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(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)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(shè)置蓋梁，蓋梁頂面橫橋向?qū)?.0 m，底面橫橋向?qū)?.0 m，順橋向?qū)?.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(shè)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(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)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(shè)置蓋梁，蓋梁頂面橫橋向?qū)?.5 m，底面橫橋向?qū)?.8 m，順橋向?qū)?.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(shè)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(cè))和(30+2×50+30)m(蕪湖側(cè))，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)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(shè)置蓋梁，蓋梁頂面橫橋向?qū)?.0 m，底面橫橋向?qū)?.2 m，順橋向?qū)?.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(shè)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(xiàn)豎向裂縫或網(wǎng)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(yù)頂，對鋼板施加部分預(yù)應(yīng)力，保證鋼板參與共同受力，待粘鋼膠固化后分級卸載。

2 質(zhì)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(fù)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(jié)鋼模板為3 m高，則單節(jié)鋼板過重，因此每節(jié)鋼模板高度設(shè)計為1.5 m，每節(jié)鋼板分為3片進行拼裝。鋼模板通過力學(xué)計算，滿足施工需要后，選擇在專業(yè)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(shè)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(shè)置兩根，豎向間距1 m設(shè)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(fù)使用次數(shù)較少，因此選擇使用規(guī)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(xiàn)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(nèi)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(xiàn)場全面觀察，發(fā)現(xiàn)。

①方案天泵若置于承臺附近，無法對墩柱內(nèi)側(cè)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(yōu)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(yōu)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(jīng)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(chǎn)生離析現(xiàn)象，影響澆筑質(zhì)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(jiān)測。一方面監(jiān)測維修加固過程中原混凝土病害發(fā)展情況，另一方面監(jiān)測現(xiàn)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(shè)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(guān)無收縮混凝土膨脹劑等材料摻量的相關(guān)信息，并結(jié)合其他項目的相關(guān)經(jīng)驗，確定膨脹劑摻量為6%，并經(jīng)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(jīng)過精心組織和科學(xué)的安排，保證了墩柱截面增大施工的質(zhì)量，對防止原墩柱病害擴大、出現(xiàn)危害結(jié)構(gòu)安全的病害起到了預(yù)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(huán)境溫度條件下進行，并符合配套樹脂的施工使用溫度。當(dāng)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(yù)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?shù)钠痦斄M行雙控；為保證結(jié)構(gòu)安全和施工質(zhì)量，配置專業(yè)人員和設(shè)備，并定期檢查設(shè)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(wěn)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(dāng)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(yīng)盡可能縮短。

(6)由于千斤頂數(shù)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(diào)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(dǎo)致下降落梁的同步性差異。為保證安全，千斤頂具有優(yōu)秀的自鎖功能，防止泄漏而發(fā)生事故。

(8)頂升位移監(jiān)控裝置設(shè)置于梁的中心部位，使頂升位移的數(shù)據(jù)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(wěn)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(tǒng)，將梁體頂起3 mm以內(nèi)，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(shè)備.

頂升設(shè)備回油完成后，經(jīng)檢查并匯總監(jiān)控數(shù)據(jù)，整個頂升的同步性較好，過程中結(jié)構(gòu)未發(fā)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(jié)面處理是該工序質(zhì)量控制的最關(guān)鍵節(jié)點，施工過程中鑿毛厚度、范圍及表面清理符合設(shè)計及規(guī)范要求。

(3)現(xiàn)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(xiàn)場配置稱量設(shè)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(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)貧夂顥l件及有效時間長短作適當(dāng)調(diào)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(fā)現(xiàn)某些部位膠粘劑不足，有空鼓，及時松開螺桿，從鋼板側(cè)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(qū)有效粘結(jié)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(yīng)急車道及超車道的交通管制方法。按設(shè)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(fù)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(yè)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(cè)河堤坡度較陡，在本工程施工范圍內(nèi)臨邊使用鋼管及密目網(wǎng)進行防護，防止路人誤入。

③施工前必須給所有施工作業(yè)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(wǎng)、防塵網(wǎng)、跳板是否結(jié)實、可靠。

(2)高空作業(yè)安全風(fēng)險防范措施

①凡在離地面2 m以上(含2 m)的作業(yè)為高處作業(yè)。攀登和懸空高處作業(yè)人員及搭設(shè)高處作業(yè)安全設(shè)施的人員，必須經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)及專業(yè)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(yè)的人員，均不得從事高處作業(yè)。

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

③高處作業(yè)時嚴禁向下拋擲物料或工具等物，高空作業(yè)的物料應(yīng)堆放平穩(wěn)，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(yè)人員必須佩戴安全帽，系好安全帶，安全帶的選用與佩戴應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準《安全帶》(GB6095)的有關(guān)規(guī)定，安全帶應(yīng)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(yè)活動。施工作業(yè)人員不得在未固定的構(gòu)架上工作，也不得在未穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)上行走和掛設(shè)安全帶。

⑥吊架平臺在六級以上大風(fēng)、大霧、暴雨等惡劣氣候條件下，應(yīng)停止高空施工作業(yè)。暴風(fēng)雪及臺風(fēng)暴雨后，應(yīng)對高處作業(yè)安全設(shè)施逐一加以檢查，發(fā)現(xiàn)有松動、變形、損壞或脫落等現(xiàn)象，應(yīng)立即修理完善。

⑦施工中對高處作業(yè)的安全技術(shù)設(shè)施，發(fā)現(xiàn)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(yè)。

⑧高處作業(yè)附近有輸電電線時，應(yīng)保持安全操作距離，當(dāng)不能滿足規(guī)定的最小距離時，必須按現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范規(guī)定搭設(shè)防護設(shè)施并設(shè)置警告標志。當(dāng)采取拆除或防護措施。

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

4 結(jié) 語

通過本項目順利實施，提出下列建議。

(1)要健全管理結(jié)構(gòu)，明確各分項工程的現(xiàn)場質(zhì)量管理人員，并賦予相應(yīng)的職責(zé)和權(quán)利。

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

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

(4)做好施工前的技術(shù)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(zhì)量標準。技術(shù)交底要現(xiàn)場交底和書面交底結(jié)合，每項技術(shù)交底都必須有全部相關(guān)人員的簽字并保存好。