封閉處理。裂縫寬度≥0.15mm的裂縫采用壓漿法進行修補，裂縫寬度＜0.15mm的裂縫采用封閉法進行修補。

（2）清理樁柱表面，鑿去樁柱與鋼板結合面處不良混凝土，清除混凝土表面松散物、浮漿及油污等，直至完全露出堅實基層。若表面嚴重凸凹不平，應再用環氧樹脂砂漿進行修補。

（3）準備墩柱外包鋼板施工。外包鋼板分節段，從下到上逐階段施工。

（4）基樁外包鋼板加固。基樁外包鋼板分為上下兩節段，上節段長1m延伸到墩柱，先做成半圓形再焊接成整體，兩鋼板采用坡口焊。下節段外包基樁，在樁頂系梁出斷開延伸至系梁兩側。外包鋼板與系梁之間采用錨栓連接。上下兩節段之間采用坡口焊接。

（5）安裝墩柱外包加固鋼板。在第一節墩柱頂部位置，植入?16鋼筋。安裝第一節外包鋼板，同時將該位置的?16鋼筋與鋼板焊接固定。外包鋼板先做成半圓形再焊接成整體,兩鋼板采用坡口焊。在第二節墩柱頂部位置植?16鋼筋，同第一節方式安裝第二節鋼板。最后將上下兩節鋼板焊接成整體。兩節鋼板之間采用坡口焊。重復上述步驟施工其余節段直至頂節段。頂節段鋼板施工前，需對蓋梁進行植筋。

（6）對頂節鋼筋位置，外包粘貼3mm厚防護鋼板，且需張貼密實。外包防護鋼板下端與加固鋼板周圈圍焊。

（7）在基樁外包鋼板內及墩柱外包鋼板內灌注C30自密實混凝土。混凝土灌注采用泵送頂升澆灌法。在鋼管接近地面的適當位置安裝一個帶閘門的進料支管直接與泵車的輸送管相連，由泵車將混凝土連續不斷地自下而上灌入鋼管。灌注前，需在頂節預留直徑20mm排氣孔。

（8）對外包鋼板進行防護涂裝。外包鋼板外側涂裝環氧富鋅底漆一層，長效耐候面漆一層，最后涂裝水泥基漿涂料以保證與混凝土立柱顏色一致。

三、套箍法加固樁柱混凝土材料的選擇

為保證新老混凝土之間能更好地結合，加固所用混凝土采用自密實混凝土。混凝土材料的選擇注意以下幾點：

1.水泥宜選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥應符合現行國家標準《通用硅酸鹽水泥》GB175的規定。

2.粗骨料宜采用連續級配或2個及以上單粒徑級配搭配使用，粗骨料的最大公稱粒徑不宜大于16mm。粗骨料的針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量，其他性能及試驗方法應符合現行行業標準《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》JGJ52中的相關規定。

3.輕粗骨料宜采用連續級配，性能指標應符合表1的要求，其它性能及試驗方法應符合現行國家標準《輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料》GB/TI7431.1和行業標準《輕骨料混凝土技術規程》JGJ51中的相關規定。

項目　密度等級　最大粒徑　粒型系數　24h吸水率指標　≥700　≤16mm　≤2.0　10%

4.細骨料宜選用級配Ⅱ區的中砂，天然砂的含泥量、泥塊含量應符合表2的要求；

表1　輕粗骨料的性能指標

5.外加劑宜選用高效能減水劑或高效減水劑。外加劑性能應符合現行國家標準《混凝土外加劑》GB8076和《混凝土外加劑應用技術規范》GB50119中的相關規定。

6.摻用膨脹劑時，其性能應符合國家現行標準《混凝土膨脹劑》GB23439中的相關規定。

四、結語

鋼筋混凝土套箍法加固橋梁下部結構技術是一項解決下部結構病害的有效方法。該方法加固效果顯著，使結構具有更大的強度和剛度，同時加固后對原結構外觀無破壞，保持了原有外形；與粘貼技術相比較，套箍層與原結構結合性能更好，無耐久性隱患，承載力提高幅度更大，且施工簡便，不需專業施工隊伍。在橋梁加固工程中得到了廣泛應用。

（作者單位：河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司）