獨柱墩橋梁抗傾覆加固施工技術——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

獨柱墩橋梁是現代公路橋梁工程的重要組成部分，橋梁的運營狀態好壞，直接關系到整個公路橋梁的使用。獨柱墩類型橋梁被廣泛應用于高速公路匝道橋建設，其結構特殊優缺點明顯，對車輛的載重和平衡性要求較高。因此，科學分析獨柱墩橋梁病害，精細設計獨柱墩橋梁加固流程，進一步增強獨柱墩橋梁的抗傾覆性能，成為高速公路橋梁養護的重要議題。

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K2086+844；全長86m；橋跨組合4×20m；橋寬組合2×0.5+1×7.0m；橋面凈寬7m。該橋設計荷載：汽車-超20級。本橋位于半徑196.75 米圓曲線段內。上部結構：主橋結構 (材料)為鋼筋混凝土；主橋結構(結構類型)為連續現澆空心板梁；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。下部結構：橋臺采用扶壁式臺；橋墩采用實心單柱式墩。

通過對該橋梁進行分析可以發現，其抗傾覆性能較差，低于相關標準的要求，當受外界較高荷載的沖擊時，易導致橋梁傾覆，影響橋梁的使用，并對車輛與行人帶來較大的安全隱患。為了提升橋梁的安全性，防止出現傾覆問題，應予以進行加固處理。

本次獨柱墩橋梁抗傾覆維修處治具體思路是：原設計所采用的獨柱墩均無蓋梁，為節省空間方便施工以及減少對周邊環境的干擾，在原獨柱墩墩頂增設蓋梁，在原支座兩側各增加一個盆式橡膠支座，將單點支撐調整為橫向三點支撐，達到提高橫向抗傾覆穩定性系數的目的。

2 施工流程

本橋1#～3#墩釋放獨柱墩，采取橫橋向增加鋼懸臂并增設支座的方式進行加固處理。增加鋼懸臂處理后墩柱頂橫向兩側各增設一個支座，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高調平盆式支座XHTG-1.5-SX。結合高速公路交通流量需求，加固施工具體步驟如下：

（1）搭設必要的施工支架。

（2）中橫梁底板粘貼鋼板。

（3）安裝梁底調平鋼板（暫不填充聚合物改性水泥砂漿）。

（4）在墩柱上進行錨栓孔放樣并打孔（現場核對梁底總支撐高度，以對支座墊石高度進行修正），在工廠完成鋼結構蓋梁半結構標準化加工，并焊接成半結構。

鋼結構蓋梁的施工要點和主要工藝流程為：獨柱墩安裝區域混凝土表面處理→鉆孔埋植錨栓→安裝鋼套箍→鋼結構蓋梁工廠標準化加工并進行表面涂裝（鋼混結合面不涂裝）→焊接鋼蓋梁半結構成整體→配置結構膠粘貼→加壓固定鋼結構蓋梁，并緊固錨栓螺母完成安裝。

（5）植入錨栓，吊裝鋼結構蓋梁半結構就位，將鋼結構蓋梁半結構先用拼接螺栓連接，再將鋼蓋梁栓接連為一個整體，最后對鋼混結合面進行壓力注膠。

（6）安裝支座（可在鋼蓋梁吊裝前先澆筑支座墊石）。

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

（8）增設支座脫空抗拉拔裝置

鋼構件加工→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。

（9）拆除支架，為了節約工期，部分互不干擾的步驟可同時、交叉工作面進行。

3 安裝鋼套箍

3.1 施工工藝

（1）精確放樣、測量，對墩柱直徑進行復核。

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

（3）安裝鋼套箍。鋼套箍構件必須進行熱鍍鋅處理，鍍鋅厚度要求不小于65 微米，構件安裝完成后, 被破壞的面層補刷防銹漆，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）標定位置。檢查混凝土面完好，鋼筋探測儀測出植孔處混凝土內的鋼筋位置，核對、標記鋼筋位置，根據已經標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，可以根據實際工程情況對鉆孔位置做適當調整

（2）鉆孔。用氧割槍在鋼套箍面上打孔，鉆孔直徑可按照《公路橋梁加固設計規范》（JTGTJ22-2008)附錄A 中表A.3.5 執行。孔的深度詳見設計文件。

（3）清表和清孔。鉆孔成批量后，清除孔內和已經鑿除保護層的混凝土表面灰塵：

（4）安裝鋼套箍。根據精確放樣、測量的結果，準確安放鋼套箍。

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

3.3 灌注結構膠

（1）配置結構膠。必須用優質A 級無溶劑型改性環氧類粘鋼結構膠，施工時不得摻加任何溶劑。按照供應商配比要求的比例配制結構膠。將鋼套箍封邊膠及粘鋼灌注膠，用低速攪拌器，攪拌均勻，粘鋼灌注膠應在封邊完成，且鋼套箍封邊膠達到完全固化有足夠強度后再進行配制和使用。

（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構膠封閉鋼板邊緣（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 的壓力將粘鋼結構膠從注膠嘴壓入，當排氣孔出現漿液后停止加壓，以鋼套箍封邊結構膠堵孔，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。經檢驗確認鋼套箍固化密實效果可靠后，去除所有注膠嘴和排氣管，打磨表面，以便和后續的剛懸臂一起進行防腐涂裝。

3.4 安裝鋼懸臂

3.4.1 安裝鋼懸臂施工步驟

（1）檢查鋼套箍安裝質量。

（2）制作鋼構件。

（3）鋼構件熱鍍鋅處理。

（4）焊接鋼板。

3.4.2 焊接

（1）焊接工藝及檢驗方法應符合《鋼結構超聲波探傷及質量分級法》（SS/T 203-2007）等國家相關規定及現行標準。

（2）構件制作完成后，鋼結構部分應進行預拼裝，確認無誤后方可安裝。

（3）所有鋼構件必須進行熱鍍鋅處理。鍍鋅厚度要求不小于65 微米，構件安裝完成后, 被破壞的面層補刷防銹漆，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

在新增鋼結構蓋梁運抵現場進行安裝前，應先完成支座上墊石的施工，再進行梁底支座調平楔形塊的施工，最后完成新增支座的安裝。新增支座安裝過程中，要求支座上鋼板調平層灌膠密實，保證支座與梁體及鋼懸臂連接密實。

（1）支座墊石：支座墊石均由外圍鋼板內C50 澆筑小石子混凝土構成。墊石外圍鋼板及內部小石子混凝土均可在新增鋼結構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行確定，以使新增支座充分壓實。

（2）梁底楔形塊調平鋼板及支座的安裝：梁底支座調平鋼板通過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平鋼板及支座墊石之間，并通過調節調平鋼板的M12 錨栓螺母進行緊固，確保支座、梁底調平鋼板、支座墊石三者緊密貼合；

（3）根據支座位置，拼裝鋼懸臂前先在箱梁底標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）安放支座至設計位置，安裝上鋼板螺栓，根據梁體橫、縱坡度大小，調整各個螺栓高度以調平上鋼板，并擰緊固定；

（5）安裝下鋼板螺栓，并擰緊固定；

（6）在上鋼板四周支設鋼模，底面設一層4mm 厚橡膠防漏條，并用粘鋼調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：將調平鋼板四周采用木模或鋼模板進行圍擋封閉，預留出排氣孔，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。

3.5.2 鋼結構的防護

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，結構或構件表面不得存在舊漆膜、銹、油污及雜質。

涂裝方案：采用單層底漆涂裝，底漆為高摩爾比水性無機硅酸鋅（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St3.0 級；②將雜質灰塵清理干凈；③補涂裝防腐涂層。

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

4 工程施工質量保障措施

為了保證整個工程質量符合要求，應從以下幾個方面予以進行質量控制。

（1）做好前期準備活動。首先，根據工程具體情況，結合相關標準要求，對工程施工方案進行設計，并將初稿交由設計、施工、技術等多部門共同審核，根據審核結果予以進行優化，從而得到最終的施工方案。在得到施工方案后，應詳細將向施工人員進行講述，提升施工人員對方案的了解程度，為設計方案的有效落實奠定良好基礎。其次，對現場、施工單位、設備、材料等予以檢查，確保所有因素均符合要求。

（2）人員控制。在項目經理方面，應選拔理論知識掌握較多，且實踐工作經驗較為豐富的人員擔任，確保其可以有效對整個施工活動予以管理，加強對各項質量風險的預防。在基層施工人員方面，應定期開展培訓活動，逐漸向他們傳授先進的施工理論支持，提升他們的時間施工能力，以防止施工中出現各種質量問題。

（3）材料與設備控制。在材料方面，應通過市場的深入調查，應將價格、質量等因素作為選擇標準，在保證材料成本較低的基礎上，采購那些質量較高，符合相關標準要求的材料。確定出材料后，還要將材料所有信息詳細記錄下來，并妥善予以保管，為后續材料的使用提供支持。在設備方面，使用前應予以仔細檢查，及時發現機械故障，并采取有效的方式處理，保證機械設備性能的良好性。同時，每次使用結束后，還要對機械進行仔細處理，為下次使用奠定良好基礎。

5 結語

近年，隨著社會發展對交通運輸需求的不斷增加，車輛超載運輸頻繁，對獨柱墩橋梁的傷害極大，獨柱墩橋梁在實際運營中優缺點逐步被發現并重視起來。本文結合工程實例，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踐，結果表明，加固施工工藝有效地提高了獨柱墩橋梁抗傾覆的安全性和可靠性，對于同類工程的加固處理具有一定借鑒意義。