高速公路T型剛構墩柱加固方法淺析

【摘 要】 本文對T型剛構橋墩采用增大截面、植筋、施加豎向體外預應力的綜合加固方法進行了分析，在常規加固方法的基礎上，從加固方式、工藝原理、施工工藝流程、操作要點及質量控制方面進行了探討。

【關鍵詞】 墩柱加固

目前，我國公路、鐵路交通事業蒸蒸日上，不少高速公路已建成投入運營中。在上世紀70年代末至90年代初，我國修建的大跨梁式橋中，帶掛梁的預應力T型剛構橋是主要的橋型之一。由于各種原因，使用多年后橋梁出現的病害較多，相當一部分橋梁已到了不得不加固的程度。為了適應道路運輸載重量不斷發展的要求，需要對橋梁的混凝土開裂、剝落、衰變及鋼筋的銹蝕（管道灌漿不飽滿普遍存在）等問題較為嚴重的病害進行修復，需要大量的資金來維護或改建。通過加固橋梁，可以預防和避免橋梁的坍塌造成物資和人身的傷亡，橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，確保高速公路的安全運營。對于T型剛構橋墩的維修方法，在常規加固方法的基礎上，提出了增大截面、植筋、施加豎向體外預應力的綜合加固方法。具體如下：

一、加固方式

通過增大墩身截面，首先封閉墩頂及梁體裂縫，處理完后，在墩頂邊跨側加厚墩身截面，以提高墩柱自身的承載力。

采用植筋方法在墩柱鑿剪力槽，按照相關要求植筋，使新增結構與原墩柱有較好的連接成為一個整體。

同時對墩柱施加豎向體外預應力。對新做加厚界面施加豎向可更換體外預應力，利用豎向預應力偏心產生的彎矩，既可以減少恒載作用下橋墩的彎矩，又可以使梁體上緣受壓，減少梁上緣拉應力，增加梁體上緣承載力安全儲備。同時，施加可更換體外預應力，可方便拆除更換，不影響日后的維修加固。

本加固方式適用于現有鋼筋混凝土橋梁墩柱加固。通過增大截面、植筋連成整體、施加體外預應力，保證了結構的整體性和穩定性。

二、原理分析及施工工藝流程

通過增大截面、植筋連成整體、施加體外預應力的綜合加固方式，對橋梁墩柱有以下幾點作用：

1、利用豎向預應力偏心產生的彎矩，可以減少橋墩恒載下的固有彎矩；

2、由于橋墩與梁體固結，在橋墩邊跨側施加偏心豎向預應力后，可以使梁體上緣受壓，減少梁上緣拉應力，增加梁體上緣承載力安全儲備；

3、橋墩邊跨側施加偏心豎向預應力，使橋墩產生與恒載作用相反的轉角，可減少恒載作用下牛腿的撓度；

4、施加可更換體外預應力，可方便拆除更換，不影響日后的維修加固。

具體施工工藝流程為：

開挖墩柱位置填土→搭設腳手架→墩柱鑿毛，鑿剪力槽、開工作孔→砼表面清理→橋墩、墩頂附近梁體裂縫封閉→1#塊梁底開體外預應力穿束孔及體外預應力管安裝→橋墩、1#塊植筋、布筋、鋼筋安裝→新舊砼接觸處涂刷界面劑→澆筑無收縮C40砼→張拉體外預應力→注漿。

三、操作要點

1、土方開挖采用人工配合挖掘機開挖，開挖前必須先人工開槽探管，確認沒有管線，才能采用挖掘機開挖。

2、開挖到距離承臺10cm采用人工開挖剩余土方，避免挖掘機碰撞承臺。

3、腳手架搭設方案：

腳手架采用門式架搭設，門式架采用1200*1830門式架，并適當搭配1200*500門式架，門式架每層安裝上下鋼梯并安裝鋼腳手板，作為施工平臺。每層門式架必須用鋼管做抱柱件與墩柱連接（如圖1所示）。

4、開工作孔：

根據設計要求，為加固維修需要及箱梁內檢測需要，全橋共計需開工作孔16個。工作孔需從梁底板向上使用機具施工，難度較大。建議將工作窗口開至梁底板最薄處。窗口尺寸80×100cm。首先施工加固維修所需工作孔，再施工箱梁內檢測所需孔洞。根據現場勘查，為加固維修需要所開4處（8個）工作窗口，有2處位于地面交通車輛掉頭處，另外2處位于綠化帶處。根據現場情況確保能搭設腳手架來確定開鑿工作窗口的準確位置。

5、墩柱鑿毛、鑿剪力槽：

首先根據設計要求在墩柱上放樣，標出剪力槽位置，然后用砂輪機切割剪力槽邊線，切割深度2cm，然后用電錘鑿剪力槽，直至鑿出22.5cm×2cm的剪力槽為止。待剪力槽鑿完后再對墩柱加厚砼一側其余表面全面積鑿毛。鑿毛完成，對砼表面全面清理，用高壓風槍吹干凈砼表面。

6、裂縫封閉：

對于需要封閉的裂縫，需對裂縫兩邊個2cm范圍內的砼用鋼絲刷或用電錘進行處理，清除砼表面碳化層，然后用壓縮空氣吹凈縫口浮塵，用工業丙酮清洗縫口后，刷上兩層裂縫封閉膠進行裂縫封閉。裂縫封閉膠應采用進口品牌優質改性環氧樹脂材料，其性能滿足《公路橋梁加固設計規范》JTG/TJ22-2008要求。

7、植筋：植筋錨固膠水應采用優質進口品牌A級膠水，其性能指標應滿足國家有關標準和規范的要求。

8、鉆孔：采用小直徑鉆頭并配合鋼筋探測儀探孔，確定無主筋后，換大直徑鉆頭成孔。孔深與錨筋埋設深度相同，孔徑比錨筋大2至4cm.孔位應順直。

9、清理鉆孔：先用鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹干凈孔內灰塵、并保持孔內干燥。

10、灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后，膠水即充滿孔洞。

11、插入鋼筋：鋼筋應清理干凈表面，清除銹蝕表面，用丙酮擦拭干凈，并予拭干。

12、在膠水干固之前，避免擾動錨固鋼筋和在孔位附近有水。

13、應避免在植筋附近焊接鋼筋，以免使膠水過度受熱，如必須焊接，則應采取降溫措施。

四、質量控制

保證工程質量的關鍵，在于健全各項工程質量檢查和驗收制度，并切實予以執行。向監理工程師填交質量驗收通知單前，應組織三級驗收。施工中，要嚴格按ISO9000：2000版質量管理體系要求運作，在思想、技術、經濟保證、材料及機械配合上采用一系列措施以保證質量目標的實施，加大現場管理力度，嚴把安全和文明施工關，確保工程的順利開展。

施工中，除嚴格執行上述標準外，尤其加強應現場專人專管，加強監管力度。實施全過程的監測，根據監測數據及時進行分析測算，以保證整個施工過程的順利實施。

五、結語

該工法相比于傳統的墩柱拆除重建方法，施工簡便，占用場地極小，整個實施過程只需要簡單的圍蔽即可，對周邊交通影響很小，而且不需投入更大的資金。同時通過簡單、實用而又有效的方法，解決了不用拆除重建又能達到設計的要求的目的，還大大節約了工期和成本。對于目前經濟迅猛發展的都市，交通量日益變大，橋梁受破壞的現象非常突出，該施工技術可以為以后的同類施工提供很好的參考

參考文獻

[1] 公路橋梁加固施工技術規范（JTG/T J23-2008）