獨(dú)柱墩橋梁抗傾覆加固施工技術(shù)——以福泉高速蘭圃互通D匝道橋加固工程為例

劉旭華

（福建省福泉高速公路有限公司 350001）

0 引言

獨(dú)柱墩橋梁是現(xiàn)代公路橋梁工程的重要組成部分，橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)好壞，直接關(guān)系到整個(gè)公路橋梁的使用。獨(dú)柱墩類型橋梁被廣泛應(yīng)用于高速公路匝道橋建設(shè)，其結(jié)構(gòu)特殊優(yōu)缺點(diǎn)明顯，對(duì)車輛的載重和平衡性要求較高。因此，科學(xué)分析獨(dú)柱墩橋梁病害，精細(xì)設(shè)計(jì)獨(dú)柱墩橋梁加固流程，進(jìn)一步增強(qiáng)獨(dú)柱墩橋梁的抗傾覆性能，成為高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)的重要議題。

1 工程概述

福建省福泉蘭圃互通D 匝道橋位于沈海高速公路福泉段；中心樁號(hào)K2086+844；全長(zhǎng)86m；橋跨組合4×20m；橋?qū)捊M合2×0.5+1×7.0m；橋面凈寬7m。該橋設(shè)計(jì)荷載：汽車-超20級(jí)。本橋位于半徑196.75 米圓曲線段內(nèi)。上部結(jié)構(gòu)：主橋結(jié)構(gòu) (材料)為鋼筋混凝土；主橋結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)類型)為連續(xù)現(xiàn)澆空心板梁；支座類型為球形橡膠支座；橋面鋪裝瀝青混凝土；伸縮縫為毛肋縫。下部結(jié)構(gòu)：橋臺(tái)采用扶壁式臺(tái)；橋墩采用實(shí)心單柱式墩。

通過對(duì)該橋梁進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其抗傾覆性能較差，低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，當(dāng)受外界較高荷載的沖擊時(shí)，易導(dǎo)致橋梁傾覆，影響橋梁的使用，并對(duì)車輛與行人帶來(lái)較大的安全隱患。為了提升橋梁的安全性，防止出現(xiàn)傾覆問題，應(yīng)予以進(jìn)行加固處理。

本次獨(dú)柱墩橋梁抗傾覆維修處治具體思路是：原設(shè)計(jì)所采用的獨(dú)柱墩均無(wú)蓋梁，為節(jié)省空間方便施工以及減少對(duì)周邊環(huán)境的干擾，在原獨(dú)柱墩墩頂增設(shè)蓋梁，在原支座兩側(cè)各增加一個(gè)盆式橡膠支座，將單點(diǎn)支撐調(diào)整為橫向三點(diǎn)支撐，達(dá)到提高橫向抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)的目的。

2 施工流程

本橋1#～3#墩釋放獨(dú)柱墩，采取橫橋向增加鋼懸臂并增設(shè)支座的方式進(jìn)行加固處理。增加鋼懸臂處理后墩柱頂橫向兩側(cè)各增設(shè)一個(gè)支座，新增支座與原有支座橫向間距均為140cm，新增支座采用填充聚氨酯調(diào)高調(diào)平盆式支座XHTG-1.5-SX。結(jié)合高速公路交通流量需求，加固施工具體步驟如下：

（1）搭設(shè)必要的施工支架。

（2）中橫梁底板粘貼鋼板。

（3）安裝梁底調(diào)平鋼板（暫不填充聚合物改性水泥砂漿）。

（4）在墩柱上進(jìn)行錨栓孔放樣并打孔（現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)梁底總支撐高度，以對(duì)支座墊石高度進(jìn)行修正），在工廠完成鋼結(jié)構(gòu)蓋梁半結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化加工，并焊接成半結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)蓋梁的施工要點(diǎn)和主要工藝流程為：獨(dú)柱墩安裝區(qū)域混凝土表面處理→鉆孔埋植錨栓→安裝鋼套箍→鋼結(jié)構(gòu)蓋梁工廠標(biāo)準(zhǔn)化加工并進(jìn)行表面涂裝（鋼混結(jié)合面不涂裝）→焊接鋼蓋梁半結(jié)構(gòu)成整體→配置結(jié)構(gòu)膠粘貼→加壓固定鋼結(jié)構(gòu)蓋梁，并緊固錨栓螺母完成安裝。

（5）植入錨栓，吊裝鋼結(jié)構(gòu)蓋梁半結(jié)構(gòu)就位，將鋼結(jié)構(gòu)蓋梁半結(jié)構(gòu)先用拼接螺栓連接，再將鋼蓋梁栓接連為一個(gè)整體，最后對(duì)鋼混結(jié)合面進(jìn)行壓力注膠。

（6）安裝支座（可在鋼蓋梁吊裝前先澆筑支座墊石）。

（7）采用扭矩扳手調(diào)節(jié)梁底調(diào)平鋼板螺母，確保調(diào)平鋼板與支座間預(yù)壓力不小于5kN，再用聚合物改性水泥砂漿填充梁底調(diào)平鋼板。

（8）增設(shè)支座脫空抗拉拔裝置

鋼構(gòu)件加工→混凝土表面基底處理→鉆孔→配置粘鋼膠→植埋錨栓螺桿→安裝黏貼鋼板→檢查靜置固化→安裝拉板→防腐處理→檢驗(yàn)。

（9）拆除支架，為了節(jié)約工期，部分互不干擾的步驟可同時(shí)、交叉工作面進(jìn)行。

3 安裝鋼套箍

3.1 施工工藝

（1）精確放樣、測(cè)量，對(duì)墩柱直徑進(jìn)行復(fù)核。

（2）清除墩頂安裝鋼套箍處混凝土保護(hù)層，露出新鮮混凝土，清除保護(hù)層厚度2cm，避免原墩柱混凝土和鋼筋受到擾動(dòng)。

（3）安裝鋼套箍。鋼套箍構(gòu)件必須進(jìn)行熱鍍鋅處理，鍍鋅厚度要求不小于65 微米，構(gòu)件安裝完成后, 被破壞的面層補(bǔ)刷防銹漆，并刷酚醛瓷漆面漆二度，涂裝要求漆膜厚度不小于150um。

3.2 植入錨栓

（1）標(biāo)定位置。檢查混凝土面完好，鋼筋探測(cè)儀測(cè)出植孔處混凝土內(nèi)的鋼筋位置，核對(duì)、標(biāo)記鋼筋位置，根據(jù)已經(jīng)標(biāo)定好的混凝土鉆孔位置，定出鋼套箍上的鉆孔位置。如遇鉆入錨栓位置有鋼筋，可以根據(jù)實(shí)際工程情況對(duì)鉆孔位置做適當(dāng)調(diào)整

（2）鉆孔。用氧割槍在鋼套箍面上打孔，鉆孔直徑可按照《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGTJ22-2008)附錄A 中表A.3.5 執(zhí)行?？椎纳疃仍斠娫O(shè)計(jì)文件。

（3）清表和清孔。鉆孔成批量后，清除孔內(nèi)和已經(jīng)鑿除保護(hù)層的混凝土表面灰塵：

（4）安裝鋼套箍。根據(jù)精確放樣、測(cè)量的結(jié)果，準(zhǔn)確安放鋼套箍。

（5）靜置固化。膠黏劑完全固化前，不得觸動(dòng)或振動(dòng)鋼套管，以免影響其粘結(jié)性能。

3.3 灌注結(jié)構(gòu)膠

（1）配置結(jié)構(gòu)膠。必須用優(yōu)質(zhì)A 級(jí)無(wú)溶劑型改性環(huán)氧類粘鋼結(jié)構(gòu)膠，施工時(shí)不得摻加任何溶劑。按照供應(yīng)商配比要求的比例配制結(jié)構(gòu)膠。將鋼套箍封邊膠及粘鋼灌注膠，用低速攪拌器，攪拌均勻，粘鋼灌注膠應(yīng)在封邊完成，且鋼套箍封邊膠達(dá)到完全固化有足夠強(qiáng)度后再進(jìn)行配制和使用。

（2）封邊。將注膠嘴粘貼在鋼套箍和混凝土表面的下緣間隙上，在鋼套箍上邊緣插入排氣管，然后用鋼套箍封邊結(jié)構(gòu)膠封閉鋼板邊緣（注膠嘴及排氣管以外的部分除外），完成封邊。

（3）灌注。用泵將粘鋼灌注膠從注膠嘴注入到鋼套箍和混凝土的空隙中，灌注工作持續(xù)到所有排氣管均有液體流出。要求灌漿之前先通氣試壓，以0.2～0.4Mpa 的壓力將粘鋼結(jié)構(gòu)膠從注膠嘴壓入，當(dāng)排氣孔出現(xiàn)漿液后停止加壓，以鋼套箍封邊結(jié)構(gòu)膠堵孔，再以較低壓力維持10 分鐘以上。灌注過程中，用橡膠錘敲打鋼套箍以檢查是否注滿。

（4）表面處理。經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)鋼套箍固化密實(shí)效果可靠后，去除所有注膠嘴和排氣管，打磨表面，以便和后續(xù)的剛懸臂一起進(jìn)行防腐涂裝。

3.4 安裝鋼懸臂

3.4.1 安裝鋼懸臂施工步驟

（1）檢查鋼套箍安裝質(zhì)量。

（2）制作鋼構(gòu)件。

（3）鋼構(gòu)件熱鍍鋅處理。

（4）焊接鋼板。

3.4.2 焊接

（1）焊接工藝及檢驗(yàn)方法應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)超聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)法》（SS/T 203-2007）等國(guó)家相關(guān)規(guī)定及現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

（2）構(gòu)件制作完成后，鋼結(jié)構(gòu)部分應(yīng)進(jìn)行預(yù)拼裝，確認(rèn)無(wú)誤后方可安裝。

（3）所有鋼構(gòu)件必須進(jìn)行熱鍍鋅處理。鍍鋅厚度要求不小于65 微米，構(gòu)件安裝完成后, 被破壞的面層補(bǔ)刷防銹漆，并刷酚醛瓷漆面漆二度。

3.5 新增支座安裝

3.5.1 安裝支座

在新增鋼結(jié)構(gòu)蓋梁運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝前，應(yīng)先完成支座上墊石的施工，再進(jìn)行梁底支座調(diào)平楔形塊的施工，最后完成新增支座的安裝。新增支座安裝過程中，要求支座上鋼板調(diào)平層灌膠密實(shí)，保證支座與梁體及鋼懸臂連接密實(shí)。

（1）支座墊石：支座墊石均由外圍鋼板內(nèi)C50 澆筑小石子混凝土構(gòu)成。墊石外圍鋼板及內(nèi)部小石子混凝土均可在新增鋼結(jié)構(gòu)蓋梁安裝之前完成施工。墊石高度尺寸需按照梁底橫坡與新增蓋梁頂面間距進(jìn)行確定，以使新增支座充分壓實(shí)。

（2）梁底楔形塊調(diào)平鋼板及支座的安裝：梁底支座調(diào)平鋼板通過M12 螺栓初步水平固定于中橫梁底板粘貼鋼板下表面，再將新增支座塞入梁底調(diào)平鋼板及支座墊石之間，并通過調(diào)節(jié)調(diào)平鋼板的M12 錨栓螺母進(jìn)行緊固，確保支座、梁底調(diào)平鋼板、支座墊石三者緊密貼合；

（3）根據(jù)支座位置，拼裝鋼懸臂前先在箱梁底標(biāo)出支座上鋼板螺栓孔位置，鉆孔，采用植筋法植入螺栓孔套筒（Φ105×200），為防止螺栓周圍鋼料銹蝕，螺栓孔及周圍涂上黃油。

（4）安放支座至設(shè)計(jì)位置，安裝上鋼板螺栓，根據(jù)梁體橫、縱坡度大小，調(diào)整各個(gè)螺栓高度以調(diào)平上鋼板，并擰緊固定；

（5）安裝下鋼板螺栓，并擰緊固定；

（6）在上鋼板四周支設(shè)鋼模，底面設(shè)一層4mm 厚橡膠防漏條，并用粘鋼調(diào)平膠灌注填充密墩頂與上鋼板之間的間隙；

（7）聚合物改性水泥砂漿灌注：將調(diào)平鋼板四周采用木?；蜾撃０暹M(jìn)行圍擋封閉，預(yù)留出排氣孔，從鋼板低端灌入聚合物改性水泥砂漿，并確保聚合物改性水泥砂漿灌注密實(shí)。

3.5.2 鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)

除銹方案：噴砂除去舊漆膜和底材銹蝕，直至露出干凈的鋼材，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面不得存在舊漆膜、銹、油污及雜質(zhì)。

涂裝方案：采用單層底漆涂裝，底漆為高摩爾比水性無(wú)機(jī)硅酸鋅（IC531）3 道（干膜總厚度100μm）。

3.6 支座病害處治

（1）支座鋼板銹蝕。針對(duì)支座墊板的銹蝕病害處治方法如下：①采用人工除銹方法將涂層銹蝕部位打磨干凈，除銹達(dá)St3.0 級(jí)；②將雜質(zhì)灰塵清理干凈；③補(bǔ)涂裝防腐涂層。

（2）支座更換。對(duì)于蘭圃互通D 匝道橋1#墩處支座采取頂升主梁，更換的方式進(jìn)行處治。支座更換采取整聯(lián)同步頂升進(jìn)行更換支座，頂升前應(yīng)核實(shí)頂升力的大小，頂升量不超過10mm，確保整個(gè)頂升過程的安全。

4 工程施工質(zhì)量保障措施

為了保證整個(gè)工程質(zhì)量符合要求，應(yīng)從以下幾個(gè)方面予以進(jìn)行質(zhì)量控制。

（1）做好前期準(zhǔn)備活動(dòng)。首先，根據(jù)工程具體情況，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)工程施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將初稿交由設(shè)計(jì)、施工、技術(shù)等多部門共同審核，根據(jù)審核結(jié)果予以進(jìn)行優(yōu)化，從而得到最終的施工方案。在得到施工方案后，應(yīng)詳細(xì)將向施工人員進(jìn)行講述，提升施工人員對(duì)方案的了解程度，為設(shè)計(jì)方案的有效落實(shí)奠定良好基礎(chǔ)。其次，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)、施工單位、設(shè)備、材料等予以檢查，確保所有因素均符合要求。

（2）人員控制。在項(xiàng)目經(jīng)理方面，應(yīng)選拔理論知識(shí)掌握較多，且實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)較為豐富的人員擔(dān)任，確保其可以有效對(duì)整個(gè)施工活動(dòng)予以管理，加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防。在基層施工人員方面，應(yīng)定期開展培訓(xùn)活動(dòng)，逐漸向他們傳授先進(jìn)的施工理論支持，提升他們的時(shí)間施工能力，以防止施工中出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。

（3）材料與設(shè)備控制。在材料方面，應(yīng)通過市場(chǎng)的深入調(diào)查，應(yīng)將價(jià)格、質(zhì)量等因素作為選擇標(biāo)準(zhǔn)，在保證材料成本較低的基礎(chǔ)上，采購(gòu)那些質(zhì)量較高，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的材料。確定出材料后，還要將材料所有信息詳細(xì)記錄下來(lái)，并妥善予以保管，為后續(xù)材料的使用提供支持。在設(shè)備方面，使用前應(yīng)予以仔細(xì)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障，并采取有效的方式處理，保證機(jī)械設(shè)備性能的良好性。同時(shí)，每次使用結(jié)束后，還要對(duì)機(jī)械進(jìn)行仔細(xì)處理，為下次使用奠定良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年，隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)交通運(yùn)輸需求的不斷增加，車輛超載運(yùn)輸頻繁，對(duì)獨(dú)柱墩橋梁的傷害極大，獨(dú)柱墩橋梁在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中優(yōu)缺點(diǎn)逐步被發(fā)現(xiàn)并重視起來(lái)。本文結(jié)合工程實(shí)例，通過福泉高速公路蘭圃互通D匝道橋抗傾覆加固處理的有效實(shí)踐，結(jié)果表明，加固施工工藝有效地提高了獨(dú)柱墩橋梁抗傾覆的安全性和可靠性，對(duì)于同類工程的加固處理具有一定借鑒意義。