对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱施工工法

李建成，张玉明

（安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

1 概 述

公路、铁路等桥梁的墩柱基础基本上都采用大直径桩基且都为独立桩基，因此对墩柱和桩基的偏位限制较严。在实际工程中，因施工处理不当、地质情况复杂、运行超载、长期老化等原因造成桥墩偏斜的现象经常出现。桥梁墩柱的偏位主要可以分为基础偏位和结构偏位两大类，其中基础偏位，特别是桩基础偏位较多，处理方法也日渐成熟，可根据实际情况综合采用基础托换、高压旋喷加固地基、顶推纠偏等方法进行处理[1]-[2]。而对于上部结构偏位而言，情况更为复杂，在纠偏的同时往往还需要进行支座更换。目前针对老旧桥墩结构支座更换，进行纠偏补强尚未形成统一的施工方法。因此，改良老旧桥墩柱纠偏，特别是支座更换施工方法具有显著的技术效益和社会效益。

本工法根据桥墩偏位尺度和结构破损等情况，采用墩底位置包箍浇筑混凝土增大截面、墩身上部采用钢板包箍的方式进行维修，同时顺桥向两侧各设置两根H型钢，供顶升换支座及安装辅助支座使用；施工时基于多点同步顶升控制系统，将千斤顶与两侧型钢架组成整体顶升系统，通过位移监控系统确保顶升准确、可靠。该工法具有技术可靠、质量可控、施工方便高效、节省工期等优点[8]。

2 工法特点

2.1 施工质量可控、整体性强

旧桥墩底位置采用钢包箍浇筑混凝土增大截面，混凝土浇筑前预先在旧桥墩壁内植筋，增强新老混凝土结合，提高墩柱的整体抗压能力；墩身上部进行裂缝封闭处理并采用钢板包箍，提高墩柱上部的抗弯能力，且施工工艺简单，操作方便，结构整体性强；采用PLC计算机控制多点同步顶升系统，实现力和位移的同步控制，从而实现可控的整体顶升，提高了施工效率和精度，保证了施工质量。

2.2 安全高效

旧桥墩身顺桥向两侧各设置2根H型钢，并在同侧H型钢之间焊接钢桁架形成对称型钢架，型钢架一方面与墩底增大截面内的混凝土共同形成型钢混凝土柱，另一方面可供顶升箱梁更换支座和墩顶处理使用；在对称型钢架的四根H型钢顶端各安装一个辅助支座，为箱梁在柱顶支座再次损坏时提供及时支撑，起到有效的安全储备；采用位移监控系统对整个提升过程进行实时动态监控，对测量数据进行及时评估，为顶升过程的控制提供依据，保证了提升的精度和施工的安全。

2.3 适用范围

本施工方法适用于公路、铁路等工程中在役桥梁墩柱的加固及支座更换安装施工。

3 工艺原理

墩身加固工艺原理：根据在役桥梁墩柱产生大尺度偏位的原因以及损坏程度，先对旧桥墩底进行横向钻孔植筋，墩身上部安装钢板包围，提高墩柱抗弯能力，并在墩身两侧安装型钢架；旧桥墩底设置钢包箍模板后浇筑混凝土，由此墩身下部形成型钢混凝土增大柱，不仅提高旧墩柱的整体受力能力及抗震能力，也大幅提升型钢架的稳定性。

墩顶支座更换工艺原理：采用PLC计算机控制多点同步顶升系统及位移监控系统，实现力和位移的同步控制，并根据分级顶升原则，采用先对更换支座墩顶升，后对相邻墩同步顶升施工；更换支座时，保证安装位置应与原支座一致，避免支座受压不均匀；柱顶支座再次损坏时，由安装在H型钢顶端的辅助支座提供及时支撑。

对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱底部结构横截面如图1所示，顶部结构横截面如图2所示。

对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱施工工艺流程如图3所示。

4.2 操作要点

4.2.1 墩身上部安装包钢板

①墩身上部结构采用灌注粘钢胶的施工工艺安装包钢板。

图1 对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱底部结构横截图

图2 对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱顶部结构横截图

图3 对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱施工工艺流程图

图4 墩身上部包钢板安装施工

②安装前，预先对粘贴区域混凝土表面进行凿毛处理，直至坚实的混凝土石外露，并形成平整的粗糙面。

③在钢板位置植锚栓。

④钢板现场配套打孔，现场实际放样进行钢板下料，按现场已植埋的螺杆相对间距，对所粘贴的钢板进行配套打孔；并对配套打孔的钢板进行预挂试安装，检验下一步粘贴工作的可操作性。

⑤钢板粘贴面用磨光砂轮机对钢板粘贴面进行除锈和粗糙处理，并在钢板内表面焊结多个支撑点，确保灌胶空间满足设计要求。

⑥钢板吊装完毕后，对钢板封边，封边的同时要预留排气孔，钢板上面预留注胶孔；检查各封边质量，达到规定强度以后，用注胶罐向钢板内注胶；注胶过程中，随时封闭已经出胶的排气孔（管），防止胶体外溢而浪费；达到凝固固化时间后，用敲击的方法判断粘结密实度，保证灌浆饱满度达到90%以上。

⑦包钢板外表面需按要求进行涂装防锈处理。现场施工如图4所示。

4.2.2 对称型钢架安装

①进行型钢架安装前，必须对承台表面进行全面的质量检查。

图5 型钢架表面处理施工

②对H型钢柱及钢构件进行检验，如图5所示，检验合格后方可继续下一步施工。

③单个型钢架由两根H型钢柱与钢桁架焊接而成。

④型钢架吊装前，根据设计图纸要求，在相应位置施工2cm高性能灌浆料调平层。

⑤型钢架采用汽车吊吊装，对位时防止碰撞承台顶部的钢筋及螺栓，下落要缓慢，当套上螺母预紧后方可收吊臂。

⑥吊装后对型钢架的纵线路放线和横线路方向斜率进行检查，并及时调整；安装检查合格后将其分别承台顶部限位钢筋、墩身上部包钢板焊接连接，如图6所示。

4.2.3 墩身底部钢抱箍安装

①型钢架经过验收后进行钢抱箍模板安装，安装前，先清洗墩底位置的残留杂物、砂浆、石子以及散漏的混凝土。

②钢抱箍由钢板卷制焊接而成，根据高度分次安装焊接；每批钢抱箍进场及使用必须进行预拼装、打磨、除锈。

③钢抱箍检验合格进场后进行安装固定。

4.2.4 原支座更换、安装

①先将原旧桥墩顶支座拆除，拆除后清除墩顶与梁底之间的砂石和垃圾物，为支座安装提供合理基础。

②采用吊车将支座提升到墩顶操作平台，安装支座。支座安装后进行调平处理。

③支座顶钢板与梁底预埋钢板进行焊接固定，支座底钢板周围用钢板焊接钢板与墩柱立面用锚栓固定。

图6 型钢架吊装、焊接施工

④回梁高度达到计算值后，停止回油，检查支座与下钢板之间、支座与上钢板之间、上钢板与梁板之间的密实情况，无误后，千斤顶持荷12h，然后全部千斤顶回油到零压力，最后取出千斤顶，检查新换支座安装质量及运行情况。

4.2.5 H型钢柱顶安装辅助支座

墩柱顶部支座更换完成后，在H型钢柱顶端安装辅助支座。辅助支座可选用四氟滑板支座，四氟板表面应设置贮油槽，支座四周设置防尘设施，如图7所示。

图7 H型钢柱顶辅助支座安装施工

5 材料及设备

5.1 材料

混凝土、钢筋、钢纤维、伸缩缝装置、支座、植筋胶等材料应符合相应的设计规范要求[1]-[7]。

5.2 设备

本工法采用的主要器具及设备见表1。

6 应用实例

6.1 五里墩立交桥维修消缺工程

五里墩立交桥位于长江西路、屯溪路、合作化路的汇合处。该立交桥分地上3层、地下1层，桥梁面积4万m2，道路累计全长9536.4m，其中桥长3888.44m，为双“Y”定向式加环型匝道的4层互通式立交。

现由于车辆荷载超过设计值，造成桥墩不平衡弯矩加大，伸缩缝处堵塞，桥梁伸缩功能丧失造成附加力，且支座老化失效，造成结构内力突然释放，对桥墩产生冲击作用，墩柱截面配筋率偏低等因素影响下，产生了一定程度的横向偏移和柱底部裂缝。采用“对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱施工工法”进行桥墩加固，与传统施工工法相比具有整体施工速度快、施工安全可靠、综合节约造价比例较高等优点，达到了设计预期的效果，取得了显著的经济、环保和社会效益。

机具设备表 表1

6.2 蚌埠市朝阳桥维修工程

蚌埠市朝阳路桥位于中市区与西市区的交界处，桥梁全长1977.68m，其中匝道桥为6×21m+6×21m（钢筋混凝土连续板），长252.84m。

随着桥梁使用年限的增加，不安全性也可能随之产生，因此对全桥的裂缝及墩柱支座进行修补、更换处理，修复过程中采用“对称型钢架及辅助支座组合加固旧桥墩柱施工工法”，与传统施工工法相比具有整体施工速度快、施工安全可靠、综合节约造价比例较高等优点，达到了设计预期的效果，取得了显著的经济、环保和社会效益。

7结 论

①本工法对旧桥墩身底部采用钢抱箍包裹混凝土，墩身上部仅采用外包钢板的方式完成旧桥墩的加固施工，其中钢抱箍在预制场统一模具集中预制、安装，避免了传统模板搭拆工序，有效提高施工效率；墩身上部安装包钢板，施工速度快，缩短施工工期，节约人工、设备费用，相比于传统墩身全截面全高程加固的方式亦可节约混凝土灌注量，降低施工成本。

②墩柱两侧安装的型钢架一方面可对墩底增大截面内的混凝土起到加筋作用，另一方面可供顶升箱梁更换支座和墩顶处理使用，避免支架搭设工序，降低施工成本的同时加快施工进度。

③对称型钢架的四根H型钢顶端各安装一个辅助支座，可在墩顶支座再次损坏时为桥体箱梁提供及时支撑，起到有效的安全储备，降低后期维修费用，亦可延长桥梁使用年限。

④本工法大型钢构件均采用预制场预制，现场只需简单的拼装、焊接施工，大幅减少场地的占用，避免道路交通的拥堵；同时所采用的施工注胶材料均无毒、无腐蚀、无污染，可免除对操作工人的身体危害和对环境的污染；工后桥墩稳定性高，未出现反射裂缝，且对交通运输造成的影响小。

[1]彭华，张新东，靳士栋，高亮.提速改造线路桥涵工程关键问题及其对策[J].桥梁建设，2004(2).

[2]张宏杰，夏禾，阎贵平.铁路钢板梁桥横向振动问题及加固方案的研究[A].中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集（下册）[C].1998.

[3]JTGD 62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[5]JT/T 327-2004，公路桥梁伸缩装置[S].北京：人民交通出版社，2004.