白银公路局省养公路独柱墩桥梁加固维修及病害处理

2021-04-12

智能城市 2021年5期

（甘肃省白银局高等级公路养护中心，甘肃白银 730900）

独柱墩属于桥梁下部结构中比较常见的结构形式，其横截面形式流畅，节省成本且外形美观，特别是独柱墩在桥下所占空间较小，使独柱墩桥梁在近几年较受欢迎。由于部分独柱墩的使用时间过长，易出现倾覆或损坏等问题，影响桥梁整体安全运营。因此，桥梁检查人员在维护工作过程中，需要根据实际情况，对桥梁进行深入性探查，明确具体的隐患点，采取针对性较强的修复措施。

1 桥梁独柱墩加固维修原则

1.1 墩柱加固改造

现行规范对特殊情况下的验算及荷载取值存在较多问题，无法与实际交通运输要求保持同步，部分货车的超载率达到200%左右，大多在夜间行驶，最终导致桥梁在设计过程中，允许向其中一侧偏压，且明确偏载限度。

实际偏载探查可知，数值高于限定值。因此，需要开展桥梁加固维修，主要保证抗倾覆能力与实际情况保持一致，强化桥梁整体行车安全性。常见的加固形式较多，最常见的是增加墩柱表面截面积。加固前，技术人员应结合设计文件对墩台表面进行详细探查，若表面存在裂缝和剥落等问题，应对其进行修补操作，使抗倾覆加固效果保持良好状态。

1.2 上部结构与桥面铺装的裂缝修补操作

墩柱和梁体出现裂缝的成因主要是大体积混凝土施工工艺把控不严、水化热未充分散发、拆模时间过早或养护工作存在问题。

对于裂缝问题，工作人员选择利用修补胶或注浆料进行修复，常见手段有压力灌注、表面封闭等。若铺装表面出现开裂和网裂等问题，且未对下层结构造成影响，只需要对已经开裂的地方进行修复即可。

1.3 上部结构部分破损及修复操作

结构上部位置被破坏的原因，主要受到雨水长期冲刷、行车荷载、设计时应年限的影响。在修复过程中，先将破损位置凿除，用相同材料将其按原设计恢复。如果存在外漏钢筋锈蚀问题，施工时可全部剔除破损混凝土，涂抹阻锈剂，之后应用专门砂浆进行修复，确保与之前的外形结构相似，是强化桥梁整体强度、刚度、稳定性的主要操作之一。

2 独柱墩的加固方式

2.1 加固改造

景泰互通式立交中桥全长87.08 m，位于G2012营双高速ZDEK0+351.40处。桥梁上部结构为两联4～20 m钢筋混凝土现浇连续箱梁；下部结构中1#、2#、3#墩为独柱式桥墩、钻孔灌注桩基础；0#、4#台为柱式桥台，钻孔灌注桩基础。0#台支座为GPZ（Ⅱ）2SX、GPZ（Ⅱ）2DX，1#墩支座为GPZ（Ⅱ）5DX，2#墩支座为GPZ（Ⅱ）5GD，3#墩支座为GPZ（Ⅱ）5DX，4#台支座为GPZ（Ⅱ）2SX、GPZ（Ⅱ）2DX；桥面宽度为0.5 m（防撞护栏）+7.5 m（行车道）+0.5 m（防撞护栏），设计荷载等级公路Ⅰ级。桥梁整体技术状况为2类，经现场调查测量2#墩侧砂砾路面宽7 m，2#墩与3#墩间北干渠渠宽6.9 m；2#墩侧距北干渠边垂直距离1.6 m，2#墩侧横桥向与北干渠边距离2.2 m；3#墩侧距北干渠边垂直距离2.1 m，3#墩侧横桥向与北干渠边距离2.8m。具体加固方式为对原桥1#、3#桥墩增大截面加固，原1.5 m桥墩加粗至2 m，外包1 cm，直径2 m（内径）Q355D。

钢板内侧设置M22剪力钉，长10 cm，将原墩柱表面凿毛，植入“L”形钢筋，梅花形布置，浇筑C30自密实混凝土。墩顶增设盖梁，在原支座两侧各增设一个GJZ300 mm×450 mm×65 mm形板式橡胶支座，钢盖梁顶在原支座两侧各增设一个支座，新增支座与箱梁底密贴，桥上无活载时新增支座不提供支反力，仅作为辅助受力的抗倾支座，不改变桥梁原受力体系，可提高结构整体抗倾覆稳定性。

（1）在准备工作中，可以借助挖掘机，将承台周围土体执行挖除操作，再借助于人工执行深挖操作，避免大型机械设备导致承台遭受损伤。

在搭架设计上，应以墩柱实际高度与地面实际情况为根本，确定合适的支架材料和搭设施工操作，保证其稳固性、牢固性。当支架搭好后，需要铺设一定数量的模板，使施工平台具备封闭性特征。

（2）当施工人员确定墩柱整体平面尺寸后，确保新旧混凝土可充分结合，强化表面平整性，此时，承台和墩柱的凿毛处理操作较为重要，根据设计文件要求，实际凿除深度应达到6 mm左右。模板支设和混凝土浇筑，在墩柱设计上，主要以钢模板应用为主，在实际支设操作执行前，应在承台顶部放出四角线，促使墩柱向外扩展20～50 cm。

在模板安装时，应先进行定位放样，校核操作主要是利用钢尺及经纬仪等设备进行，呈现扩线间的距离。模板应与旧桥墩紧密连接，避免出现振动等问题。

2.2 外包钢套筒

2.2.1 套筒焊接

套筒安装采用半圆焊接拼接形式，钢管节段为2 m，为使焊接质量符合设计及规范的要求，施工前确定钢管混凝土组合柱的竖向焊缝采用单面或双面全焊透形式。采用同材质、同规格钢板进行焊接工艺评定试验，确定现场施焊的电流、电压、焊条直径、预热和后热措施等相关技术，作为编制桥墩增大截面套筒方案及现场施工作业的依据。

2.2.2 焊缝质量检查

所有修补焊缝须在打磨完成后，全长范围内进行外观检查，不得有裂纹、焊瘤、夹渣、未填满及焊漏等缺陷。

2.3 做好植筋操作

第一，划线定位操作。工作人员需要根据具体的设计要求，借助钢筋探测仪对结构体内钢筋位置进行全面探测操作，钻孔位置设计应避开受力钢筋，应合理调整钻孔位置。

第二，钻孔操作。钻孔一般垂直于混凝土构件平面，倾斜度在8°以下，钻孔深度应满足设计和相关要求，避免混凝土工作面出现振动现象，应用的电锤工作原理为电动和气锤。

第三，除尘和清孔操作。先使用毛刷将孔壁清洗干净，再应用高压空气进行冲洗操作，将内灰清理干净。

第四，结构胶灌注操作。当清孔工作结束后，需要将化学定型锚栓胶囊加入植筋孔中，植入长度应合理。

2.4 增加盖梁

增加盖梁已成为一种有效的方法，可减少对桥下净空的影响，同时具有工期短、对桥面的交通影响小的特点。尤其是钢结构盖梁仅需要在工厂进行加工和预制，运输到现场组装，缩短了施工时间。此外，钢结构盖梁的自重较小，且添加到原始结构墩的附加荷载也较小，有利于原始的墩柱。

2.5 支座安装

支座安装工作应严格按照设计文件、相关规范进行，新增支座设置上钢板与梁底密贴，支座下钢板沿顺桥向增大尺寸，两端各伸出垫石20 cm。使用千斤顶向上预施加力，确保支座与箱梁底密贴，并不提供支反力，发生偏载时支座可立即进入工作状态。

支座下钢板下焊接10#工字钢2个，以保证荷载通过支座体系有效传递给盖梁，确保结构安全。

3 桥梁表面病害修补施工内容

3.1 混凝土脱落和破损修复

第一，利用人工将松动和破损混凝土全部剔除，确认剔除深度，应以基底坚硬层为准，禁止使用任何的电动工具，避免由于机械振动引发新的开裂现象，保证修补边界处于直角状态。第二，清除灰尘、油污物、浮浆等杂物，确保基面始终处于清洁状态。第三，对于暴露在外的钢筋，应做好除锈和阻锈操作，一旦出现钢筋暴露现象，应将混凝土剔除至钢筋后10 mm，并借助钢丝刷清除钢筋表面铁锈，再使用除锈剂进行除锈处理，涂刷防蚀层。第四，湿润基面主要是用水清洗修补位置，保证施工前不存在明水。第五，备料操作，施工人员应选择一个干净的容器，在其中加满清水，将一袋混凝土修补材料放入其中，搅拌约2 min后，保证粉料全部处于湿润状态，根据实际情况对其稀稠度进行合理化调整，避免出现过分稀释问题。第六，进行修补时，应提前备好一层刚调好的修补料，将其作为界面剂，再用力均匀涂抹在涂层上，与之前的结构保持协调。随着修补砂浆的逐渐凝固，施工人员随后在修补砂浆上进行刮抹找平，当第一层修补砂浆终凝后，继续涂抹第二层。第七，执行有效的养护操作，修补砂浆凝固后，湿润时间应持续在4 h左右。