钢筋混凝土套箍法在加固桥梁桩柱中的应用

魏平

钢筋混凝土套箍法在加固桥梁桩柱中的应用

魏平

钢筋混凝土套箍法加固旧桥下部桩柱，可以提高旧桥承载能力，有效延长桥梁使用寿命。本文结合南水北调大桥等工程实例，叙述了钢筋混凝土套箍法的设计方案等内容。

一、外包混凝土的套箍加固应用

1.应用工程概况

在内乡至邓州高速公路项目中，跨越南水北调干渠大桥进行了桩柱加固。该桥桥型布置为：3×25+ （75+120+75）+3×25m，桥梁全长426.56m。由于大桥先于南水北调干渠施工，待南水北调干渠开挖后，露出的基桩表现出部分露筋、混凝土不密实、基桩偏心等问题，本设计通过外包钢筋混凝土的方法对大桥外露基桩进行了补强和外观处理，从而提高结构的耐久性，进一步保证了结构的安全。

2.桥梁主要缺陷及采取的措施

根据现场调查，南水北调干渠开挖后，大桥外露的基桩主要有以下几类问题：

（1）部分基桩偏心

通过现场使用经纬仪架设在基桩纵横轴线上进行检测，得到立柱水平垂直投影偏差值有60～190mm：

采取措施：根据检测的结果，对立柱进行钢筋混凝土套箍法处理，将有偏差的桥墩外包15～20cm厚的钢筋混凝土，外观处理后立柱表面平整度及垂直度要控制在规范允许值范围内。

（2）混凝土不密实

采取措施：清理基桩表面，去除基桩混凝土表面杂质，彻底凿除桩周的松弱等不良混凝土及杂物，并将新旧混凝土接触面粗糙化。

（3）基桩露筋

采取措施：对暴露在缺陷处的钢筋，凿除作业时禁止敲打除锈，宜用钢刷清除表面锈迹，若表面严重凸凹不平，可采用环氧树脂砂浆或水泥基灌浆材料进行修补。

（4）混凝土塌孔鼓包

采取措施：凿除鼓包至基桩的设计尺寸，并将新旧混凝土接触面粗糙化。

3.加固设计要点

（1）加固基本方法：

将露出地面的基桩，外观缺陷凿除处理后，植筋、外挂钢筋网，架立模板，外包一圈15cm或20cm厚的混凝土，从而对原有基桩进行补强。对于有偏心的基桩，可通过在桩径的不同方向包裹不同层厚的混凝土层的方法来修正偏心。

（2）基桩加固主要施工步骤

南水北调大桥桩柱加固主要施工步骤如下：

①缺陷凿除：在确保结构安全的前提下，清理基桩表面，去除基桩混凝土表面杂质，彻底凿除桩周的松弱等不良混凝土及杂物。并将新旧混凝土接触面粗糙化，以增强新旧混凝土之间的粘合效果。凿除后表面清理干净。

②钢筋及混凝土缺陷处理：对暴露在缺陷处的钢筋，凿除作业时禁止敲打除锈，宜用钢刷清除表面锈迹。若表面严重凸凹不平，可采用环氧树脂砂浆或水泥基灌浆材料进行修补。

③桩周植筋，安装桩周加强圈筋及竖向补强筋，挂D6冷轧带肋钢筋网。桥墩桩周均匀植8～12根Ø12钢筋，沿竖向按间距0.5m布置。用来固定加强圈筋和钢筋网，圈筋沿竖向按间距0.25m布置。

④模板安装：应自下向上逐层安装模板，逐层浇筑混凝土，每层模板高度一般为200cm，以不影响作业空间及混合料的捣实效果为宜。

⑤在基桩外模板内浇筑C40自密实微膨胀混凝土，浇筑时注意振捣。

⑥拆模及养生：拆模时间一般为24小时。混凝士终凝后应立即开始洒水养生，持续养生不宜小于7天。

二、外包钢板的套箍加固应用

1.应用工程概况

连霍洛阳至三门峡段高速公路K46+620处的义昌大桥建成于2001年，上部为5孔40m装配式预应力混凝土简支T梁，下部桥墩为双柱式、桥台为肋板式，钻孔灌注桩基础。全长208.04m。

因运输危险品的车辆爆炸造成左幅第2、3孔桥T梁垮塌坠落，2号桥墩从立柱底部挫断，右幅桥受损。对受损的第1、3号桥墩立柱我们采用外包钢板的套箍方法进行加固。

2. 桥梁主要缺陷

经现场检测，在桥墩立柱底部出现环向裂缝长3.07m，宽0.25mm。立柱顶端有斜45度裂缝2道，主裂缝长2.7m，宽5mm；次裂缝长1.0m，宽1.2mm。另外，立柱还有部分混凝土破损及刮蹭等病害。

3.桥梁加固设计要点

义昌大桥桩柱加固主要实施步骤如下：

（1）清洗立柱混凝土表面杂质及缝内杂质，采用环氧树脂浆液封闭裂缝，现场需对每一条裂纹进行封闭处理。裂缝宽度≥0.15mm的裂缝采用压浆法进行修补，裂缝宽度＜0.15mm的裂缝采用封闭法进行修补。

（2）清理桩柱表面，凿去桩柱与钢板结合面处不良混凝土，清除混凝土表面松散物、浮浆及油污等，直至完全露出坚实基层。若表面严重凸凹不平，应再用环氧树脂砂浆进行修补。

（3）准备墩柱外包钢板施工。外包钢板分节段，从下到上逐阶段施工。

（4）基桩外包钢板加固。基桩外包钢板分为上下两节段，上节段长1m延伸到墩柱，先做成半圆形再焊接成整体，两钢板采用坡口焊。下节段外包基桩，在桩顶系梁出断开延伸至系梁两侧。外包钢板与系梁之间采用锚栓连接。上下两节段之间采用坡口焊接。

（5）安装墩柱外包加固钢板。在第一节墩柱顶部位置，植入Ø16钢筋。安装第一节外包钢板，同时将该位置的Ø16钢筋与钢板焊接固定。外包钢板先做成半圆形再焊接成整体,两钢板采用坡口焊。在第二节墩柱顶部位置植Ø16钢筋，同第一节方式安装第二节钢板。最后将上下两节钢板焊接成整体。两节钢板之间采用坡口焊。重复上述步骤施工其余节段直至顶节段。顶节段钢板施工前，需对盖梁进行植筋。

（6）对顶节钢筋位置，外包粘贴3mm厚防护钢板，且需张贴密实。外包防护钢板下端与加固钢板周圈围焊。

（7）在基桩外包钢板内及墩柱外包钢板内灌注C30自密实混凝土。混凝土灌注采用泵送顶升浇灌法。在钢管接近地面的适当位置安装一个带闸门的进料支管直接与泵车的输送管相连，由泵车将混凝土连续不断地自下而上灌入钢管。灌注前，需在顶节预留直径20mm排气孔。

（8）对外包钢板进行防护涂装。外包钢板外侧涂装环氧富锌底漆一层，长效耐候面漆一层，最后涂装水泥基浆涂料以保证与混凝土立柱颜色一致。

三、套箍法加固桩柱混凝土材料的选择

为保证新老混凝土之间能更好地结合，加固所用混凝土采用自密实混凝土。混凝土材料的选择注意以下几点：

1.水泥宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的规定。

2.粗骨料宜采用连续级配或2个及以上单粒径级配搭配使用，粗骨料的最大公称粒径不宜大于16mm。粗骨料的针片状颗粒含量、含泥量及泥块含量，其他性能及试验方法应符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52中的相关规定。

3.轻粗骨料宜采用连续级配，性能指标应符合表1的要求，其它性能及试验方法应符合现行国家标准《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》GB/TI7431.1和行业标准《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51中的相关规定。

项目　密度等级　最大粒径　粒型系数　24h吸水率指标　≥700　≤16mm　≤2.0　10%

4.细骨料宜选用级配Ⅱ区的中砂，天然砂的含泥量、泥块含量应符合表2的要求；

表1　轻粗骨料的性能指标

5.外加剂宜选用高效能减水剂或高效减水剂。外加剂性能应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076和《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119中的相关规定。

6.掺用膨胀剂时，其性能应符合国家现行标准《混凝土膨胀剂》GB23439中的相关规定。

四、结语

钢筋混凝土套箍法加固桥梁下部结构技术是一项解决下部结构病害的有效方法。该方法加固效果显著，使结构具有更大的强度和刚度，同时加固后对原结构外观无破坏，保持了原有外形；与粘贴技术相比较，套箍层与原结构结合性能更好，无耐久性隐患，承载力提高幅度更大，且施工简便，不需专业施工队伍。在桥梁加固工程中得到了广泛应用。

（作者单位：河南省交通规划勘察设计院有限责任公司）