獨(dú)柱墩橋梁維修加固施工技術(shù)方案

李金剛，張錦靈，韓富強(qiáng)

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南鄭州450001）

1 工程概況

鄭州西南繞城高速公路是鄭（鄭州）少（少林寺）高速、310國(guó)道、107國(guó)道等與京港澳、連霍兩條國(guó)道主干線(xiàn)的重要連接線(xiàn)，其線(xiàn)上的K1+742分離式立交、K3+211.06分離式立交、K19+440.12分離式立交、K25+469.5分離式立交、K30+318分離式立交、國(guó)道107互通式立交匝道DK0+324.047橋六座橋?yàn)楠?dú)柱式橋墩、雙柱式橋臺(tái)；京港澳高速與鄭州西南繞城高速祥云寺互通立交CK0+797.392匝道橋、京港澳高速與鄭州西南繞城高速祥云寺互通立交DK1+086.806匝道橋兩座橋?yàn)楠?dú)、雙柱式橋墩、雙柱式橋臺(tái)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

以上各橋驗(yàn)算結(jié)果中的抗傾覆安全系數(shù)不滿(mǎn)足要求，在極不利荷載作用下，橋梁有可能產(chǎn)生傾覆破壞。為避免傾覆事故發(fā)生，本工程主要是以上橋梁采取加固處理。

2 裂縫處理

2.1 裂縫修補(bǔ)原則

凡寬度＜0.05mm的表面裂紋，一般可不處理，凡0.05mm≤寬度＜0.15mm的裂縫（不含出現(xiàn)滲水的裂縫），做表面封縫。凡寬度≥0.15mm的裂縫或出現(xiàn)滲水、鈣化的裂縫，進(jìn)行灌縫處理。

2.2 裂縫封閉施工工藝

對(duì)0.05mm≤寬度＜0.15mm的裂縫，先用鋼絲刷和水沖洗混凝土表面，采用聚合物水泥砂漿漿液沿裂縫走向從上至下均勻涂刷2遍進(jìn)行封閉（寬度6～8cm），并在上面分段緊密粘貼上一層玻璃絲布（寬度5～7cm），形成封閉帶。

2.3 裂縫壓漿施工工藝

對(duì)寬度≥0.15mm的裂縫，應(yīng)采用灌漿法進(jìn)行修補(bǔ)，其步驟如下：

（1）鉆孔。在裂縫表面沿裂縫走向進(jìn)行騎縫鉆孔，作為灌膠導(dǎo)向孔。灌膠孔間距根據(jù)裂縫長(zhǎng)度及寬度布置，35～40cm為宜，裂縫交叉處必須進(jìn)行鉆孔。

（2）清縫。用高壓空氣吹洗孔眼，使不被灰塵阻塞，沿裂縫從上而下將兩邊3～4mm范圍內(nèi)的灰塵、浮漿用小錘、手鏟、鋼刷、砂紙、毛刷依次處理干凈，并整平構(gòu)件表面，鑿除突起部分，然后用丙酮擦干表面。

（3）粘貼灌漿嘴及裂縫表面封閉。灌漿嘴底盤(pán)的鐵銹必須除凈，并用丙酮清洗，涂抹1～2mm厚環(huán)氧膠泥后對(duì)準(zhǔn)孔眼粘貼。每條裂縫上至少應(yīng)有一個(gè)進(jìn)漿嘴和一個(gè)出漿嘴。對(duì)于貫穿性裂縫兩側(cè)都必須粘貼灌漿嘴。

裂縫表面封閉：為使混凝土縫隙完全充滿(mǎn)漿液，并保證壓力，同時(shí)又保證漿液不外滲，沿裂縫走向5cm寬的范圍涂抹1.5mm厚的密封膠。

（4）壓氣試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)膠封閉帶固化后，需進(jìn)行壓氣試驗(yàn)，氣壓控制在0.2～0.4MPa，對(duì)漏氣部位再次封閉。壓氣試驗(yàn)時(shí)，在封閉帶上及灌漿嘴周?chē)磕ǚ试硭捎^(guān)察有無(wú)泡沫來(lái)驗(yàn)證是否漏氣。

（5）灌注膠液。將修補(bǔ)膠注入到注入器中，并將注入器的連接端牢固地安裝在灌漿嘴上。安裝完畢后打開(kāi)注入器，讓膠液在注入器的壓力滲入裂縫。

灌漿次序?yàn)椋河傻投酥饾u壓向高端，從一端開(kāi)始?jí)簼{后，待另一端的灌漿嘴在排出裂縫內(nèi)的氣體后流出的漿液濃度與壓入漿液濃度相同時(shí)，停止灌膠。

對(duì)于已灌完的裂縫，待漿液聚合固化后將灌漿嘴拆除，并將灌漿嘴處用膠泥抹平。對(duì)每道裂縫表面涂一層聚合物水泥漿，確保封閉密實(shí)，并使其顏色與原混凝土結(jié)構(gòu)相近。

3 新舊混凝土結(jié)合面的處治

（1）用鋼刷清洗老混凝土表面，將泥土、灰塵、油污等清洗干凈。

（2）用電錘將混凝土表面鑿毛，露出混凝土粗骨料。

（3）用清水清洗，鋼刷清洗小坑，清除全部混凝土碎渣。

4 植筋

4.1 植筋工藝流程（見(jiàn)圖1）

圖1 植筋工藝流程圖

4.2 施工工藝

（1）劃線(xiàn)定位。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用鋼筋探測(cè)儀探測(cè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)鋼筋位置，鉆孔位置應(yīng)盡量避開(kāi)受力鋼筋，如鉆孔位置遇到基材上存在的受力鋼筋，鉆孔位置可適當(dāng)調(diào)整。

（2）鉆孔。在需要鉆孔位置鉆孔，鉆孔一般要垂直混凝土構(gòu)件平面，傾斜度不大于8°（特殊要求除外），鉆孔深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)定的要求，為避免對(duì)砼工作面產(chǎn)生過(guò)大振動(dòng)，應(yīng)使用電動(dòng)-氣錘原理工作的電錘。

（3）清孔除塵。先用毛刷將孔壁刷凈，然后用高壓空氣沖洗，將孔內(nèi)灰吹凈。植筋前應(yīng)用丙酮或工業(yè)用酒精擦拭孔壁和孔底，達(dá)到孔壁無(wú)灰塵、無(wú)油污、無(wú)有機(jī)雜質(zhì)。

（4）灌注結(jié)構(gòu)膠。清孔完成后，將8.8級(jí)M27化學(xué)定型錨栓膠囊放入植筋孔內(nèi)，再插入錨栓，用錘子輕輕敲擊錨栓外露端頭至設(shè)計(jì)植入長(zhǎng)度。使膠囊破損，并且膠囊內(nèi)的化學(xué)膠液充分混合。

（5）鋼筋處理：

①植筋長(zhǎng)度要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)定的要求。

②鋼筋表面處理，用電動(dòng)鋼絲刷清除鋼筋表面的銹蝕，用丙酮或酒精清除鋼筋表面油污及灰塵。

③如植入基腳螺栓，應(yīng)先將螺絲加工好，并將螺絲段用塑料管套保護(hù)好。

（6）植入鋼筋。使用專(zhuān)用植筋注射器，從孔底向外均勻地把適量粘合劑填注孔內(nèi)．注意勿將空氣封入孔內(nèi)、如果孔洞較深（≥20cm），可用混合管延長(zhǎng)器，摳動(dòng)扳機(jī)后慢慢地抽出。然后按順時(shí)針?lè)较虬唁摻钶p輕植入孔中，直至插入孔底、粘合劑溢出。鋼筋應(yīng)無(wú)明顯彎曲。

（7）養(yǎng)護(hù)固化。鋼筋植入定位后應(yīng)加以保護(hù)，防止碰撞和移位，待結(jié)構(gòu)膠固化后方可受力。

（8）植筋的焊接。焊點(diǎn)離腳面距離不宜小于10cm，焊接時(shí)采取必要的降溫措施，避免植筋膠過(guò)熱老化。焊接時(shí)應(yīng)采用循環(huán)焊接施工方法，對(duì)一批鋼筋逐點(diǎn)、逐根焊接。

5 增大立柱截面和鋼結(jié)構(gòu)蓋梁施工

本項(xiàng)目中，位于鄭州西南繞城高速上的K1+742分離式立交橋、K3+211.06分離式立交橋、K30+318分離式立交橋、國(guó)道107互通式立交匝道DK0+324.047橋的單柱墩改造采用增大立柱截面和鋼結(jié)構(gòu)蓋梁的處治方法。

5.1 主要施工流程（見(jiàn)圖2）

圖2 施工流程圖

5.2 主要施工工藝

（1）橋墩裂縫檢查及處治。檢查加固橋墩表面，是否存在表面裂縫，若存在裂縫，按裂縫灌膠施工工藝進(jìn)行加固維修。

（2）承臺(tái)基坑開(kāi)挖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和測(cè)量數(shù)據(jù)，沿著已有橋墩開(kāi)挖承臺(tái)基坑，承臺(tái)基坑開(kāi)挖必須根據(jù)開(kāi)挖深度、環(huán)境條件、地質(zhì)條件選擇合適的開(kāi)挖方式方法，并做相應(yīng)的邊坡支護(hù)措施。

（3）承臺(tái)混凝土新舊結(jié)合面的鑿毛、植筋、鋼筋綁扎、模板安裝及澆筑。首先將原墩柱表面鑿毛并沖洗干凈，按混凝土新舊結(jié)合面施工工藝進(jìn)行處治，然后在承臺(tái)范圍內(nèi)的墩柱上用墨線(xiàn)畫(huà)出植筋位置，新植錨栓需避開(kāi)原墩柱受力主筋，植筋位置以不與既有鋼筋沖突為原則，如局部位置重疊，可適當(dāng)移動(dòng)植入錨栓位置，鉆孔、清孔、灌注施工工藝參照植筋施工工藝，最后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙綁扎承臺(tái)鋼筋，并與植筋鋼筋連接（綁扎或點(diǎn)焊），焊接材料及焊接長(zhǎng)度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，鋼筋施工經(jīng)檢驗(yàn)合格后安裝模板并完成混凝土澆筑工作并養(yǎng)生。

（4）增大立柱截面混凝土新舊結(jié)合面的鑿毛、植筋、鋼筋綁扎、模板安裝及澆筑。首先將原墩柱表面鑿毛并沖洗干凈，然后在墩柱上用墨線(xiàn)畫(huà)出植錨栓的位置，新植錨栓需避開(kāi)原墩柱受力主筋，植入深度20cm，鉆孔植筋20mm，豎向間距20cm，環(huán)向按照30o均布，上下交錯(cuò)15o，最后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙綁扎承臺(tái)鋼筋，并與植筋鋼筋連接（綁扎或點(diǎn)焊），焊接材料及焊接長(zhǎng)度必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，鋼筋施工經(jīng)檢驗(yàn)合格后安裝模板并完成混凝土澆筑工作并養(yǎng)生。

（5）調(diào)平鋼板計(jì)算及植筋孔鉆孔。在箱梁底部標(biāo)出新增支座楔形調(diào)平鋼板位置，制作梁底楔形調(diào)平鋼板：支座調(diào)平鋼板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的梁底縱、橫坡，結(jié)合設(shè)計(jì)尺寸，計(jì)算出鋼板四角厚度。梁底錨栓孔鉆孔前務(wù)必先探明鋼束和縱向鋼筋位置，嚴(yán)禁觸及預(yù)應(yīng)力主筋及其波紋管，如干擾應(yīng)在滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范和受力要求的前提下適當(dāng)調(diào)整錨栓孔位。

（6）柱頂鋼套箍包裹范圍內(nèi)混凝土鑿毛及植筋孔鉆孔。將柱頂鋼套箍包裹范圍墩柱外側(cè)圓周混凝土保護(hù)層表面進(jìn)行鑿毛并沖洗干凈。根據(jù)圖紙，在墩柱上用墨線(xiàn)畫(huà)出植筋位置并鉆孔，植筋間距30cm。鉆孔完成后對(duì)植筋孔進(jìn)行清孔。

（7）鋼構(gòu)件加工及鉆孔。工廠(chǎng)根據(jù)計(jì)算出的鋼板四角厚度及設(shè)計(jì)圖紙中的鋼板尺寸裁剪支座楔形調(diào)平鋼板；根據(jù)設(shè)計(jì)圖中鋼抱箍、鋼套箍預(yù)緊螺栓端板、加勁板及鋼蓋梁其余各部零件，鋼板加工要求尺寸精確。選取工廠(chǎng)加工的鋼構(gòu)件中需要植筋的部分，用三夾板根據(jù)尺寸按1∶1的比例裁剪，然后對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)植筋孔的位置在三夾板上定位標(biāo)出，并送至加工廠(chǎng)按三夾板標(biāo)出的位置在對(duì)應(yīng)的鋼構(gòu)件上定位并打孔。最后清除鋼板表面鐵銹、氧化鐵皮、油污等有害物使其表面顯露出鋼材金屬光澤，加工完畢送施工現(xiàn)場(chǎng)等待安裝。

（8）支座調(diào)平鋼板安裝。在箱梁底部錨栓孔內(nèi)注入定型化學(xué)錨栓專(zhuān)用膠，將8.8級(jí)M24定型化學(xué)錨栓植入梁體，要求植入梁體長(zhǎng)度不小于21cm，外露長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足固定支座上鋼板需求。植筋完全固化之后，安裝調(diào)平鋼板，調(diào)平鋼板與梁底接觸部分、與板式橡膠支座接觸部分均需做防銹處理。為避免安裝施工操作空間不足，在鋼結(jié)構(gòu)蓋梁安裝頂板前安裝完畢。

（9）鋼抱箍安裝。首先將已清洗的植筋孔植筋，植筋長(zhǎng)度及工藝滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在植筋完全固化后將鋼抱箍零件吊裝至腳手架上，確認(rèn)植筋位置對(duì)應(yīng)無(wú)誤后固定，按設(shè)計(jì)圖紙焊接豎向腹板、預(yù)緊螺栓端板、加勁板，焊接工藝滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，焊接過(guò)程中注意對(duì)植筋進(jìn)行冷卻保護(hù)，防止溫度過(guò)高造成植筋膠液老化。在立柱新增混凝土頂面及原立柱四周N5鋼板20mm厚范圍內(nèi)灌膠，灌膠壓力控制在0.3MPa，膠層厚度5～6mm。安裝頂板，頂板與環(huán)形抱箍及腹板之間焊接。頂板施工完畢后封閉上下縫隙并灌膠。灌膠完成后，鋼抱箍預(yù)緊螺栓加壓，72h灌注膠完全固化之后焊接兩半圓鋼套箍。

（10）橫隔板、封端板焊接安裝。根據(jù)圖紙焊接橫隔板，然后焊接封端板完成鋼蓋梁的焊接。

（11）支座墊石安裝及澆筑。安裝新支座下鋼墊板，鋼墊板在工廠(chǎng)中將中間“井”子形中間縱橫肋焊接成一個(gè)整體后運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，中間縱橫肋需開(kāi)圓洞以利于灌漿的需要?，F(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)盡可能將縱橫肋與頂板焊接。封閉墊板外側(cè)封端板，鋼墊石焊好后灌入M40高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料。

（12）支座安裝。柱頂高強(qiáng)灌漿料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，采用梁板頂升方法進(jìn)行新增板式橡膠支座安裝。

6 工程質(zhì)量保證措施

6.1 施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

（1）按施工組織設(shè)計(jì)和分部分項(xiàng)工程實(shí)施細(xì)則。

（2）檢查施工準(zhǔn)備工作。按有關(guān)準(zhǔn)備工作的計(jì)劃做好如下檢查：全場(chǎng)性的施工準(zhǔn)備工作；單位工程的施工準(zhǔn)備工作；作業(yè)條件的準(zhǔn)備工作。此外，還應(yīng)檢查臨時(shí)性的生產(chǎn)設(shè)施是否達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；施工用機(jī)械設(shè)備是否檢測(cè)、試驗(yàn)和鑒定等。

（3）做好技術(shù)交底：使施工人員熟悉工程情況、設(shè)計(jì)意圖、技術(shù)要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和施工方法，做到人人心中有數(shù)。

6.2 人員控制

項(xiàng)目經(jīng)理部主要管理人員要通過(guò)培訓(xùn)、持證上崗。項(xiàng)目的技術(shù)管理干部要具有相應(yīng)的技術(shù)職稱(chēng)。主要技術(shù)工種經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、持證上崗。

6.3 材料、半成品的質(zhì)量控制

嚴(yán)格按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)訂貨、采購(gòu)、包裝和運(yùn)輸。按規(guī)定的條件和要求，進(jìn)行堆存、保管和加工。按進(jìn)度計(jì)劃及時(shí)地配套供應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)采購(gòu)的材料、半成品，如果到貨時(shí)才進(jìn)行驗(yàn)收，一旦發(fā)現(xiàn)不合格，就會(huì)影響按時(shí)供應(yīng)。因此對(duì)比較重要的材料或半成品，要把質(zhì)量管理延伸到供應(yīng)或生產(chǎn)單位?？刹捎玫霓k法有：了解材料供應(yīng)或生產(chǎn)單位在管理上是否能保證質(zhì)量；供應(yīng)和生產(chǎn)單位定期訪(fǎng)問(wèn)和調(diào)查；派出檢查員，執(zhí)行材料的供應(yīng)監(jiān)督，按合同規(guī)定在技術(shù)上、管理上給予幫助等。

6.4 施工機(jī)械、設(shè)備的質(zhì)量保證

按進(jìn)度要求和施工的適用性配備所需設(shè)備。首先應(yīng)做到在用的機(jī)械設(shè)備無(wú)隱患、技術(shù)性能良好，完好率98%以上。對(duì)于精密儀器和儀表等應(yīng)保持正常的靈敏度和精確度。

7 結(jié)束語(yǔ)

做好獨(dú)柱墩橋梁加固工程具有重大意義，我單位將采用先進(jìn)的科學(xué)管理方法，大力推廣應(yīng)用科技成果，采用優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)設(shè)備，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范施工，合理組織施工程序，確保該工程質(zhì)量。