橋梁抗傾覆加固工程設(shè)計(jì)與施工

馮永強(qiáng)

（河北通宇建筑工程有限公司，河北 張家口 054001）

1 工程概況

某互通立交橋位于兩條高速公路相交處，為一座單喇叭立交。該立交包括6 座橋梁，分別為A 線1 號橋、A 線2 號 橋、A 線3 號 橋、B 線 橋、C 線 橋、F 線 橋。其中，B0-B3、C2-C4 箱梁處有獨(dú)柱墩。隨著該地區(qū)的開發(fā)開放，交通量、通行車總重均有較大的增長，因交通量大而導(dǎo)致車輛滯留，橋梁長期承受滿載情況。原設(shè)計(jì)不能滿足當(dāng)前交通的需要，對于獨(dú)立墩處的橋梁存在被傾覆的安全隱患，因此必須對橋梁進(jìn)行抗傾覆加固。

2 橋梁加固設(shè)計(jì)

抗傾覆加固設(shè)計(jì)包括兩大部分：中墩增設(shè)抗傾覆支座、邊墩增設(shè)鋼拉桿。

2.1 中墩加粗加寬，增設(shè)抗傾支座

該互通立交橋B、C 匝道將獨(dú)立墩截面尺寸由直徑1.2m 加大到4.5m×1.8m，并在墩頂原支座兩側(cè)距離1.5m 各設(shè)置GYZF4 型700mm×114mm 橡膠支座作為抗傾支座（見圖1、圖2）。

圖1 墩柱斷面示意圖

圖2 墩柱橫向平面布置圖

墩柱加粗?jǐn)嗝嬖诔信_和墩身上的植筋，應(yīng)采用專用打眼錨固植筋膠；植筋時(shí)，若與原結(jié)構(gòu)鋼筋沖突，可適當(dāng)調(diào)整植筋位置。

新舊混凝土相接觸的部分需進(jìn)行鑿毛處理，去除表層混凝土和浮漿，并沖干凈；新舊混凝土間需涂刷界面劑以使混凝土更好地結(jié)合并共同受力。界面劑應(yīng)采用專用新舊混凝土結(jié)合膠。

2.2 邊墩增設(shè)鋼拉桿

B、C 匝道橋位于曲線上，拉桿設(shè)置在箱梁曲線內(nèi)側(cè)。橋臺處被動(dòng)鋼拉桿設(shè)置在箱梁側(cè)面與蓋梁間，連接墩蓋梁處鋼拉桿設(shè)置在箱梁底面和蓋梁側(cè)面，全橋共有4 處鋼拉桿（見圖3）。

圖3 橋臺被橋動(dòng)臺拉被桿動(dòng)箱梁拉側(cè)桿面構(gòu)安造裝示構(gòu)意造示圖意圖

拉桿構(gòu)件的鋼件須進(jìn)行防腐處理，材料表面應(yīng)進(jìn)行防銹、清潔、平整處理。涂層防腐采用環(huán)氧底漆兩道+環(huán)氧富鋅漆兩道+聚氨酯面漆兩道，各40μm，共120μm。面漆顏色為淺灰色。

3 加固施工技術(shù)

3.1 工藝流程

3.1.1 墩柱加固及支座安裝

承臺開挖—測量放線—承臺、墩柱鑿毛—標(biāo)定孔位—承臺、墩柱鉆孔—清孔—涂刷界面劑—植筋膠入孔—植筋—固化、保護(hù)—抗拔檢驗(yàn)—綁扎鋼筋—安裝模板—安裝楔形鋼板、支座、墊石、鋼箍—澆筑混凝土—拆模—養(yǎng)護(hù)。

3.1.2 拉桿安裝

搭設(shè)工作平臺—標(biāo)定孔位—鉆孔—清孔—錨固劑入孔—放置螺栓—固化、保護(hù)—抗拔檢驗(yàn)—鋼板焊接、安裝—拉桿安裝—探傷檢驗(yàn)—防腐。本部分施工技術(shù)不進(jìn)行詳細(xì)論述。

3.2 施工準(zhǔn)備

控制點(diǎn)要醒目地標(biāo)注清楚、編號并涂上油漆。放樣嚴(yán)格執(zhí)行測量雙檢制，交底嚴(yán)格執(zhí)行復(fù)核簽認(rèn)制。

3.3 鑿毛

鑿毛施工宜使用專用鑿毛器，其鑿出的效果好，深度一致，無松動(dòng)石子。鑿毛后用鋼絲刷清除表面浮碴。

3.4 鉆孔

施工放樣，標(biāo)出植筋位置及加粗后墩柱的平面位置。鉆孔前探明舊原承臺、墩柱的鋼筋位置，以避免破壞原有鋼筋。鉆孔時(shí)必須使鉆桿保持平穩(wěn)，避免鉆成斜孔，廢棄孔眼及時(shí)用和原混凝土同標(biāo)號的砂漿封堵抹平。成孔后，利用吹風(fēng)機(jī)將孔眼中的灰塵徹底清除，孔中的灰塵是否清除徹底將影響到植筋質(zhì)量好壞。該項(xiàng)目植筋直徑為22mm、25mm、28mm，分別對應(yīng)鉆孔直徑為28mm、30mm、34mm。

3.5 涂刷界面劑

采用水泥基混凝土界面劑，注意需待第一遍界面劑表干后再涂刷第二遍。

3.6 植筋

施工前對植筋膠材質(zhì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行復(fù)試等。

選用辛普森牌植筋膠（進(jìn)口品牌），注膠量達(dá)到孔深的2/3，并保證插入鋼筋后少許溢出為準(zhǔn)。迅速將鋼筋旋轉(zhuǎn)插入直至孔底，抹平孔口。

3.7 綁扎鋼筋

植筋完成后48h 進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，試驗(yàn)合格方可綁扎鋼筋。

3.8 安裝模板

為確保墩柱混凝土外觀質(zhì)量，模板接縫夾雙面膠密封條，防止漏漿。要求拼裝成型的模板無錯(cuò)臺、接縫緊密、裝飾縫平直，脫模劑涂刷均勻。調(diào)整好模板位置、垂直度，在墩頂和墩柱中部模型四角用纜風(fēng)繩加固，底部3m 處打方木或粗鋼管斜撐，以保證墩柱模板的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性以及澆筑成型后墩柱垂直度滿足規(guī)范要求并具有良好的外觀質(zhì)量。

3.9 安裝楔形鋼板、支座、墊石、鋼箍

安裝順序：楔形鋼板—墊石—橡膠支座—U 型鋼箍。

由于吊車不便在橋下作業(yè)，經(jīng)技術(shù)比較決定使用挖掘機(jī)安裝楔形鋼板、橡膠支座、墊石、鋼箍。在挖掘機(jī)斗背安裝“加長臂”（見圖4）。加長臂采用三角形構(gòu)造，將加長臂與挖掘機(jī)斗背面焊接，并用鋼絲繩或槽鋼拉緊加長臂前部。在加長臂前部連接“凹”字形構(gòu)件，在上相應(yīng)于楔形鋼板開孔的位置，開孔用來固定需要安裝的鋼板、支座等，確保穩(wěn)定、牢固、安全。利用挖掘機(jī)臂和斗均可靈活彎曲、升降，且可以靈活移動(dòng)的特點(diǎn)，安全便捷又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

圖4 加長臂

為保證混凝土澆筑完成后楔形鋼板和支座能與箱梁緊密相貼，在安裝過程中制作了升降架，以模板作為底座支撐，由千斤頂控制升降，將楔形鋼板與箱梁頂緊，再與4 根預(yù)埋螺栓錨固。四角厚度根據(jù)箱梁縱橫坡確定，保證安裝后鋼板底面保持水平，使用環(huán)氧樹脂與植入螺栓將楔形鋼板于梁底黏牢和錨固（見圖5、6、7）。

圖5 安裝楔形鋼板

安裝支座（見圖8）、墊石高度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際箱梁底橫坡縱坡和實(shí)測墩頂高程確定。通過墊石鋼板下方可調(diào)螺桿調(diào)節(jié)，對支座給予一定預(yù)壓力，保證楔形鋼板、橡膠支座、墊石間緊密相貼，以確保支座在運(yùn)營過程中受力。支座上下均與楔形鋼板和墊石通過環(huán)氧樹脂黏結(jié)牢固。

圖6 安裝楔形鋼板

圖7 千斤頂頂緊楔形鋼板

圖8 橡膠支座安裝

安裝完成后必須保證支座下鋼板距梁底的垂直距離，這是施工過程中必須控制嚴(yán)格控制的關(guān)鍵工序。為保證墊石的位置牢固，墊石下的螺桿預(yù)先與墩柱鋼筋焊接，焊點(diǎn)要測量準(zhǔn)確，同時(shí)利用新增墩柱的鋼筋作為支撐，用鋼筋制作平臺，平臺高度經(jīng)過測量確定，保證墊石標(biāo)高及橡膠支座的高度，墊石和橡膠支座安裝好后，經(jīng)過調(diào)節(jié)螺桿上的螺母，使支座、楔形鋼板與箱梁頂緊。

最后加工、安裝U 型鋼箍（見圖9）。將經(jīng)下料校平后的鋼板，經(jīng)卷板機(jī)和工裝臺加工成規(guī)定直徑的半圓形鋼護(hù)套構(gòu)件，每塊鋼護(hù)套加工標(biāo)準(zhǔn)高度為設(shè)計(jì)高度；在每段鋼護(hù)套構(gòu)件距上下邊緣位置處四周各鉆4個(gè)螺栓孔，用螺栓來定位和保證墩柱加固混凝土的厚度；各段鋼板制作完成后，在工廠內(nèi)預(yù)拼裝，對接頭焊口做好編號標(biāo)識。鋼板拼接時(shí)，按施工圖及工藝文件檢查坡口尺寸、根部間隙等，如不符合要求應(yīng)處理改正。封閉焊接完成半圓形鋼箍，焊縫進(jìn)行打磨，保證鋼板平整，鋼箍做防銹處理后，涂兩遍環(huán)氧富鋅漆，鋼箍外涂兩遍淺灰色面漆。

圖9 墩頂鋼箍安裝

3.10 混凝土施工

為確保混凝土振搗密實(shí)和澆筑高度，應(yīng)分段澆筑，但墩柱頂40cm 混凝土受振搗空間限制，采用自密實(shí)混凝土。自密實(shí)混凝土具有高流動(dòng)性、高抗分離性、高間隙通過性和填充性，依靠自重即可通過密集的鋼筋并保持自身的均勻性，各種力學(xué)性能和耐久性能均能達(dá)到普通混凝土的要求，

考慮到施工現(xiàn)場環(huán)境受限，選用泵車澆筑混凝土。混凝土振搗采用插入式振搗器配合附著式高頻振搗器進(jìn)行振搗，振搗時(shí)嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，既要保證振搗的密實(shí)度，又不能造成漏振過振。在每個(gè)振搗面以混凝土不再下沉、表面泛漿良好為準(zhǔn)。為保證混凝土振搗質(zhì)量，振動(dòng)棒的操作要做到“快插慢拔”，在振搗過程中，可將振動(dòng)棒上、下略微抽動(dòng)，保證振搗密實(shí)。當(dāng)混凝土澆筑至距墩柱頂40cm 時(shí)，安裝鋼筋網(wǎng)片，安裝鋼筋網(wǎng)片后墩柱頂鋼筋密集空間狹小不便于混凝土振搗，所以使用自密實(shí)混凝土澆筑。自密實(shí)混凝土澆筑在焊接完好無縫的墩頂鋼箍內(nèi)，以此滿足模板拼縫不得大于1.5mm 的要求。澆筑時(shí)在范圍內(nèi)盡可能減少分層，使用鋼筋棍進(jìn)行插搗，并用錘子敲擊鋼箍，輔助混凝土流動(dòng)、密實(shí)。澆筑完成后采用無紡布或塑料布覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)14d。

4 結(jié)語

墩柱混凝土拆模后，新老混凝土接茬處無裂縫，外觀質(zhì)量良好，強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。總之，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、認(rèn)真施工，橋梁加固技術(shù)在該橋得到了成功的應(yīng)用，為今后橋梁加固設(shè)計(jì)、施工積累了經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)參考。