芜雁高速公路桥梁主墩盖梁病害维修加固

钱雪峰

(安徽省交通控股集团有限公司，安徽 芜湖 241000)

1 工程概况

水阳江大桥桥跨布置为(52+88+52)m，上部结构为预应力混凝土变截面连续箱梁，下部结构中主墩采用独柱式T型桥墩，墩柱采用4.0 m的圆柱式空心墩，壁厚为80 cm，墩顶设置盖梁，盖梁顶面横桥向宽7.0 m，底面横桥向宽4.0 m，顺桥向宽5.0 m，盖梁高3.0 m，墩高(含盖梁)为10.0～11.5 m；主墩盖梁顶横桥向设置双支座，单个球形支座竖向承载力为25 000 kN。

裘公河大桥桥跨布置为(30+5×45+30)m，上部结构为预应力混凝土等截面连续箱梁，下部结构中主墩采用独柱式T型墩，墩柱采用直径2.8 m的圆柱式实心墩，墩顶设置盖梁，盖梁顶面横桥向宽5.5 m，底面横桥向宽2.8 m，顺桥向宽3.2 m，盖梁高2.0 m，墩高(含盖梁)为10.5～15.0 m；主墩盖梁顶横桥向设置双支座，单个球形支座竖向承载力为10 000 kN。

赵家河特大桥跨越赵家河两岸大堤分别采用(30+50+30)m(雁翅侧)和(30+2×50+30)m(芜湖侧)，上部结构为预应力混凝土变截面连续箱梁，下部结构中主墩采用独柱式T型桥墩，墩柱采用直径2.8 m的圆柱式实心墩，墩顶设置盖梁，盖梁顶面横桥向宽7.0 m，底面横桥向宽3.2 m，顺桥向宽3.3 m，盖梁高2.5 m，墩高(含盖梁)为9.8～13.9 m；主墩盖梁顶横桥向设置双支座，单个球形支座竖向承载力为12 500 kN。

桥梁主要病害：水阳江大桥、裘公河大桥和赵家河大桥主墩及盖梁出现竖向裂缝或网状裂缝病害，其中水阳江大桥主墩盖梁病害较为严重，裘公河大桥和赵家河大桥主墩盖梁病害较轻。

主要加固措施：首先对裂缝进行封闭、灌胶处理，水阳江大桥墩柱截面增大，并在盖梁位置粘贴钢板；裘公河大桥和赵家河大桥主墩盖梁粘贴钢板加固，加固前需对箱梁进行预顶，对钢板施加部分预应力，保证钢板参与共同受力，待粘钢胶固化后分级卸载。

2 质量控制措施

2.1 墩柱增大截面

(1)模板选择与制作

因墩柱需加固高度为10～11.5 m，故采用多层浇筑进行加固，直线段每层确定为3 m。考虑到直线段模板需重复使用，变截面段模板为异型，因此直线段及变截面段浇筑选择使用钢模板。通过计算，若每节钢模板为3 m高，则单节钢板过重，因此每节钢模板高度设计为1.5 m，每节钢板分为3片进行拼装。钢模板通过力学计算，满足施工需要后，选择在专业加工厂进行制作，保证其刚度及拼接的平顺性。为避免跑模，设计采用φ20 mm的钢筋作为拉杆及对拉杆，拉杆及对拉杆每排各设置两根，竖向间距1 m设置1排，拉杆通过与植筋连接的焊接的方式固定钢模板。

因盖梁段位置相对较高，若使用钢模板，安装难度较大并对工期有一定压力，且模板重复使用次数较少，因此选择使用规格为1.8 m×0.9 m的木模板。

(2)混凝土浇筑方式选择

初步对水阳江大桥施工现场观察后，提出以下浇筑方式。

①使用天泵，在桥下进行混凝土浇筑；

②使用溜管，在桥上(高速)进行混凝土浇筑；

③利用河堤与承台高差(约6 m)，使用溜槽对加固范围内直线段进行浇筑，变截面段及盖梁段使用溜管进行混凝土浇筑；

④使用地泵，在桥下进行混凝土浇筑；

通过讨论及对施工现场全面观察，发现。

①方案天泵若置于承台附近，无法对墩柱内侧部位进行浇筑。若置于河堤上，则净空不足且影响过往行人通行；②方案优点为不受施工场地限制，且施工工艺简单，缺点为落差较大，对混凝土流速需采取措施进行控制；③方案较④方案优点为减小了落差，缺点为影响过往行人通行；d方案施工成本较高且施工较为繁琐。

经过综合比较，选择c方案进行混凝土浇筑。从桥梁护栏顶面至浇筑最低点有约10 m的落差，若混凝土流速过慢，容易堵管；若混凝土流速过快，很容易产生离析现象，影响浇筑质量，影响加固效果。为控制混凝土流速，采取了以下对策。

①加强施工过程监测。一方面监测维修加固过程中原混凝土病害发展情况，另一方面监测现浇混凝土强度、外观、线形，尤其是混凝土强度增长速度；

②加强混凝土和易性的控制。混凝土开盘前派专人至商混站检查原材料是否满足施工要求，并核对配合比，控制混凝土坍落度，保证混凝土符合设计及施工要求；

③溜管采用直径为20 cm的PVC管，并固定为之字形，减慢混凝土下落速度。

(3)混凝土配合比的确定

按图纸要求，墩柱增大截面混凝土采用C45无收缩混凝土进行浇筑。无收缩混凝土为补偿收缩混凝土，通过掺入膨胀剂，抵消混凝土收缩量，而膨胀剂掺入量过大会明显降低混凝土强度。进场前，收集到有关无收缩混凝土膨胀剂等材料掺量的相关信息，并结合其他项目的相关经验，确定膨胀剂掺量为6%，并经过外委实验室配合比验证，最终确定了混凝土配合比。

原材料采用及配合比如表1。

表1 原材料及配合比

经过精心组织和科学的安排，保证了墩柱截面增大施工的质量，对防止原墩柱病害扩大、出现危害结构安全的病害起到了预期作用。

2.2 混凝土裂缝修补处理

(1)施工尽量保证在5 ℃以上环境温度条件下进行，并符合配套树脂的施工使用温度。当温度低于5 ℃时，立即采用冬季用胶。

(2)从一端开始压浆后，另一端的灌浆嘴喷出的浆液与压入的浆液浓度相同时，方可停止压浆。

2.3 桥梁预顶及卸载

(1)严格控制起、落梁速度。

(2)为保证起、落梁的同步性，起、落梁时以梁体的位移和千斤顶的起顶力进行双控；为保证结构安全和施工质量，配置专业人员和设备，并定期检查设备的完好情况。

(3)在每块梁端均安装百分表，以便准确控制起落梁的高度和速度，严格控制每次顶升量和总顶升量。

(4)斤顶安装完毕后，待临时承重层稳定后，开始试顶，试顶主要是为了消除支撑本身的非弹性变形或沉降，在主梁还没有正式顶起时即可停止，并停放约半小时进行观察，无任何变化后才能开始整体顶升。

(5)在加载时，分级进行，当顶升力达到0、△T/5、△T2/5、△T3/5、△T4/5、△T(△T为总顶升力)时进行持荷，以使各千斤顶之间的力均衡增加，达到同步顶升，同时加强对梁体的观测，注意：持荷时间应尽可能缩短。

(6)由于千斤顶数量较多，为保证顶梁的同步性，采用同一厂家，同一批号及型号的千斤顶。

(7)千斤顶采取调平措施，保证千斤顶承受垂直压力，避免因偏压“咬死”千斤顶，导致下降落梁的同步性差异。为保证安全，千斤顶具有优秀的自锁功能，防止泄漏而发生事故。

(8)顶升位移监控装置设置于梁的中心部位，使顶升位移的数据更直观，顶升时保证千斤顶同步性，即顶升时各梁体位移必须一致，而允许各梁体顶升力稍有差异。

(9)箱梁顶升到位后，用薄钢板塞紧临时支撑，确保梁体底部和临时支撑接触紧密。临时支撑稳定后，千斤顶缓缓回油。使主梁支撑于临时支撑上。

(10)钢板粘贴施工完毕后，开启同步顶升系统，将梁体顶起3 mm以内，撤出临时支撑，然后千斤顶逐级回油，梁体归位后拆除同步顶升设备.

顶升设备回油完成后，经检查并汇总监控数据，整个顶升的同步性较好，过程中结构未发生剪扭的不利作用，回落后梁体位移基本接近0，顶升效果甚好。

2.4 主墩盖梁粘贴钢板

(1)粘贴钢板材料采用专用粘钢胶。

(2)粘贴钢板表面、混凝土粘结面处理是该工序质量控制的最关键节点，施工过程中凿毛厚度、范围及表面清理符合设计及规范要求。

(3)现场配胶时，严格按以下要求操作。

①严格按使用说明配胶；

②现场配置称量设备，严格计量，保证配比正确；

③采用机械法按同一方向定向搅拌至色泽均匀为止；

④配胶比例根据当时当地气侯条件及有效时间长短作适当调整。

(4)钢板粘贴后，使用泡沫水进行气密试验，保证封边密实、不漏气。

(5)加压固定的压力确保不小于0.2 MPa。同时不断轻轻敲打钢板及时检查钢板下胶粘剂饱满度，若发现某些部位胶粘剂不足，有空鼓，及时松开螺杆，从钢板侧面把胶粘剂填塞到空隙处，使钢板平整密贴。

(6)固化期间不得对钢板有任何扰动，若气温偏低，采取红外线灯加温，固化时间不小于24 h。

(7)保证锚固区有效粘结面积不小于95%，否则粘贴无效，剥下重新粘贴。

(8)粘贴钢板的工作时间选在交通车辆间隔较长时进行，间隔时间越长越好。钢板粘贴就位后，其干硬时间保证不少于8 h。

3 施工控制要点

3.1 桥面施工安全

S28芜雁高速公路水阳江等三座桥梁主墩盖梁病害维修加固工程桥面交通管制采用的是封闭应急车道及超车道的交通管制方法。按设计要求，本项目施工期间，严格限制重载车辆(55t)进入高速公路，并将双车道通行改为单车道通行，车道限制在桥梁中轴线附近，待卸载完毕后恢复交通。因墩柱浇筑时罐车需上桥放料，交通维护人员自身的安全及施工时桥上人员及车辆安全为重中之重。

3.2 桥下施工安全

(1)桥下施工安全保证措施

①作业人员施工前必须带安全帽、戴防尘口罩，穿好工作服。

②做好临边防护。水阳江大桥1、2墩两侧河堤坡度较陡，在本工程施工范围内临边使用钢管及密目网进行防护，防止路人误入。

③施工前必须给所有施工作业人员进行安全教育和安全交底，桥下施工工序多、工种较多，在施工支架上施工尽量避免上下交叉施工，对于必须上下交叉施工的，提前着重检查防坠网、防尘网、跳板是否结实、可靠。

(2)高空作业安全风险防范措施

①凡在离地面2 m以上(含2 m)的作业为高处作业。攀登和悬空高处作业人员及搭设高处作业安全设施的人员，必须经过专业技术培训及专业考试合格，持证上岗，并必须定期进行体格检查。凡不适宜从事高处作业的人员，均不得从事高处作业。

②施工区域应挂醒目的安全警示牌，夜间高空的施工作业必须有充足的灯火照明，夜间施工照明不足时，应暂停高空、高处的施工作业。

③高处作业时严禁向下抛掷物料或工具等物，高空作业的物料应堆放平稳，不可堆放在临边附近，也不可妨碍通行。以防止物料、工具等坠落伤人。

④高空作业人员必须佩戴安全帽，系好安全带，安全带的选用与佩戴应符合国家现行标准《安全带》(GB6095)的有关规定，安全带应拴在操作人员上方牢固处。脚下要穿软底防滑鞋，决不能穿拖鞋、硬底鞋和带钉易滑的鞋。

⑤严禁酒后从事高空的施工作业活动。施工作业人员不得在未固定的构架上工作，也不得在未稳定的结构上行走和挂设安全带。

⑥吊架平台在六级以上大风、大雾、暴雨等恶劣气候条件下，应停止高空施工作业。暴风雪及台风暴雨后，应对高处作业安全设施逐一加以检查，发现有松动、变形、损坏或脱落等现象，应立即修理完善。

⑦施工中对高处作业的安全技术设施，发现有缺陷和隐患时，必须及时解决；危及人身安全时，必须停止作业。

⑧高处作业附近有输电电线时，应保持安全操作距离，当不能满足规定的最小距离时，必须按现行行业规范规定搭设防护设施并设置警告标志。当采取拆除或防护措施。

⑨高处作业地点要经常清理杂物。雨天和雪天进行高处作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。凡水、冰、霜、雪均应及时清除。

4 结 语

通过本项目顺利实施，提出下列建议。

(1)要健全管理结构，明确各分项工程的现场质量管理人员，并赋予相应的职责和权利。

(2)仔细研究施工图纸，确定施工难点和质量控制关键点。制定详细可行的施工方案和质量控制措施。

(3)做好原材料的抽样检测和现场检测，及时收集整理实验质量。不合格的原材料不得投入使用。

(4)做好施工前的技术交底工作，让每个施工人员都清楚、明确施工工艺和各工序质量标准。技术交底要现场交底和书面交底结合，每项技术交底都必须有全部相关人员的签字并保存好。