公路橋梁墩臺(tái)加固施工技術(shù)研究

陳鋼

（江西省交投集團(tuán)南昌東管理中心，江西南昌 330086）

0 引言

橋梁墩臺(tái)一旦出現(xiàn)病害問(wèn)題，就會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性造成影響，因此在對(duì)橋梁墩臺(tái)加固時(shí)，需要按照墩臺(tái)的病害問(wèn)題合理地選擇加固策略，為橋梁的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

1 工程概況

某高速公路橋梁項(xiàng)目上部結(jié)構(gòu)為31～30m 預(yù)制混凝土T 梁結(jié)構(gòu)形式，下部應(yīng)用雙柱式墩的結(jié)構(gòu)，連接有雙排摩擦樁基礎(chǔ)，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為15m。在2007年，橋梁的底部因?yàn)槭艿骄薮蟮乃鳑_擊而形成較大的空洞，考慮到橋梁工程的穩(wěn)定性,在經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查后決定針對(duì)20～27墩及附近區(qū)域進(jìn)行整治處理。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)橋梁管理單位全面查看分析，了解到21～22墩之前加固處理的部分全部沖毀，基礎(chǔ)裸露出來(lái)的尺寸較大，對(duì)整個(gè)橋梁的安全性帶來(lái)很大的影響。

經(jīng)過(guò)技術(shù)人員詳細(xì)勘察與分析，確定采用如下方案：每一個(gè)橋墩設(shè)置4 根樁基，直徑1.5m，總計(jì)32 根。承臺(tái)加固處理，左右幅承臺(tái)加固成為整體結(jié)構(gòu)，16 個(gè)承臺(tái)加固后變?yōu)? 個(gè)。原直徑1.2m 的樁基礎(chǔ)增加鋼護(hù)筒結(jié)構(gòu)。河流兩側(cè)應(yīng)用C20 混凝土防護(hù)。

2 施工工藝、施工方案、方法與技術(shù)措施

2.1 施工工藝

20～27墩施工工藝流程，見(jiàn)圖1。

圖1 工藝圖

2.2 施工期間監(jiān)控

2.2.1 承臺(tái)沉降監(jiān)控

承臺(tái)沉降監(jiān)控需要在相關(guān)的點(diǎn)位設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)，測(cè)點(diǎn)要布設(shè)4 個(gè)，使其能夠掌握沉降參數(shù)。測(cè)點(diǎn)確定后，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，在加固位置的承臺(tái)位置采取2 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，獲取初始標(biāo)號(hào)的參數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，每日進(jìn)行一次標(biāo)高測(cè)量，確保其處于合理范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)報(bào)告變化超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)加大監(jiān)測(cè)力度，并且及時(shí)采取處理措施。

2.2.2 橋墩位移監(jiān)控

測(cè)量工作實(shí)施中，一旦發(fā)現(xiàn)原橋墩柱存在偏移，需要采取臨時(shí)加固措施進(jìn)行偏差控制。而后對(duì)橋墩的位移參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)過(guò)程中一般使用全站儀。在每個(gè)墩柱上植入小棱鏡作為測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)以及后視點(diǎn)選擇應(yīng)做好數(shù)據(jù)記錄工作。項(xiàng)目正式實(shí)施后，每日進(jìn)行一次測(cè)量，確保每日測(cè)量數(shù)據(jù)達(dá)到準(zhǔn)確、一致性要求，且第一根樁基搭設(shè)與承臺(tái)混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)增大監(jiān)測(cè)力度。對(duì)于超出規(guī)定范圍的數(shù)據(jù)信息，必須立即采取處理措施。

2.3 新增鉆孔灌注樁施工

對(duì)于新設(shè)置的鉆孔灌注樁，應(yīng)進(jìn)行20～27橋墩樁基加樁施工，選擇使用鋼護(hù)筒防護(hù)的方式，護(hù)筒表面加強(qiáng)防銹處理。加固樁長(zhǎng)包含24m、27m 兩種，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇確定。

2.3.1 泥漿制備及泥漿循環(huán)鉆孔

泥漿制備時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)參數(shù)控制，該工程選擇PHP 泥漿，其性能是不分散、低固相、黏度高，且在制備的24h 內(nèi)全部使用完畢，指標(biāo)見(jiàn)表1 所示。

表1 各個(gè)階段泥漿性能指標(biāo)要求

2.3.2 鉆孔施工

（1）鉆進(jìn)成孔，鉆孔灌注樁成孔應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：第一，護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)。鉆機(jī)安裝到規(guī)定部位，在護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)施工，因?yàn)榻?jīng)過(guò)護(hù)筒防護(hù)處理，所以各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足要求。鉆入護(hù)筒口以上1.0m 的位置，進(jìn)行內(nèi)部泥漿置換處理，指標(biāo)達(dá)到要求后再緩慢鉆進(jìn)。第二，護(hù)筒外鉆進(jìn)。筒口周邊位置是鉆孔的核心部位，因?yàn)樽o(hù)筒沉放時(shí)，護(hù)筒口周圍往往會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，此時(shí)需要控制護(hù)筒穩(wěn)定性，才能開(kāi)展后續(xù)工程。結(jié)合地質(zhì)條件，確定最佳鉆進(jìn)速度，保證與護(hù)壁指標(biāo)是一致的。鉆孔采取連續(xù)性作業(yè)的方式，做好護(hù)筒記錄工作，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)。

（2）清孔，鉆孔后，開(kāi)始清孔處理。清孔時(shí)，鉆具與孔底有15cm 左右的距離，慢速旋轉(zhuǎn)鉆頭，通過(guò)氣舉吸出孔底鉆渣，使用泥漿做出調(diào)整，利用反復(fù)循環(huán)的方式，確定泥漿技術(shù)指標(biāo)。監(jiān)理人員進(jìn)行檢測(cè)，合格后才能開(kāi)展后續(xù)施工。

（3）鋼筋籠制作與安裝，鋼筋籠應(yīng)用后場(chǎng)分節(jié)同槽長(zhǎng)線臺(tái)座法開(kāi)展施工，使用汽車運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)，鉆孔檢驗(yàn)符合要求，使用吊車分節(jié)段吊入施工現(xiàn)場(chǎng)。鋼筋籠單節(jié)段長(zhǎng)度6m 以內(nèi)，相同截面的接頭數(shù)量不能超過(guò)鋼筋總數(shù)的50%。鋼筋籠應(yīng)緩慢下放，以免給孔壁造成較大的損壞。使用型鋼把鋼筋籠直接固定到護(hù)筒上，承受鋼筋籠自重，還能防止鋼筋籠出現(xiàn)上浮的情況。固定完成后，確保鋼筋骨架與孔中心線是符合的，沒(méi)有傾斜、移動(dòng)等情況。

（4）二次清孔，二次清孔環(huán)節(jié)，需要把混凝土導(dǎo)管直接放入底部，對(duì)孔底的沉渣厚度進(jìn)行檢測(cè)，最后使用高壓水槍進(jìn)行沖洗，沖洗時(shí)一定要保證所有雜物全部被排出。需要注意的是，在二次清孔的過(guò)程中，還要檢測(cè)孔徑參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，是否存在斜孔等情況，若存在此類問(wèn)題，則要進(jìn)行二次糾正，才能給后續(xù)工程開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

（5）水下混凝土灌注，在水下混凝土灌注施工過(guò)程中，針對(duì)單根樁體混凝土用量要控制在55m，灌注時(shí)間在2.5h 左右。混凝土由攪拌站供應(yīng)，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，采取泵送方式灌注施工，通過(guò)導(dǎo)管直接灌注。封底工作結(jié)束后，及時(shí)開(kāi)展灌注施工。混凝土泵送施工，要通過(guò)導(dǎo)管連續(xù)性灌入水下，直到整根樁體灌入完畢。一般來(lái)說(shuō)，灌注施工中，導(dǎo)管埋入深度在4～6m 之間，每7～5min 進(jìn)行一次檢測(cè)，保證標(biāo)高尺寸合格。施工環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)超過(guò)規(guī)定標(biāo)高的情況，需要及時(shí)做好導(dǎo)管埋深調(diào)節(jié)，同時(shí)控制護(hù)筒的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)偏移等情況。在樁基混凝土灌入護(hù)筒底口時(shí)，應(yīng)保持均勻慢速灌注施工。灌入施工臨近結(jié)束時(shí)，檢測(cè)混凝土灌入量，達(dá)到要求方能結(jié)束施工。

2.4 原樁基加固施工方法

2.4.1 原有樁基附近河床開(kāi)挖，施工之前，需要明確樁基區(qū)域的施工位置和原樁基的開(kāi)挖范圍，一般來(lái)說(shuō)，原樁基開(kāi)挖時(shí)，其寬度為1.2m，開(kāi)挖工序完成后，使用填筑材料進(jìn)行回填處理。

2.4.2 搭設(shè)小圓鋼圍堰，該結(jié)構(gòu)的直徑設(shè)定為3.2m，使用吊車放入承臺(tái)下部，應(yīng)用5t 手拉葫蘆提升，安裝密封膠條以及螺栓，整體下放。

2.4.3 封底混凝土澆筑，在封底混凝土澆筑環(huán)節(jié)，需要使用導(dǎo)管進(jìn)行施工，操作時(shí)控制好澆筑的壓力與澆筑厚度，才能提高舊樁的整體質(zhì)量。

2.4.4 原樁基表面鑿毛處理，施工期間，為了讓新舊混凝土的結(jié)合質(zhì)量達(dá)標(biāo)，需要按照設(shè)計(jì)參數(shù)做好原樁基表面的鑿毛處理，給后續(xù)工程奠定基礎(chǔ)。

2.4.5 植筋施工，混凝土結(jié)合面鑿毛處理、驗(yàn)收合格后，才能開(kāi)始植筋施工。按照設(shè)計(jì)方案加工鋼筋材料，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的要求。

（1）按照設(shè)計(jì)要求，每根植筋都必須設(shè)置標(biāo)識(shí)，鉆孔前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)。

（2）植筋施工。其一，將原結(jié)構(gòu)內(nèi)雜物清理干凈，混凝土表面溫度、濕度符合工程標(biāo)準(zhǔn)要求。其二，植筋時(shí)應(yīng)使用沖擊鉆施工，孔深與埋入深度相同，孔徑超過(guò)螺紋鋼外徑2～4mm；鉆入設(shè)計(jì)深度后，使用毛刷、壓縮空氣清孔。其三，清孔后，立即開(kāi)始植筋施工。

2.4.6 鋼筋制安，按照設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行鋼筋加工制造，保證結(jié)構(gòu)性能合格，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展綁扎、焊接施工，提高鋼筋連接效果。

2.4.7 原混凝土表面清潔，將原混凝土表面松散物、浮塵清理干凈，裸露出實(shí)體結(jié)構(gòu)，使用高壓水槍沖洗。在新混凝土澆筑前，應(yīng)保證舊混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到飽和狀態(tài)。

2.4.8 模板制安，對(duì)原有樁基加固時(shí)，模板應(yīng)用半圓鋼模拼接形成，尺寸按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，并且進(jìn)行編號(hào)，保證模板安裝順序進(jìn)行。安裝后，使用螺栓固定連接。

2.4.9 混凝土施工及養(yǎng)生，執(zhí)行設(shè)計(jì)方案的要求，應(yīng)用C30 混凝土進(jìn)行加固施工。為了保證混凝土澆筑效果、提高結(jié)構(gòu)性能，應(yīng)加強(qiáng)混凝土配合比的設(shè)計(jì)，展開(kāi)強(qiáng)度、彈性模量檢測(cè)，根據(jù)不同情況選擇合適的養(yǎng)護(hù)措施。商品混凝土應(yīng)持續(xù)供應(yīng)，保證加固施工連續(xù)進(jìn)行，不存在中途斷供的情況。原樁基結(jié)構(gòu)加固時(shí)，應(yīng)用自卸或者泵送方式進(jìn)行灌注施工。灌注完成后，使用直徑50mm 的振搗棒插入式振搗施工，采取梅花形的布置形式，保證振搗達(dá)到密實(shí)、均勻的效果，且混凝土標(biāo)高滿足要求。根據(jù)工藝要求，現(xiàn)場(chǎng)采集混凝土試樣，每次澆筑選取4 組試件，進(jìn)行性能參數(shù)檢測(cè)。澆筑結(jié)束后，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工，一般采取覆蓋、灑水方式，時(shí)間在7d 以上。

2.5 承臺(tái)施工方法及步驟

2.5.1 樁基檢測(cè)、樁頭鑿除，樁頭鑿除前，使用聲測(cè)管進(jìn)行質(zhì)量檢查。使用空壓機(jī)、風(fēng)鎬等設(shè)備進(jìn)行鑿除施工，直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高為止，再進(jìn)行沖洗處理。最后完成現(xiàn)場(chǎng)清理，不對(duì)后續(xù)施工產(chǎn)生影響。

2.5.2 舊有承臺(tái)底部開(kāi)挖或回填，使用挖機(jī)開(kāi)展該項(xiàng)工作，確保施工后的表面超出承臺(tái)底部2m 即滿足要求。

2.5.3 舊有承臺(tái)底部鑿毛、植筋

在鑿毛處理的過(guò)程中，凹凸差在6mm 以上位置，需要使用鑿毛機(jī)進(jìn)行處理，相關(guān)參數(shù)滿足施工要求后再進(jìn)行鋼筋植入。鋼筋植入時(shí)，采用直徑為

φ

20mm的鋼筋，操作環(huán)節(jié)控制植入的參數(shù)，保證承臺(tái)的質(zhì)量。

2.5.4 舊有承臺(tái)底部鋼筋制作安裝，鋼筋制作安裝時(shí)，按照施工方案進(jìn)行鋼筋制作，制作時(shí)控制鋼筋的焊接質(zhì)量。鋼筋接頭采取交錯(cuò)方式設(shè)置，每個(gè)斷面鋼筋接頭數(shù)量控制在50%以內(nèi)。鋼筋延伸到原承臺(tái)底部，保證和其他部位上鋼筋搭接長(zhǎng)度合格。

2.5.5 舊有承臺(tái)下方回填，鋼筋綁扎工作結(jié)束后，進(jìn)行原土石結(jié)構(gòu)的回填施工，到達(dá)新承臺(tái)50cm 的位置，采取分層填筑、壓實(shí)的方式?；靥钐幚頃r(shí)還可以使用碎石進(jìn)行填充，而后使用壓路機(jī)壓實(shí)，保證整體強(qiáng)度滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.6 承臺(tái)墊層鋪設(shè)，在承臺(tái)墊層鋪設(shè)的環(huán)節(jié)中，若加固位置比較低，需要采取回填方法處理，再進(jìn)行平整施工，在面層澆筑一層混凝土，保證承載的墊層參數(shù)滿足工況需求。

2.5.7 舊有承臺(tái)下方混凝土澆筑，墊層混凝土強(qiáng)度性能合格、人員站在頂部沒(méi)有腳印，即可開(kāi)始下部澆筑施工。使用木模板制作，設(shè)置在原承臺(tái)20cm 的部位上，澆筑環(huán)節(jié)后立即開(kāi)始振搗施工，達(dá)到飽和度要求后，再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工。

2.5.8 承臺(tái)支撐體系安裝，混凝土澆筑施工中，為了提高橋梁安全性，布置承臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)。

2.5.9 其余區(qū)域鑿毛及植筋，鑿除及植筋工藝與舊有承臺(tái)底加厚相同。

2.5.10 鋼筋制作安裝，根據(jù)方案要求開(kāi)展鋼筋綁扎施工，加強(qiáng)原材料抽查與焊接檢驗(yàn)。交錯(cuò)設(shè)置焊接接頭，同一斷面不超過(guò)50%。鋼筋保護(hù)層厚度達(dá)到要求，采用梅花形墊塊的形式，設(shè)置長(zhǎng)度為間隔1m一道。

2.5.11 模板安裝，模板使用前，進(jìn)行清理處理，保證表面質(zhì)量合格，沒(méi)有任何雜物。使用吊車安裝模板，使用拉桿進(jìn)行模板連接。對(duì)模板接縫位置要嚴(yán)格處理，使用膠帶進(jìn)行密封處理，防止?jié)仓r(shí)出現(xiàn)偏移、漏材料等情況。保證固定效果合格，拉桿連接達(dá)到穩(wěn)固性標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.12 混凝土澆筑，澆筑施工采用自卸車傾卸或者泵入方式進(jìn)行，使用50mm 振搗棒插入式振搗施工，達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)。振搗施工中，振搗棒的移動(dòng)距離控制在直徑的1.5 倍左右，通過(guò)快插慢拔的方式進(jìn)行。澆筑環(huán)節(jié)由專人進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)混凝土松動(dòng)的情況，需要采取有效的措施進(jìn)行處理。混凝土澆筑的過(guò)程按照兩側(cè)對(duì)稱的方式操作，混凝土初凝之后要再次抹光處理，從而控制水分蒸發(fā)、減少混凝土裂紋。

2.5.13 混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到初凝狀態(tài)后即可進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工，組織專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，覆蓋薄膜或者持續(xù)澆水，時(shí)間7d 以上。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁墩臺(tái)加固施工中，應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為出發(fā)點(diǎn)，分析研究影響的因素，落實(shí)施工工藝方案要求，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)控制，才能加強(qiáng)加固施工效果，使橋梁墩臺(tái)符合交通通行的標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)道路橋梁事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。