公路、市政桥梁的墩柱加固技术

钱申春 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 引 言

公路、市政等桥梁的墩柱基础基本上都采用大直径桩基且都为独立桩基，因此对墩柱和桩基的偏位限制较严。然而，在实际工程中，因施工处理不当、地质情况复杂、运行超载、长期老化等原因造成桥墩偏斜的现象经常出现。桥梁立柱一般直径大、造价高、施工难度大，当出现较大偏位甚至破坏时一般需要在原位继续成桩，施工难度更大，工期也难以控制。桥梁墩柱的偏位主要可以分为基础偏位和结构偏位两大类，其中基础偏位，特别是桩基础偏位较多，处理方法也日渐成熟，可根据实际情况综合采用基础托换、高压旋喷加固地基、顶推纠偏等方法进行处理。而对于上部结构偏位而言，情况更为复杂，在纠偏的同时往往还需要进行支座更换。

1 技术原理

根据在役桥梁墩柱产生大尺度偏位的原因以及损坏程度，先对旧桥墩底进行横向钻孔植筋，墩身上部安装钢板包围，提高墩柱抗弯能力，并在墩身两侧安装型钢架；旧桥墩底设置钢包箍模板后浇筑混凝土，由此墩身下部形成型钢混凝土增大柱，不仅提高旧墩柱的整体受力能力及抗震能力，也大幅提升型钢架的稳定性。

采用PLC计算机控制多点同步顶升系统及位移监控系统，实现力和位移的同步控制，并根据分级顶升原则，采用先对更换支座墩顶升，后对相邻墩同步顶升施工；更换支座时，保证安装位置应与原支座一致，避免支座受压不均匀；柱顶支座再次损坏时，由安装在H型钢顶端的辅助支座提供及时支撑。支座采用一种限位可调式桥梁顶升专用支座，可以根据工程需要调整支座最大滑移量，增加顶升工程安全性，节省大量资源。在对称型钢架的四根H型钢顶端各安装一个辅助支座，为箱梁在柱顶支座再次损坏时提供及时支撑，起到有效的安全储备。

对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱底部结构横截面如图1所示，顶部结构横截面如图2所示。

图1 对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱底部结构横截图

图2 对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱顶部结构横截图

2 实施方案

2.1 墩身表面打毛、裂缝封闭施工

①墩身加固施工前，先进行基坑开挖，基坑开挖采用机械与人工相结合的开挖方式进行，基坑的开挖尺寸根据原有承台的尺寸及结构形式确定，基坑的开挖坡度以保证开挖至原承台顶部为原则；开挖的基坑要设置排水沟及积水坑，及时排水，防止基坑积水。

②开挖后对墩身表面进行处理。

a.用钢丝刷沿裂缝走向清理约5cm范围的表面混凝土，仔细清理混凝土的表面。

b.锤子和钢纤凿除两侧疏松的混凝土块和沙粒，露出坚实的混凝土表面。

c.用略潮湿的抹布清除表面的浮尘，并彻底晾干，用丙酮去除表面的油污，如缝内潮湿，要等其充分干燥，必要时可用喷灯烘干。

③对结构存在的所有可见裂缝进行封闭处理，裂缝宽度fw≥0.2mm的裂缝采用灌注胶进行灌缝处理，裂缝宽度fw＜0.2mm的裂缝采用涂刷树脂封闭胶进行封闭。

2.2 墩身、承台顶面植筋（螺栓）

①植筋（螺栓）的工艺流程：弹线定位→钻孔→清孔→注胶→植筋（螺栓）→养护。

②在植筋（螺栓）施工前，按照施工规范要求对所用钢筋及植筋胶进行现场抗拔试验，以确定钢筋及植筋胶是否符合设计要求，并在植筋后进行非破损抗拔试验。

③用冲击钻钻孔，钻头直径应比钢筋直径大5cm左右；初钻时要慢，待钻头定位稳定后再全速钻进；成孔尽量垂直于植筋（螺栓）结构平面，钻孔中若遇到钢筋是主筋时，必须改孔。

④植筋胶应采用专用灌注器或注射器进行灌注，灌注量一般为孔深的2/3，并应保证植入筋（螺栓）后有稍许胶液溢出。

⑤所植钢筋、螺栓不得有锈污。钻孔内完胶后，把钢筋（螺栓）立即放入孔口，然后慢慢单向旋入，不可中途逆向反转，直至钢筋（螺栓）伸入孔底。严禁采用将胶粘剂直接抹在钢筋（螺栓）上植入孔中的方式。

⑥在不低于5℃的环境温度下养护30min，固化期间防止振动。

2.3 墩身上部安装包钢板

墩身上部结构采用灌注粘钢胶的施工工艺安装包钢板。

安装前，预先对粘贴区域混凝土表面进行凿毛处理，直至坚实的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面。

在钢板位置植锚栓，详细施工工艺见植筋（锚栓）工艺。

钢板现场配套打孔，现场实际放样进行钢板下料，按现场已植埋的螺杆相对间距，对所粘贴的钢板进行配套打孔；并对配套打孔的钢板进行预挂试安装，检验下一步粘贴工作的可操作性。

钢板粘贴面用磨光砂轮机对钢板粘贴面进行除锈和粗糙处理，并在钢板内表面焊结多个支撑点，确保灌胶空间满足设计要求。

钢板吊装完毕后，对钢板封边，封边的同时要预留排气孔，钢板上面预留注胶孔；检查各封边质量，达到规定强度以后，用注胶罐向钢板内注胶；注胶过程中，随时封闭已经出胶的排气孔（管），防止胶体外溢而浪费；达到凝固固化时间后，用敲击的方法判断粘结密实度，保证灌浆饱满度达到90%以上。

包钢板外表面需按要求进行涂装防锈处理。

2.4 对称型钢架安装

①进行型钢架安装前，必须对承台表面进行全面的质量检查，主要检查内容包括：植入钢筋及螺栓的长度、间距、防腐质量以及承台顶面标高等。

②钢材运抵现场后，按照产品规格书和技术标准要求，对H型钢柱及钢构件的外观尺寸、预留孔位、绕度与平直度、防腐情况等进行检验，检验合格后方可继续下一步施工。

③单个型钢架由两根H型钢柱与钢桁架焊接而成，其中型钢架底部待浇筑混凝土区域无需焊接钢桁架。

④型钢架吊装前，根据设计图纸要求，在相应位置施工2cm高性能灌浆料调平层。

⑤型钢架采用汽车吊吊装，对位时防止碰撞承台顶部的钢筋及螺栓，下落要缓慢，当套上螺母预紧后方可收吊臂。

⑥吊装后对型钢架的纵线路放线和横线路方向斜率进行检查，并及时调整；安装检查合格后将其分别承台顶部限位钢筋、墩身上部包钢板焊接连接。

2.5 墩身底部钢抱箍安装

①型钢架经过验收后进行钢抱箍模板安装，钢抱箍安装前，必须先清洗墩底位置的残留杂物、砂浆、石子以及散漏的混凝土。

②钢抱箍由钢板卷制焊接而成，根据高度分次安装焊接；每批钢抱箍进场及使用必须进行预拼装、打磨、除锈。

③钢抱箍检验合格进场后进行安装固定。

a.钢抱箍底部固定：在承台施工时根据钢抱箍模板所放位置，在相应位置打入膨胀螺栓用以固定钢抱箍。

b.钢抱箍上部固定：对于墩柱半高全加宽，钢包箍上部结构采取工字钢对拉焊接形式进行加固。墩柱钢抱箍垂直度小于H/1500且不大于20mm，顶标高应大于上部包钢板的底标高。

2.6 混凝土浇筑

①钢抱箍经监理工程师验收合格后，方可进行混凝土浇筑。

②钢套箍内混凝土采用C40自密实混凝土，宜采用泵送浇灌，且连续进行，浇灌前必须将底端安装焊牢。浇筑时应当保证钢套箍内壁与核心混凝土紧密粘接，钢套箍内不得有油渍等污物，应分层厚度和浇筑速度，确保钢套箍不变形。

③为了尽可能减少管内混凝土的游离水分，应控制水灰比在0.4～0.5之间，并可掺入引气量少的减水剂或采用膨胀混凝土，要加强混凝土的振捣，以确保混凝土的密实度。浇灌结束后，封焊对应的灌注孔，待混凝土达到设计强度的80%后，检查钢套箍内混凝土是否密实，如果发现不密实，应采用钻孔压浆法填充，然后重新封焊孔，移除安装在墩柱顶部用于微顶升的千斤顶组。

④墩柱底需采用C40外包混凝土浇筑防护。

3 总 结

综上所述，旧桥墩身底部采用钢抱箍包裹混凝土，墩身上部仅采用外包钢板的方式完成旧桥墩的加固施工，其中钢抱箍在预制场统一模具集中预制、安装，避免的了传统模板搭拆工序，可以有效提高施工效率，有效的解决了公路、市政桥梁因运行超载、长期老化等原因造成桥墩偏斜难题。