鋼筋混凝土套箍法在加固橋梁樁柱中的應(yīng)用

魏平

鋼筋混凝土套箍法在加固橋梁樁柱中的應(yīng)用

魏平

鋼筋混凝土套箍法加固舊橋下部樁柱，可以提高舊橋承載能力，有效延長(zhǎng)橋梁使用壽命。本文結(jié)合南水北調(diào)大橋等工程實(shí)例，敘述了鋼筋混凝土套箍法的設(shè)計(jì)方案等內(nèi)容。

一、外包混凝土的套箍加固應(yīng)用

1.應(yīng)用工程概況

在內(nèi)鄉(xiāng)至鄧州高速公路項(xiàng)目中，跨越南水北調(diào)干渠大橋進(jìn)行了樁柱加固。該橋橋型布置為：3×25+ （75+120+75）+3×25m，橋梁全長(zhǎng)426.56m。由于大橋先于南水北調(diào)干渠施工，待南水北調(diào)干渠開(kāi)挖后，露出的基樁表現(xiàn)出部分露筋、混凝土不密實(shí)、基樁偏心等問(wèn)題，本設(shè)計(jì)通過(guò)外包鋼筋混凝土的方法對(duì)大橋外露基樁進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)和外觀處理，從而提高結(jié)構(gòu)的耐久性，進(jìn)一步保證了結(jié)構(gòu)的安全。

2.橋梁主要缺陷及采取的措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，南水北調(diào)干渠開(kāi)挖后，大橋外露的基樁主要有以下幾類(lèi)問(wèn)題：

（1）部分基樁偏心

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)緯儀架設(shè)在基樁縱橫軸線上進(jìn)行檢測(cè)，得到立柱水平垂直投影偏差值有60～190mm：

采取措施：根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)立柱進(jìn)行鋼筋混凝土套箍法處理，將有偏差的橋墩外包15～20cm厚的鋼筋混凝土，外觀處理后立柱表面平整度及垂直度要控制在規(guī)范允許值范圍內(nèi)。

（2）混凝土不密實(shí)

采取措施：清理基樁表面，去除基樁混凝土表面雜質(zhì)，徹底鑿除樁周的松弱等不良混凝土及雜物，并將新舊混凝土接觸面粗糙化。

（3）基樁露筋

采取措施：對(duì)暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業(yè)時(shí)禁止敲打除銹，宜用鋼刷清除表面銹跡，若表面嚴(yán)重凸凹不平，可采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿或水泥基灌漿材料進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）混凝土塌孔鼓包

采取措施：鑿除鼓包至基樁的設(shè)計(jì)尺寸，并將新舊混凝土接觸面粗糙化。

3.加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）加固基本方法：

將露出地面的基樁，外觀缺陷鑿除處理后，植筋、外掛鋼筋網(wǎng)，架立模板，外包一圈15cm或20cm厚的混凝土，從而對(duì)原有基樁進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)于有偏心的基樁，可通過(guò)在樁徑的不同方向包裹不同層厚的混凝土層的方法來(lái)修正偏心。

（2）基樁加固主要施工步驟

南水北調(diào)大橋樁柱加固主要施工步驟如下：

①缺陷鑿除：在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，清理基樁表面，去除基樁混凝土表面雜質(zhì)，徹底鑿除樁周的松弱等不良混凝土及雜物。并將新舊混凝土接觸面粗糙化，以增強(qiáng)新舊混凝土之間的粘合效果。鑿除后表面清理干凈。

②鋼筋及混凝土缺陷處理：對(duì)暴露在缺陷處的鋼筋，鑿除作業(yè)時(shí)禁止敲打除銹，宜用鋼刷清除表面銹跡。若表面嚴(yán)重凸凹不平，可采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿或水泥基灌漿材料進(jìn)行修補(bǔ)。

③樁周植筋，安裝樁周加強(qiáng)圈筋及豎向補(bǔ)強(qiáng)筋，掛D6冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)。橋墩樁周均勻植8～12根?12鋼筋，沿豎向按間距0.5m布置。用來(lái)固定加強(qiáng)圈筋和鋼筋網(wǎng)，圈筋沿豎向按間距0.25m布置。

④模板安裝：應(yīng)自下向上逐層安裝模板，逐層澆筑混凝土，每層模板高度一般為200cm，以不影響作業(yè)空間及混合料的搗實(shí)效果為宜。

⑤在基樁外模板內(nèi)澆筑C40自密實(shí)微膨脹混凝土，澆筑時(shí)注意振搗。

⑥拆模及養(yǎng)生：拆模時(shí)間一般為24小時(shí)?；炷拷K凝后應(yīng)立即開(kāi)始灑水養(yǎng)生，持續(xù)養(yǎng)生不宜小于7天。

二、外包鋼板的套箍加固應(yīng)用

1.應(yīng)用工程概況

連霍洛陽(yáng)至三門(mén)峽段高速公路K46+620處的義昌大橋建成于2001年，上部為5孔40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，下部橋墩為雙柱式、橋臺(tái)為肋板式，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。全長(zhǎng)208.04m。

因運(yùn)輸危險(xiǎn)品的車(chē)輛爆炸造成左幅第2、3孔橋T梁垮塌墜落，2號(hào)橋墩從立柱底部挫斷，右幅橋受損。對(duì)受損的第1、3號(hào)橋墩立柱我們采用外包鋼板的套箍方法進(jìn)行加固。

2. 橋梁主要缺陷

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，在橋墩立柱底部出現(xiàn)環(huán)向裂縫長(zhǎng)3.07m，寬0.25mm。立柱頂端有斜45度裂縫2道，主裂縫長(zhǎng)2.7m，寬5mm；次裂縫長(zhǎng)1.0m，寬1.2mm。另外，立柱還有部分混凝土破損及刮蹭等病害。

3.橋梁加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

義昌大橋樁柱加固主要實(shí)施步驟如下：

（1）清洗立柱混凝土表面雜質(zhì)及縫內(nèi)雜質(zhì)，采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液封閉裂縫，現(xiàn)場(chǎng)需對(duì)每一條裂紋進(jìn)行封閉處理。裂縫寬度≥0.15mm的裂縫采用壓漿法進(jìn)行修補(bǔ)，裂縫寬度＜0.15mm的裂縫采用封閉法進(jìn)行修補(bǔ)。

（2）清理樁柱表面，鑿去樁柱與鋼板結(jié)合面處不良混凝土，清除混凝土表面松散物、浮漿及油污等，直至完全露出堅(jiān)實(shí)基層。若表面嚴(yán)重凸凹不平，應(yīng)再用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）準(zhǔn)備墩柱外包鋼板施工。外包鋼板分節(jié)段，從下到上逐階段施工。

（4）基樁外包鋼板加固?；鶚锻獍摪宸譃樯舷聝晒?jié)段，上節(jié)段長(zhǎng)1m延伸到墩柱，先做成半圓形再焊接成整體，兩鋼板采用坡口焊。下節(jié)段外包基樁，在樁頂系梁出斷開(kāi)延伸至系梁兩側(cè)。外包鋼板與系梁之間采用錨栓連接。上下兩節(jié)段之間采用坡口焊接。

（5）安裝墩柱外包加固鋼板。在第一節(jié)墩柱頂部位置，植入?16鋼筋。安裝第一節(jié)外包鋼板，同時(shí)將該位置的?16鋼筋與鋼板焊接固定。外包鋼板先做成半圓形再焊接成整體,兩鋼板采用坡口焊。在第二節(jié)墩柱頂部位置植?16鋼筋，同第一節(jié)方式安裝第二節(jié)鋼板。最后將上下兩節(jié)鋼板焊接成整體。兩節(jié)鋼板之間采用坡口焊。重復(fù)上述步驟施工其余節(jié)段直至頂節(jié)段。頂節(jié)段鋼板施工前，需對(duì)蓋梁進(jìn)行植筋。

（6）對(duì)頂節(jié)鋼筋位置，外包粘貼3mm厚防護(hù)鋼板，且需張貼密實(shí)。外包防護(hù)鋼板下端與加固鋼板周圈圍焊。

（7）在基樁外包鋼板內(nèi)及墩柱外包鋼板內(nèi)灌注C30自密實(shí)混凝土?；炷凉嘧⒉捎帽盟晚斏凉补喾?。在鋼管接近地面的適當(dāng)位置安裝一個(gè)帶閘門(mén)的進(jìn)料支管直接與泵車(chē)的輸送管相連，由泵車(chē)將混凝土連續(xù)不斷地自下而上灌入鋼管。灌注前，需在頂節(jié)預(yù)留直徑20mm排氣孔。

（8）對(duì)外包鋼板進(jìn)行防護(hù)涂裝。外包鋼板外側(cè)涂裝環(huán)氧富鋅底漆一層，長(zhǎng)效耐候面漆一層，最后涂裝水泥基漿涂料以保證與混凝土立柱顏色一致。

三、套箍法加固樁柱混凝土材料的選擇

為保證新老混凝土之間能更好地結(jié)合，加固所用混凝土采用自密實(shí)混凝土。混凝土材料的選擇注意以下幾點(diǎn)：

1.水泥宜選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》GB175的規(guī)定。

2.粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配或2個(gè)及以上單粒徑級(jí)配搭配使用，粗骨料的最大公稱(chēng)粒徑不宜大于16mm。粗骨料的針片狀顆粒含量、含泥量及泥塊含量，其他性能及試驗(yàn)方法應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52中的相關(guān)規(guī)定。

3.輕粗骨料宜采用連續(xù)級(jí)配，性能指標(biāo)應(yīng)符合表1的要求，其它性能及試驗(yàn)方法應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《輕集料及其試驗(yàn)方法第1部分：輕集料》GB/TI7431.1和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51中的相關(guān)規(guī)定。

項(xiàng)目　密度等級(jí)　最大粒徑　粒型系數(shù)　24h吸水率指標(biāo)　≥700　≤16mm　≤2.0　10%

4.細(xì)骨料宜選用級(jí)配Ⅱ區(qū)的中砂，天然砂的含泥量、泥塊含量應(yīng)符合表2的要求；

表1　輕粗骨料的性能指標(biāo)

5.外加劑宜選用高效能減水劑或高效減水劑。外加劑性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB8076和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119中的相關(guān)規(guī)定。

6.摻用膨脹劑時(shí)，其性能應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土膨脹劑》GB23439中的相關(guān)規(guī)定。

四、結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土套箍法加固橋梁下部結(jié)構(gòu)技術(shù)是一項(xiàng)解決下部結(jié)構(gòu)病害的有效方法。該方法加固效果顯著，使結(jié)構(gòu)具有更大的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外觀無(wú)破壞，保持了原有外形；與粘貼技術(shù)相比較，套箍層與原結(jié)構(gòu)結(jié)合性能更好，無(wú)耐久性隱患，承載力提高幅度更大，且施工簡(jiǎn)便，不需專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍。在橋梁加固工程中得到了廣泛應(yīng)用。

（作者單位：河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司）