橋梁項目橋臺加固方案對比與施工技術研究

王旋

山西路橋第七工程有限公司 山西晉城 048000

隨著橋梁的長時間運營，很容易會出現各種各樣的橋梁質量病害問題，尤其是作為橋梁工程結構受力載體的橋臺，形成的主要病害包含為裂縫、腐蝕以及混凝土剝落等，所以就需要對橋梁項目質量病害情況進行調查研究，然后采用合理、可行的橋梁加固處治措施，有效解決橋梁質量病害，實施橋梁結構加固處理，進一步增強橋梁結構的安全性、穩定性以及耐久性，從而實現橋梁安全行車。縱觀橋梁項目橋臺加固處治實際情況，主要采用的橋臺加固措施是植筋、粘鋼等新型加固技術，主要特點是施工操作簡單、成本低、效果突出。現階段，鋼筋錨固施工技術已經比較成熟，在大部分橋梁結構中可以有效應用鋼筋錨固施工技術，通過粘合劑的使用能夠進一步增強鋼筋和原結構之間的緊密度，且對原結構造成的損傷比較小，實現橋梁項目橋臺加固的有效處理。文章以實際橋梁項目為例，首先對橋臺不同加固方案進行了對比分析，然后確定選擇植筋加固技術進行橋臺加固處理，同時研究了植筋加固技術的基本原理、特點以及施工工藝。此橋梁項目橋臺加固后實現了裂縫的有效填充，而且橋臺變形明顯減小，橋臺加固處理效果尤為突出，值得在類似項目中推廣使用。

1 項目背景

此橋梁項目始建于2011年，上部結構采用的是鋼混空心板梁（2×15m），下部橋墩采用的是漿砌片石重力式墩，而橋臺采用的是漿砌片石U型橋臺，墩臺設計的是擴大基礎。2019年經過有關質檢部門的檢測發現大橋右幅橋臺裂縫較為嚴重，檢測結果評定是四類危橋，具體病害如下：①0#臺的左、右、側墻均出現了開裂問題；其中左側墻裂縫的長度是5.1m，寬度是17.3mm，外傾是28.5mm。右側墻的裂縫長度是4.9m，寬度是21.8mm；②2#臺左側墻的裂縫長度是5.6m，寬度是23.9mm。考慮原橋的技術條件及狀況表現較好，所以通過研究確定對橋臺實施加固處理。

2 橋臺加固方案對比分析

通過對橋臺進行調查研究，制定了3種橋臺加固處理方案。第一種方案：選擇高壓灌注環氧砂漿方式修復橋臺側墻與前墻裂縫，同時側墻外部包裹鋼筋混凝土面板，而兩側墻之間設置鋼筋錨固。此外，前墻選擇“鋼筋管錨桿+鋼筋混凝土面板”相結合的加固處理方式。第二種方案：將橋臺搭板、側墻等進行拆除，然后以混凝土為材料重新澆筑側墻，而臺后以輕質填料進行填充處理，同時重新澆筑橋臺搭板與防撞墻等，以及更換支座[1]。第三種方案：將橋頭搭板與防撞墻進行拆除，然后吊下空心板，將0#與2#橋臺拆除，并重新進行澆筑，而臺后采用輕質填料進行回填處理。三種不同方案的優劣勢及處理效果詳見表1。

表1 三種不同方案的優劣勢及處理效果對比

經專家研討之后確定選擇第一種方案，即植筋加固技術。此項技術的要點是根據原橋臺結構具體尺寸設置合理數量、深度以及直徑的鉆孔，然后通過專用植筋膠具備的粘結性把鋼筋與原結構進行密切融合，以增強結構抗拉性能，以及增強新混凝土與舊混凝土界面的抗剪切力。從本質上分析，植筋加固是一種無膨脹性固定，不會對基材產生膨脹力，而且對邊距、間距無特殊要求，錨固的強度相對較大，承載力也比較高[2]。近些年來，隨著材料與技術研發的不斷發展，植筋技術已經開始在混凝土、天然石材以及空心材料等加固方面普遍使用，同時能夠結合加固對象具體狀況合理調整鋼筋類型、長度以及直徑等相關參數，施工流程較為簡單，效率與效果表現較好。

3 植筋加固技術原理及特點

3.1 植筋加固技術原理分析

此項目中確定采用的植筋加固施工技術，是近些年來發展與應用的一種新型鋼混結構錨固加固施工技術，其指的是結合原結構實際尺寸情況進行鉆孔（保證孔的數量、深度以及直徑滿足施工要求），然后合理選擇專用植筋膠，通過其具備的粘結性把鋼筋與原結構進行緊密結合，從而切實增強原結構的抗拉能力，以及新混凝土和舊混凝土界面的抗剪切力。

3.2 植筋加固技術的基本特點

從本質上分析，植筋加固是一種無膨脹性的固定方式，其中基材不會形成膨脹力，關于邊距與間距的要求不是很嚴格，但是錨固強度比較大，承載力性能突出。近些年來，隨著材料研究的不斷深入以及施工技術的快速發展，植筋技術已經能夠在混凝土、天然石材以及空心材料等加固方面有效應用。但是植筋加固施工技術實踐應用階段，必須結合加固對象具體狀況合理調整鋼筋型號、直徑以及長度等指標，以切實發揮出植筋加固效果。

4 施工技術

4.1 加固材料準備

此項目選擇的加固材料主要包含了混凝土、鋼材以及預應力鋼筋。其中混凝土性能與預應力鋼筋參數相關要求情況詳見表2所示。

表2 混凝土與預應力鋼筋參數要求

以植筋加固技術為例，其選擇的錨固化學劑類型基本包含了改性環氧膠粘劑、改姓乙烯基酯膠粘劑與改姓氨基甲酸酯膠粘劑。此項目選擇的錨固化學劑是改性環氧膠粘劑，但是必須保證其安全性指標滿足《公路橋梁加固設計規范》（JTG/TJ22-2008）A級膠具體規定要求[3]。

4.2 更換支座

此項目是通過薄型同步千斤頂把梁體進行整體式頂升，然后進行支座更換，同時按照支座數量配置相應數量的千斤頂。而在頂升施工階段，需要將頂升速度控制在1mm/min以內，以2mm為一步，實施分級頂升，所有千斤頂的高度之差必須≤0.5mm[4]。此外，必須認真、仔細觀察主梁撓度和應力實際變化情況，一旦出現了異常就要及時停止頂升。頂梁每頂升5mm至6mm就應臨時安裝一塊鋼板，此項目梁體頂升施工距離控制是10mm。

4.3 鉆孔與注漿

此項目中右幅橋臺一共設置了13個錨固孔，確定間隔距離是150mm。而錨固孔主要以取土沖擊鉆的方式鉆進，待鉆孔施工完成之后需要立即埋設鐵皮管與橫向預應力鋼筋，以免發生鉆孔堵塞現象。此項目中注漿參數具體控制情況如下：①注漿壓力保證處于0.5MPa至1.0MPa之間，選擇的水泥標號是42.5R，水灰比是1:1；②待注漿壓力符合設計終壓要求數值后，持續時間應≥10min，同時注漿量≥設計注漿量要求的80%，然后才能夠停止注漿[5]。此項目中注漿施工選擇的是“跳孔間隔”注漿模式，注漿順序是從外至里。

4.4 植筋

此項目中植筋鉆孔確定的間隔距離是80cm×80cm，一共劃分成四層布設，其中上兩層分別設置4個鉆孔，同時下面兩層分別設置3個鉆孔。待鉆孔施工完成之后選擇空壓機把孔內雜質等清理干凈。通過注射槍將植筋膠灌注在孔內，灌注施工順序是由低孔至高孔，一直灌注接近為鉆孔體積的2/3。然后把制作合格的鋼筋緩慢插入到孔內，而且必須保證能夠將整個孔洞充滿，同時在10min之內完成鋼筋位置的有效調整，保證滿足膠體養護條件后將其固化[6]。此外，在植筋完成之后必須按照規定要求實施現場抽測，若是存在不合格的植筋，則需要重新進行錨固。

4.5 澆筑面墻與張拉預應力鋼筋

在進行面墻澆筑施工之前，需要保證錨具墊塊與面墻鋼筋之間的牢固焊接。此項目中面墻澆筑選擇的材料是C30混凝土，澆筑施工應均勻、連續，而且采用合適的振搗棒進行密實振搗，待面墻強度≥設計規定要求數值的90%，而且凝固期超過了7d，然后就需要實施預應力鋼筋張拉。此項目中預應力鋼筋使用的是螺紋鋼（其直徑φ=32mm），其中張拉伸長量必須達到0.0035L（其中L代表的是鋼筋張拉長度）[7-8]。此外，預應力鋼筋需要通長進行布設，禁止以連接器的方式連長，而在張拉階段必須對張拉力與延伸量進行雙控，但是以張拉力為核心，張拉結束之后把螺母與墊板點進行牢固焊接，詳見圖1所示。

圖1 預應力鋼筋剖面圖

5 結語

本文以實際橋梁項目為例，對比分析了橋臺加固處理方案，然后重點研究了植筋加固技術，主要包含了加固材料準備、支座更換、鉆孔與注漿、植筋、澆筑面墻、預應力鋼筋張拉等。研究表明，此橋梁項目橋臺通過進行植筋加固處理之后，有效提升了承載力，且延長了橋梁的使用年限。