蕪雁高速公路橋梁主墩蓋梁病害維修加固

錢雪峰

(安徽省交通控股集團有限公司，安徽 蕪湖 241000)

1 工程概況

水陽江大橋橋跨布置為(52+88+52)m，上部結構為預應力混凝土變截面連續箱梁，下部結構中主墩采用獨柱式T型橋墩，墩柱采用4.0 m的圓柱式空心墩，壁厚為80 cm，墩頂設置蓋梁，蓋梁頂面橫橋向寬7.0 m，底面橫橋向寬4.0 m，順橋向寬5.0 m，蓋梁高3.0 m，墩高(含蓋梁)為10.0～11.5 m；主墩蓋梁頂橫橋向設置雙支座，單個球形支座豎向承載力為25 000 kN。

裘公河大橋橋跨布置為(30+5×45+30)m，上部結構為預應力混凝土等截面連續箱梁，下部結構中主墩采用獨柱式T型墩，墩柱采用直徑2.8 m的圓柱式實心墩，墩頂設置蓋梁，蓋梁頂面橫橋向寬5.5 m，底面橫橋向寬2.8 m，順橋向寬3.2 m，蓋梁高2.0 m，墩高(含蓋梁)為10.5～15.0 m；主墩蓋梁頂橫橋向設置雙支座，單個球形支座豎向承載力為10 000 kN。

趙家河特大橋跨越趙家河兩岸大堤分別采用(30+50+30)m(雁翅側)和(30+2×50+30)m(蕪湖側)，上部結構為預應力混凝土變截面連續箱梁，下部結構中主墩采用獨柱式T型橋墩，墩柱采用直徑2.8 m的圓柱式實心墩，墩頂設置蓋梁，蓋梁頂面橫橋向寬7.0 m，底面橫橋向寬3.2 m，順橋向寬3.3 m，蓋梁高2.5 m，墩高(含蓋梁)為9.8～13.9 m；主墩蓋梁頂橫橋向設置雙支座，單個球形支座豎向承載力為12 500 kN。

橋梁主要病害：水陽江大橋、裘公河大橋和趙家河大橋主墩及蓋梁出現豎向裂縫或網狀裂縫病害，其中水陽江大橋主墩蓋梁病害較為嚴重，裘公河大橋和趙家河大橋主墩蓋梁病害較輕。

主要加固措施：首先對裂縫進行封閉、灌膠處理，水陽江大橋墩柱截面增大，并在蓋梁位置粘貼鋼板；裘公河大橋和趙家河大橋主墩蓋梁粘貼鋼板加固，加固前需對箱梁進行預頂，對鋼板施加部分預應力，保證鋼板參與共同受力，待粘鋼膠固化后分級卸載。

2 質量控制措施

2.1 墩柱增大截面

(1)模板選擇與制作

因墩柱需加固高度為10～11.5 m，故采用多層澆筑進行加固，直線段每層確定為3 m。考慮到直線段模板需重復使用，變截面段模板為異型，因此直線段及變截面段澆筑選擇使用鋼模板。通過計算，若每節鋼模板為3 m高，則單節鋼板過重，因此每節鋼模板高度設計為1.5 m，每節鋼板分為3片進行拼裝。鋼模板通過力學計算，滿足施工需要后，選擇在專業加工廠進行制作，保證其剛度及拼接的平順性。為避免跑模，設計采用φ20 mm的鋼筋作為拉桿及對拉桿，拉桿及對拉桿每排各設置兩根，豎向間距1 m設置1排，拉桿通過與植筋連接的焊接的方式固定鋼模板。

因蓋梁段位置相對較高，若使用鋼模板，安裝難度較大并對工期有一定壓力，且模板重復使用次數較少，因此選擇使用規格為1.8 m×0.9 m的木模板。

(2)混凝土澆筑方式選擇

初步對水陽江大橋施工現場觀察后，提出以下澆筑方式。

①使用天泵，在橋下進行混凝土澆筑；

②使用溜管，在橋上(高速)進行混凝土澆筑；

③利用河堤與承臺高差(約6 m)，使用溜槽對加固范圍內直線段進行澆筑，變截面段及蓋梁段使用溜管進行混凝土澆筑；

④使用地泵，在橋下進行混凝土澆筑；

通過討論及對施工現場全面觀察，發現。

①方案天泵若置于承臺附近，無法對墩柱內側部位進行澆筑。若置于河堤上，則凈空不足且影響過往行人通行；②方案優點為不受施工場地限制，且施工工藝簡單，缺點為落差較大，對混凝土流速需采取措施進行控制；③方案較④方案優點為減小了落差，缺點為影響過往行人通行；d方案施工成本較高且施工較為繁瑣。

經過綜合比較，選擇c方案進行混凝土澆筑。從橋梁護欄頂面至澆筑最低點有約10 m的落差，若混凝土流速過慢，容易堵管；若混凝土流速過快，很容易產生離析現象，影響澆筑質量，影響加固效果。為控制混凝土流速，采取了以下對策。

①加強施工過程監測。一方面監測維修加固過程中原混凝土病害發展情況，另一方面監測現澆混凝土強度、外觀、線形，尤其是混凝土強度增長速度；

②加強混凝土和易性的控制?；炷灵_盤前派專人至商混站檢查原材料是否滿足施工要求，并核對配合比，控制混凝土坍落度，保證混凝土符合設計及施工要求；

③溜管采用直徑為20 cm的PVC管，并固定為之字形，減慢混凝土下落速度。

(3)混凝土配合比的確定

按圖紙要求，墩柱增大截面混凝土采用C45無收縮混凝土進行澆筑。無收縮混凝土為補償收縮混凝土，通過摻入膨脹劑，抵消混凝土收縮量，而膨脹劑摻入量過大會明顯降低混凝土強度。進場前，收集到有關無收縮混凝土膨脹劑等材料摻量的相關信息，并結合其他項目的相關經驗，確定膨脹劑摻量為6%，并經過外委實驗室配合比驗證，最終確定了混凝土配合比。

原材料采用及配合比如表1。

表1 原材料及配合比

經過精心組織和科學的安排，保證了墩柱截面增大施工的質量，對防止原墩柱病害擴大、出現危害結構安全的病害起到了預期作用。

2.2 混凝土裂縫修補處理

(1)施工盡量保證在5 ℃以上環境溫度條件下進行，并符合配套樹脂的施工使用溫度。當溫度低于5 ℃時，立即采用冬季用膠。

(2)從一端開始壓漿后，另一端的灌漿嘴噴出的漿液與壓入的漿液濃度相同時，方可停止壓漿。

2.3 橋梁預頂及卸載

(1)嚴格控制起、落梁速度。

(2)為保證起、落梁的同步性，起、落梁時以梁體的位移和千斤頂的起頂力進行雙控；為保證結構安全和施工質量，配置專業人員和設備，并定期檢查設備的完好情況。

(3)在每塊梁端均安裝百分表，以便準確控制起落梁的高度和速度，嚴格控制每次頂升量和總頂升量。

(4)斤頂安裝完畢后，待臨時承重層穩定后，開始試頂，試頂主要是為了消除支撐本身的非彈性變形或沉降，在主梁還沒有正式頂起時即可停止，并停放約半小時進行觀察，無任何變化后才能開始整體頂升。

(5)在加載時，分級進行，當頂升力達到0、△T/5、△T2/5、△T3/5、△T4/5、△T(△T為總頂升力)時進行持荷，以使各千斤頂之間的力均衡增加，達到同步頂升，同時加強對梁體的觀測，注意：持荷時間應盡可能縮短。

(6)由于千斤頂數量較多，為保證頂梁的同步性，采用同一廠家，同一批號及型號的千斤頂。

(7)千斤頂采取調平措施，保證千斤頂承受垂直壓力，避免因偏壓“咬死”千斤頂，導致下降落梁的同步性差異。為保證安全，千斤頂具有優秀的自鎖功能，防止泄漏而發生事故。

(8)頂升位移監控裝置設置于梁的中心部位，使頂升位移的數據更直觀，頂升時保證千斤頂同步性，即頂升時各梁體位移必須一致，而允許各梁體頂升力稍有差異。

(9)箱梁頂升到位后，用薄鋼板塞緊臨時支撐，確保梁體底部和臨時支撐接觸緊密。臨時支撐穩定后，千斤頂緩緩回油。使主梁支撐于臨時支撐上。

(10)鋼板粘貼施工完畢后，開啟同步頂升系統，將梁體頂起3 mm以內，撤出臨時支撐，然后千斤頂逐級回油，梁體歸位后拆除同步頂升設備.

頂升設備回油完成后，經檢查并匯總監控數據，整個頂升的同步性較好，過程中結構未發生剪扭的不利作用，回落后梁體位移基本接近0，頂升效果甚好。

2.4 主墩蓋梁粘貼鋼板

(1)粘貼鋼板材料采用專用粘鋼膠。

(2)粘貼鋼板表面、混凝土粘結面處理是該工序質量控制的最關鍵節點，施工過程中鑿毛厚度、范圍及表面清理符合設計及規范要求。

(3)現場配膠時，嚴格按以下要求操作。

①嚴格按使用說明配膠；

②現場配置稱量設備，嚴格計量，保證配比正確；

③采用機械法按同一方向定向攪拌至色澤均勻為止；

④配膠比例根據當時當地氣侯條件及有效時間長短作適當調整。

(4)鋼板粘貼后，使用泡沫水進行氣密試驗，保證封邊密實、不漏氣。

(5)加壓固定的壓力確保不小于0.2 MPa。同時不斷輕輕敲打鋼板及時檢查鋼板下膠粘劑飽滿度，若發現某些部位膠粘劑不足，有空鼓，及時松開螺桿，從鋼板側面把膠粘劑填塞到空隙處，使鋼板平整密貼。

(6)固化期間不得對鋼板有任何擾動，若氣溫偏低，采取紅外線燈加溫，固化時間不小于24 h。

(7)保證錨固區有效粘結面積不小于95%，否則粘貼無效，剝下重新粘貼。

(8)粘貼鋼板的工作時間選在交通車輛間隔較長時進行，間隔時間越長越好。鋼板粘貼就位后，其干硬時間保證不少于8 h。

3 施工控制要點

3.1 橋面施工安全

S28蕪雁高速公路水陽江等三座橋梁主墩蓋梁病害維修加固工程橋面交通管制采用的是封閉應急車道及超車道的交通管制方法。按設計要求，本項目施工期間，嚴格限制重載車輛(55t)進入高速公路，并將雙車道通行改為單車道通行，車道限制在橋梁中軸線附近，待卸載完畢后恢復交通。因墩柱澆筑時罐車需上橋放料，交通維護人員自身的安全及施工時橋上人員及車輛安全為重中之重。

3.2 橋下施工安全

(1)橋下施工安全保證措施

①作業人員施工前必須帶安全帽、戴防塵口罩，穿好工作服。

②做好臨邊防護。水陽江大橋1、2墩兩側河堤坡度較陡，在本工程施工范圍內臨邊使用鋼管及密目網進行防護，防止路人誤入。

③施工前必須給所有施工作業人員進行安全教育和安全交底，橋下施工工序多、工種較多，在施工支架上施工盡量避免上下交叉施工，對于必須上下交叉施工的，提前著重檢查防墜網、防塵網、跳板是否結實、可靠。

(2)高空作業安全風險防范措施

①凡在離地面2 m以上(含2 m)的作業為高處作業。攀登和懸空高處作業人員及搭設高處作業安全設施的人員，必須經過專業技術培訓及專業考試合格，持證上崗，并必須定期進行體格檢查。凡不適宜從事高處作業的人員，均不得從事高處作業。

②施工區域應掛醒目的安全警示牌，夜間高空的施工作業必須有充足的燈火照明，夜間施工照明不足時，應暫停高空、高處的施工作業。

③高處作業時嚴禁向下拋擲物料或工具等物，高空作業的物料應堆放平穩，不可堆放在臨邊附近，也不可妨礙通行。以防止物料、工具等墜落傷人。

④高空作業人員必須佩戴安全帽，系好安全帶，安全帶的選用與佩戴應符合國家現行標準《安全帶》(GB6095)的有關規定，安全帶應拴在操作人員上方牢固處。腳下要穿軟底防滑鞋，決不能穿拖鞋、硬底鞋和帶釘易滑的鞋。

⑤嚴禁酒后從事高空的施工作業活動。施工作業人員不得在未固定的構架上工作，也不得在未穩定的結構上行走和掛設安全帶。

⑥吊架平臺在六級以上大風、大霧、暴雨等惡劣氣候條件下，應停止高空施工作業。暴風雪及臺風暴雨后，應對高處作業安全設施逐一加以檢查，發現有松動、變形、損壞或脫落等現象，應立即修理完善。

⑦施工中對高處作業的安全技術設施，發現有缺陷和隱患時，必須及時解決；危及人身安全時，必須停止作業。

⑧高處作業附近有輸電電線時，應保持安全操作距離，當不能滿足規定的最小距離時，必須按現行行業規范規定搭設防護設施并設置警告標志。當采取拆除或防護措施。

⑨高處作業地點要經常清理雜物。雨天和雪天進行高處作業時，必須采取可靠的防滑、防寒和防凍措施。凡水、冰、霜、雪均應及時清除。

4 結 語

通過本項目順利實施，提出下列建議。

(1)要健全管理結構，明確各分項工程的現場質量管理人員，并賦予相應的職責和權利。

(2)仔細研究施工圖紙，確定施工難點和質量控制關鍵點。制定詳細可行的施工方案和質量控制措施。

(3)做好原材料的抽樣檢測和現場檢測，及時收集整理實驗質量。不合格的原材料不得投入使用。

(4)做好施工前的技術交底工作，讓每個施工人員都清楚、明確施工工藝和各工序質量標準。技術交底要現場交底和書面交底結合，每項技術交底都必須有全部相關人員的簽字并保存好。