李建成，張玉明

（安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 概 述

公路、鐵路等橋梁的墩柱基礎(chǔ)基本上都采用大直徑樁基且都為獨立樁基，因此對墩柱和樁基的偏位限制較嚴(yán)。在實際工程中，因施工處理不當(dāng)、地質(zhì)情況復(fù)雜、運行超載、長期老化等原因造成橋墩偏斜的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。橋梁墩柱的偏位主要可以分為基礎(chǔ)偏位和結(jié)構(gòu)偏位兩大類，其中基礎(chǔ)偏位，特別是樁基礎(chǔ)偏位較多，處理方法也日漸成熟，可根據(jù)實際情況綜合采用基礎(chǔ)托換、高壓旋噴加固地基、頂推糾偏等方法進(jìn)行處理[1]-[2]。而對于上部結(jié)構(gòu)偏位而言，情況更為復(fù)雜，在糾偏的同時往往還需要進(jìn)行支座更換。目前針對老舊橋墩結(jié)構(gòu)支座更換，進(jìn)行糾偏補強尚未形成統(tǒng)一的施工方法。因此，改良老舊橋墩柱糾偏，特別是支座更換施工方法具有顯著的技術(shù)效益和社會效益。

本工法根據(jù)橋墩偏位尺度和結(jié)構(gòu)破損等情況，采用墩底位置包箍澆筑混凝土增大截面、墩身上部采用鋼板包箍的方式進(jìn)行維修，同時順橋向兩側(cè)各設(shè)置兩根H型鋼，供頂升換支座及安裝輔助支座使用；施工時基于多點同步頂升控制系統(tǒng)，將千斤頂與兩側(cè)型鋼架組成整體頂升系統(tǒng)，通過位移監(jiān)控系統(tǒng)確保頂升準(zhǔn)確、可靠。該工法具有技術(shù)可靠、質(zhì)量可控、施工方便高效、節(jié)省工期等優(yōu)點[8]。

2 工法特點

2.1 施工質(zhì)量可控、整體性強

舊橋墩底位置采用鋼包箍澆筑混凝土增大截面，混凝土澆筑前預(yù)先在舊橋墩壁內(nèi)植筋，增強新老混凝土結(jié)合，提高墩柱的整體抗壓能力；墩身上部進(jìn)行裂縫封閉處理并采用鋼板包箍，提高墩柱上部的抗彎能力，且施工工藝簡單，操作方便，結(jié)構(gòu)整體性強；采用PLC計算機控制多點同步頂升系統(tǒng)，實現(xiàn)力和位移的同步控制，從而實現(xiàn)可控的整體頂升，提高了施工效率和精度，保證了施工質(zhì)量。

2.2 安全高效

舊橋墩身順橋向兩側(cè)各設(shè)置2根H型鋼，并在同側(cè)H型鋼之間焊接鋼桁架形成對稱型鋼架，型鋼架一方面與墩底增大截面內(nèi)的混凝土共同形成型鋼混凝土柱，另一方面可供頂升箱梁更換支座和墩頂處理使用；在對稱型鋼架的四根H型鋼頂端各安裝一個輔助支座，為箱梁在柱頂支座再次損壞時提供及時支撐，起到有效的安全儲備；采用位移監(jiān)控系統(tǒng)對整個提升過程進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行及時評估，為頂升過程的控制提供依據(jù)，保證了提升的精度和施工的安全。

2.3 適用范圍

本施工方法適用于公路、鐵路等工程中在役橋梁墩柱的加固及支座更換安裝施工。

3 工藝原理

墩身加固工藝原理：根據(jù)在役橋梁墩柱產(chǎn)生大尺度偏位的原因以及損壞程度，先對舊橋墩底進(jìn)行橫向鉆孔植筋，墩身上部安裝鋼板包圍，提高墩柱抗彎能力，并在墩身兩側(cè)安裝型鋼架；舊橋墩底設(shè)置鋼包箍模板后澆筑混凝土，由此墩身下部形成型鋼混凝土增大柱，不僅提高舊墩柱的整體受力能力及抗震能力，也大幅提升型鋼架的穩(wěn)定性。

墩頂支座更換工藝原理：采用PLC計算機控制多點同步頂升系統(tǒng)及位移監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)力和位移的同步控制，并根據(jù)分級頂升原則，采用先對更換支座墩頂升，后對相鄰墩同步頂升施工；更換支座時，保證安裝位置應(yīng)與原支座一致，避免支座受壓不均勻；柱頂支座再次損壞時，由安裝在H型鋼頂端的輔助支座提供及時支撐。

對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱底部結(jié)構(gòu)橫截面如圖1所示，頂部結(jié)構(gòu)橫截面如圖2所示。

對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱施工工藝流程如圖3所示。

4.2 操作要點

4.2.1 墩身上部安裝包鋼板

①墩身上部結(jié)構(gòu)采用灌注粘鋼膠的施工工藝安裝包鋼板。

圖1 對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱底部結(jié)構(gòu)橫截圖

圖2 對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱頂部結(jié)構(gòu)橫截圖

圖3 對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱施工工藝流程圖

圖4 墩身上部包鋼板安裝施工

②安裝前，預(yù)先對粘貼區(qū)域混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，直至堅實的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面。

③在鋼板位置植錨栓。

④鋼板現(xiàn)場配套打孔，現(xiàn)場實際放樣進(jìn)行鋼板下料，按現(xiàn)場已植埋的螺桿相對間距，對所粘貼的鋼板進(jìn)行配套打孔；并對配套打孔的鋼板進(jìn)行預(yù)掛試安裝，檢驗下一步粘貼工作的可操作性。

⑤鋼板粘貼面用磨光砂輪機對鋼板粘貼面進(jìn)行除銹和粗糙處理，并在鋼板內(nèi)表面焊結(jié)多個支撐點，確保灌膠空間滿足設(shè)計要求。

⑥鋼板吊裝完畢后，對鋼板封邊，封邊的同時要預(yù)留排氣孔，鋼板上面預(yù)留注膠孔；檢查各封邊質(zhì)量，達(dá)到規(guī)定強度以后，用注膠罐向鋼板內(nèi)注膠；注膠過程中，隨時封閉已經(jīng)出膠的排氣孔（管），防止膠體外溢而浪費；達(dá)到凝固固化時間后，用敲擊的方法判斷粘結(jié)密實度，保證灌漿飽滿度達(dá)到90%以上。

⑦包鋼板外表面需按要求進(jìn)行涂裝防銹處理?，F(xiàn)場施工如圖4所示。

4.2.2 對稱型鋼架安裝

①進(jìn)行型鋼架安裝前，必須對承臺表面進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查。

圖5 型鋼架表面處理施工

②對H型鋼柱及鋼構(gòu)件進(jìn)行檢驗，如圖5所示，檢驗合格后方可繼續(xù)下一步施工。

③單個型鋼架由兩根H型鋼柱與鋼桁架焊接而成。

④型鋼架吊裝前，根據(jù)設(shè)計圖紙要求，在相應(yīng)位置施工2cm高性能灌漿料調(diào)平層。

⑤型鋼架采用汽車吊吊裝，對位時防止碰撞承臺頂部的鋼筋及螺栓，下落要緩慢，當(dāng)套上螺母預(yù)緊后方可收吊臂。

⑥吊裝后對型鋼架的縱線路放線和橫線路方向斜率進(jìn)行檢查，并及時調(diào)整；安裝檢查合格后將其分別承臺頂部限位鋼筋、墩身上部包鋼板焊接連接，如圖6所示。

4.2.3 墩身底部鋼抱箍安裝

①型鋼架經(jīng)過驗收后進(jìn)行鋼抱箍模板安裝，安裝前，先清洗墩底位置的殘留雜物、砂漿、石子以及散漏的混凝土。

②鋼抱箍由鋼板卷制焊接而成，根據(jù)高度分次安裝焊接；每批鋼抱箍進(jìn)場及使用必須進(jìn)行預(yù)拼裝、打磨、除銹。

③鋼抱箍檢驗合格進(jìn)場后進(jìn)行安裝固定。

4.2.4 原支座更換、安裝

①先將原舊橋墩頂支座拆除，拆除后清除墩頂與梁底之間的砂石和垃圾物，為支座安裝提供合理基礎(chǔ)。

②采用吊車將支座提升到墩頂操作平臺，安裝支座。支座安裝后進(jìn)行調(diào)平處理。

③支座頂鋼板與梁底預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接固定，支座底鋼板周圍用鋼板焊接鋼板與墩柱立面用錨栓固定。

圖6 型鋼架吊裝、焊接施工

④回梁高度達(dá)到計算值后，停止回油，檢查支座與下鋼板之間、支座與上鋼板之間、上鋼板與梁板之間的密實情況，無誤后，千斤頂持荷12h，然后全部千斤頂回油到零壓力，最后取出千斤頂，檢查新?lián)Q支座安裝質(zhì)量及運行情況。

4.2.5 H型鋼柱頂安裝輔助支座

墩柱頂部支座更換完成后，在H型鋼柱頂端安裝輔助支座。輔助支座可選用四氟滑板支座，四氟板表面應(yīng)設(shè)置貯油槽，支座四周設(shè)置防塵設(shè)施，如圖7所示。

圖7 H型鋼柱頂輔助支座安裝施工

5 材料及設(shè)備

5.1 材料

混凝土、鋼筋、鋼纖維、伸縮縫裝置、支座、植筋膠等材料應(yīng)符合相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范要求[1]-[7]。

5.2 設(shè)備

本工法采用的主要器具及設(shè)備見表1。

6 應(yīng)用實例

6.1 五里墩立交橋維修消缺工程

五里墩立交橋位于長江西路、屯溪路、合作化路的匯合處。該立交橋分地上3層、地下1層，橋梁面積4萬m2，道路累計全長9536.4m，其中橋長3888.44m，為雙“Y”定向式加環(huán)型匝道的4層互通式立交。

現(xiàn)由于車輛荷載超過設(shè)計值，造成橋墩不平衡彎矩加大，伸縮縫處堵塞，橋梁伸縮功能喪失造成附加力，且支座老化失效，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力突然釋放，對橋墩產(chǎn)生沖擊作用，墩柱截面配筋率偏低等因素影響下，產(chǎn)生了一定程度的橫向偏移和柱底部裂縫。采用“對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱施工工法”進(jìn)行橋墩加固，與傳統(tǒng)施工工法相比具有整體施工速度快、施工安全可靠、綜合節(jié)約造價比例較高等優(yōu)點，達(dá)到了設(shè)計預(yù)期的效果，取得了顯著的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益。

機具設(shè)備表 表1

6.2 蚌埠市朝陽橋維修工程

蚌埠市朝陽路橋位于中市區(qū)與西市區(qū)的交界處，橋梁全長1977.68m，其中匝道橋為6×21m+6×21m（鋼筋混凝土連續(xù)板），長252.84m。

隨著橋梁使用年限的增加，不安全性也可能隨之產(chǎn)生，因此對全橋的裂縫及墩柱支座進(jìn)行修補、更換處理，修復(fù)過程中采用“對稱型鋼架及輔助支座組合加固舊橋墩柱施工工法”，與傳統(tǒng)施工工法相比具有整體施工速度快、施工安全可靠、綜合節(jié)約造價比例較高等優(yōu)點，達(dá)到了設(shè)計預(yù)期的效果，取得了顯著的經(jīng)濟、環(huán)保和社會效益。

7結(jié) 論

①本工法對舊橋墩身底部采用鋼抱箍包裹混凝土，墩身上部僅采用外包鋼板的方式完成舊橋墩的加固施工，其中鋼抱箍在預(yù)制場統(tǒng)一模具集中預(yù)制、安裝，避免了傳統(tǒng)模板搭拆工序，有效提高施工效率；墩身上部安裝包鋼板，施工速度快，縮短施工工期，節(jié)約人工、設(shè)備費用，相比于傳統(tǒng)墩身全截面全高程加固的方式亦可節(jié)約混凝土灌注量，降低施工成本。

②墩柱兩側(cè)安裝的型鋼架一方面可對墩底增大截面內(nèi)的混凝土起到加筋作用，另一方面可供頂升箱梁更換支座和墩頂處理使用，避免支架搭設(shè)工序，降低施工成本的同時加快施工進(jìn)度。

③對稱型鋼架的四根H型鋼頂端各安裝一個輔助支座，可在墩頂支座再次損壞時為橋體箱梁提供及時支撐，起到有效的安全儲備，降低后期維修費用，亦可延長橋梁使用年限。

④本工法大型鋼構(gòu)件均采用預(yù)制場預(yù)制，現(xiàn)場只需簡單的拼裝、焊接施工，大幅減少場地的占用，避免道路交通的擁堵；同時所采用的施工注膠材料均無毒、無腐蝕、無污染，可免除對操作工人的身體危害和對環(huán)境的污染；工后橋墩穩(wěn)定性高，未出現(xiàn)反射裂縫，且對交通運輸造成的影響小。

[1]彭華，張新東，靳士棟，高亮.提速改造線路橋涵工程關(guān)鍵問題及其對策[J].橋梁建設(shè)，2004(2).

[2]張宏杰，夏禾，閻貴平.鐵路鋼板梁橋橫向振動問題及加固方案的研究[A].中國土木工程學(xué)會橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會第十三屆年會論文集（下冊）[C].1998.

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[4]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.

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