独柱墩桥梁抗倾覆加固施工技术——以福泉高速兰圃互通D匝道桥加固工程为例

刘旭华

（福建省福泉高速公路有限公司 350001）

0 引言

独柱墩桥梁是现代公路桥梁工程的重要组成部分，桥梁的运营状态好坏，直接关系到整个公路桥梁的使用。独柱墩类型桥梁被广泛应用于高速公路匝道桥建设，其结构特殊优缺点明显，对车辆的载重和平衡性要求较高。因此，科学分析独柱墩桥梁病害，精细设计独柱墩桥梁加固流程，进一步增强独柱墩桥梁的抗倾覆性能，成为高速公路桥梁养护的重要议题。

1 工程概述

福建省福泉兰圃互通D 匝道桥位于沈海高速公路福泉段；中心桩号K2086+844；全长86m；桥跨组合4×20m；桥宽组合2×0.5+1×7.0m；桥面净宽7m。该桥设计荷载：汽车-超20级。本桥位于半径196.75 米圆曲线段内。上部结构：主桥结构 (材料)为钢筋混凝土；主桥结构(结构类型)为连续现浇空心板梁；支座类型为球形橡胶支座；桥面铺装沥青混凝土；伸缩缝为毛肋缝。下部结构：桥台采用扶壁式台；桥墩采用实心单柱式墩。

通过对该桥梁进行分析可以发现，其抗倾覆性能较差，低于相关标准的要求，当受外界较高荷载的冲击时，易导致桥梁倾覆，影响桥梁的使用，并对车辆与行人带来较大的安全隐患。为了提升桥梁的安全性，防止出现倾覆问题，应予以进行加固处理。

本次独柱墩桥梁抗倾覆维修处治具体思路是：原设计所采用的独柱墩均无盖梁，为节省空间方便施工以及减少对周边环境的干扰，在原独柱墩墩顶增设盖梁，在原支座两侧各增加一个盆式橡胶支座，将单点支撑调整为横向三点支撑，达到提高横向抗倾覆稳定性系数的目的。

2 施工流程

本桥1#～3#墩释放独柱墩，采取横桥向增加钢悬臂并增设支座的方式进行加固处理。增加钢悬臂处理后墩柱顶横向两侧各增设一个支座，新增支座与原有支座横向间距均为140cm，新增支座采用填充聚氨酯调高调平盆式支座XHTG-1.5-SX。结合高速公路交通流量需求，加固施工具体步骤如下：

（1）搭设必要的施工支架。

（2）中横梁底板粘贴钢板。

（3）安装梁底调平钢板（暂不填充聚合物改性水泥砂浆）。

（4）在墩柱上进行锚栓孔放样并打孔（现场核对梁底总支撑高度，以对支座垫石高度进行修正），在工厂完成钢结构盖梁半结构标准化加工，并焊接成半结构。

钢结构盖梁的施工要点和主要工艺流程为：独柱墩安装区域混凝土表面处理→钻孔埋植锚栓→安装钢套箍→钢结构盖梁工厂标准化加工并进行表面涂装（钢混结合面不涂装）→焊接钢盖梁半结构成整体→配置结构胶粘贴→加压固定钢结构盖梁，并紧固锚栓螺母完成安装。

（5）植入锚栓，吊装钢结构盖梁半结构就位，将钢结构盖梁半结构先用拼接螺栓连接，再将钢盖梁栓接连为一个整体，最后对钢混结合面进行压力注胶。

（6）安装支座（可在钢盖梁吊装前先浇筑支座垫石）。

（7）采用扭矩扳手调节梁底调平钢板螺母，确保调平钢板与支座间预压力不小于5kN，再用聚合物改性水泥砂浆填充梁底调平钢板。

（8）增设支座脱空抗拉拔装置

钢构件加工→混凝土表面基底处理→钻孔→配置粘钢胶→植埋锚栓螺杆→安装黏贴钢板→检查静置固化→安装拉板→防腐处理→检验。

（9）拆除支架，为了节约工期，部分互不干扰的步骤可同时、交叉工作面进行。

3 安装钢套箍

3.1 施工工艺

（1）精确放样、测量，对墩柱直径进行复核。

（2）清除墩顶安装钢套箍处混凝土保护层，露出新鲜混凝土，清除保护层厚度2cm，避免原墩柱混凝土和钢筋受到扰动。

（3）安装钢套箍。钢套箍构件必须进行热镀锌处理，镀锌厚度要求不小于65 微米，构件安装完成后, 被破坏的面层补刷防锈漆，并刷酚醛瓷漆面漆二度，涂装要求漆膜厚度不小于150um。

3.2 植入锚栓

（1）标定位置。检查混凝土面完好，钢筋探测仪测出植孔处混凝土内的钢筋位置，核对、标记钢筋位置，根据已经标定好的混凝土钻孔位置，定出钢套箍上的钻孔位置。如遇钻入锚栓位置有钢筋，可以根据实际工程情况对钻孔位置做适当调整

（2）钻孔。用氧割枪在钢套箍面上打孔，钻孔直径可按照《公路桥梁加固设计规范》（JTGTJ22-2008)附录A 中表A.3.5 执行。孔的深度详见设计文件。

（3）清表和清孔。钻孔成批量后，清除孔内和已经凿除保护层的混凝土表面灰尘：

（4）安装钢套箍。根据精确放样、测量的结果，准确安放钢套箍。

（5）静置固化。胶黏剂完全固化前，不得触动或振动钢套管，以免影响其粘结性能。

3.3 灌注结构胶

（1）配置结构胶。必须用优质A 级无溶剂型改性环氧类粘钢结构胶，施工时不得掺加任何溶剂。按照供应商配比要求的比例配制结构胶。将钢套箍封边胶及粘钢灌注胶，用低速搅拌器，搅拌均匀，粘钢灌注胶应在封边完成，且钢套箍封边胶达到完全固化有足够强度后再进行配制和使用。

（2）封边。将注胶嘴粘贴在钢套箍和混凝土表面的下缘间隙上，在钢套箍上边缘插入排气管，然后用钢套箍封边结构胶封闭钢板边缘（注胶嘴及排气管以外的部分除外），完成封边。

（3）灌注。用泵将粘钢灌注胶从注胶嘴注入到钢套箍和混凝土的空隙中，灌注工作持续到所有排气管均有液体流出。要求灌浆之前先通气试压，以0.2～0.4Mpa 的压力将粘钢结构胶从注胶嘴压入，当排气孔出现浆液后停止加压，以钢套箍封边结构胶堵孔，再以较低压力维持10 分钟以上。灌注过程中，用橡胶锤敲打钢套箍以检查是否注满。

（4）表面处理。经检验确认钢套箍固化密实效果可靠后，去除所有注胶嘴和排气管，打磨表面，以便和后续的刚悬臂一起进行防腐涂装。

3.4 安装钢悬臂

3.4.1 安装钢悬臂施工步骤

（1）检查钢套箍安装质量。

（2）制作钢构件。

（3）钢构件热镀锌处理。

（4）焊接钢板。

3.4.2 焊接

（1）焊接工艺及检验方法应符合《钢结构超声波探伤及质量分级法》（SS/T 203-2007）等国家相关规定及现行标准。

（2）构件制作完成后，钢结构部分应进行预拼装，确认无误后方可安装。

（3）所有钢构件必须进行热镀锌处理。镀锌厚度要求不小于65 微米，构件安装完成后, 被破坏的面层补刷防锈漆，并刷酚醛瓷漆面漆二度。

3.5 新增支座安装

3.5.1 安装支座

在新增钢结构盖梁运抵现场进行安装前，应先完成支座上垫石的施工，再进行梁底支座调平楔形块的施工，最后完成新增支座的安装。新增支座安装过程中，要求支座上钢板调平层灌胶密实，保证支座与梁体及钢悬臂连接密实。

（1）支座垫石：支座垫石均由外围钢板内C50 浇筑小石子混凝土构成。垫石外围钢板及内部小石子混凝土均可在新增钢结构盖梁安装之前完成施工。垫石高度尺寸需按照梁底横坡与新增盖梁顶面间距进行确定，以使新增支座充分压实。

（2）梁底楔形块调平钢板及支座的安装：梁底支座调平钢板通过M12 螺栓初步水平固定于中横梁底板粘贴钢板下表面，再将新增支座塞入梁底调平钢板及支座垫石之间，并通过调节调平钢板的M12 锚栓螺母进行紧固，确保支座、梁底调平钢板、支座垫石三者紧密贴合；

（3）根据支座位置，拼装钢悬臂前先在箱梁底标出支座上钢板螺栓孔位置，钻孔，采用植筋法植入螺栓孔套筒（Φ105×200），为防止螺栓周围钢料锈蚀，螺栓孔及周围涂上黄油。

（4）安放支座至设计位置，安装上钢板螺栓，根据梁体横、纵坡度大小，调整各个螺栓高度以调平上钢板，并拧紧固定；

（5）安装下钢板螺栓，并拧紧固定；

（6）在上钢板四周支设钢模，底面设一层4mm 厚橡胶防漏条，并用粘钢调平胶灌注填充密墩顶与上钢板之间的间隙；

（7）聚合物改性水泥砂浆灌注：将调平钢板四周采用木模或钢模板进行围挡封闭，预留出排气孔，从钢板低端灌入聚合物改性水泥砂浆，并确保聚合物改性水泥砂浆灌注密实。

3.5.2 钢结构的防护

除锈方案：喷砂除去旧漆膜和底材锈蚀，直至露出干净的钢材，结构或构件表面不得存在旧漆膜、锈、油污及杂质。

涂装方案：采用单层底漆涂装，底漆为高摩尔比水性无机硅酸锌（IC531）3 道（干膜总厚度100μm）。

3.6 支座病害处治

（1）支座钢板锈蚀。针对支座垫板的锈蚀病害处治方法如下：①采用人工除锈方法将涂层锈蚀部位打磨干净，除锈达St3.0 级；②将杂质灰尘清理干净；③补涂装防腐涂层。

（2）支座更换。对于兰圃互通D 匝道桥1#墩处支座采取顶升主梁，更换的方式进行处治。支座更换采取整联同步顶升进行更换支座，顶升前应核实顶升力的大小，顶升量不超过10mm，确保整个顶升过程的安全。

4 工程施工质量保障措施

为了保证整个工程质量符合要求，应从以下几个方面予以进行质量控制。

（1）做好前期准备活动。首先，根据工程具体情况，结合相关标准要求，对工程施工方案进行设计，并将初稿交由设计、施工、技术等多部门共同审核，根据审核结果予以进行优化，从而得到最终的施工方案。在得到施工方案后，应详细将向施工人员进行讲述，提升施工人员对方案的了解程度，为设计方案的有效落实奠定良好基础。其次，对现场、施工单位、设备、材料等予以检查，确保所有因素均符合要求。

（2）人员控制。在项目经理方面，应选拔理论知识掌握较多，且实践工作经验较为丰富的人员担任，确保其可以有效对整个施工活动予以管理，加强对各项质量风险的预防。在基层施工人员方面，应定期开展培训活动，逐渐向他们传授先进的施工理论支持，提升他们的时间施工能力，以防止施工中出现各种质量问题。

（3）材料与设备控制。在材料方面，应通过市场的深入调查，应将价格、质量等因素作为选择标准，在保证材料成本较低的基础上，采购那些质量较高，符合相关标准要求的材料。确定出材料后，还要将材料所有信息详细记录下来，并妥善予以保管，为后续材料的使用提供支持。在设备方面，使用前应予以仔细检查，及时发现机械故障，并采取有效的方式处理，保证机械设备性能的良好性。同时，每次使用结束后，还要对机械进行仔细处理，为下次使用奠定良好基础。

5 结语

近年，随着社会发展对交通运输需求的不断增加，车辆超载运输频繁，对独柱墩桥梁的伤害极大，独柱墩桥梁在实际运营中优缺点逐步被发现并重视起来。本文结合工程实例，通过福泉高速公路兰圃互通D匝道桥抗倾覆加固处理的有效实践，结果表明，加固施工工艺有效地提高了独柱墩桥梁抗倾覆的安全性和可靠性，对于同类工程的加固处理具有一定借鉴意义。