独柱墩加固技术

独柱墩加固技术

卢小芬

柳州欧维姆机械股份有限公司 545005

摘 要：结合坛百高速公路独柱墩桥梁抗倾覆安全提升改造工程实例介绍了独柱墩加固的施工方法及施工过程，重点阐述桥墩加盖梁改多支承施工要点，并在此基础上提出了施工过程交通管制措施。工程实践证明，独柱墩采用加大墩柱直径、增设钢盖梁、增设支点等方法，圆满地解决了独柱墩桥梁抗倾覆稳定性系数小的问题，工程质量达到了设计及施工规范的要求。

关键词：独柱墩 墩柱加固 多支撑 抗倾覆

1 工程概况

广西坛百高速公路是广西壮族自治区连接南宁市至百色市的一条高速公路，为中国国家高速公路网中广昆高速公路的组成部分。本项目起于南宁市西乡塘区坛洛镇，接南坛高速公路，途径隆安县、百色市平果县、田东县、田阳县，终于右江区，接百罗高速公路，全长187.82 公里。为双向四车道高速公路。项目于2005年6月开工，2007年12月建成通车。根据2020年坛百高速公路独柱墩桥梁抗倾覆验算与评估桥梁结构验算报告，沿线共计六座独柱墩桥梁存在安全风险需进行抗倾覆安全提升改造。工程主要内容为桥墩柱加大直径、增设钢盖梁、增设支座、植筋、钢结构防腐涂装等，具体改造内容如下表:

加
固示意图如下：

2 总体施工规划

六座独柱墩桥位于坛百高速公路田东至百色之间，施工工期很紧，要求六座桥必须同时开工，分成六个施工作业队，先在坛百高速下行线侧进行墩柱植筋和浇筑混凝土，在等混凝土强度期间，把施工设备挪到上行线进行墩柱植筋和浇筑混凝土。然后再回到下行线进行钢盖梁吊装和安装支座，完成下行线侧施工内容后，再挪到上行线把剩余工作做完。六座桥梁间最远距离有60公里，改造的墩柱和端横梁位于坛百高速限界内两侧路栏以外，临时封闭应急车道，施工物质和人员从高速上进入，在应急车道停靠，然后跨过护栏进入到路侧施工场地。各作业点可独立进行进度控制，尽量保证进度统一。

3 独柱墩加固施工方法

3.1 桥墩加盖梁改多支承施工

主要施工步骤：

（1）墩柱加粗加固，在原墩柱外包10cm或者20cm厚钢筋混凝土,祥周跨线桥墩柱由140cm加厚到180cm，四塘立交桥墩柱由120cm加厚到140cm，天桥墩柱由100cm加厚到120cm，六塘立交桥墩柱由120cm加厚到160cm，江泽立交桥墩柱由120cm加厚到140cm。祥周A匝道端横梁加长154cm和加宽100cm。

（2）对工厂化预制加工得到的钢盖梁加以运用，在施工现场执行拼装任务，借助于高强锚栓将其固定起来，同时，在钢盖梁和混凝土立柱结合面的位置压注胶黏剂。安装新增支座。

3.1.1外包墩柱加固施工

（1）核查病害情况，如果发现其他病害情况，需及时联系设计单位，以便采取相应处理措施。

（2）根据现场需求搭设施工平台及支架，如有软土则需进行基地硬化和支架预压处理。

（3）为了有效增强新混凝土和旧结构之间相互粘结的紧密性，根据事先设计好的尺寸与位置在设计凿毛范围内原墩柱的周围凿毛，凿毛深度应设定为6mm。在执行对新混凝土的浇筑任务以前，需要将附着在混凝土表面的油污以及灰尘等清除干净。若是存在墩柱钢筋露出的情况，需要在钢筋的表面进行阻锈剂的喷涂。

（4）在进行植筋作业以前，需要对无损结构设备加以运用，将墩柱钢筋位置确定下来，同时，还要对植筋部位进行核对与标记，避免伤及受力主筋；如果出现植筋和原结构钢筋相互冲突的状况，需要对植筋位置进行合理的调整；钢筋位置的探测不可以通过钻孔机来进行。

（5）钻孔：按照事先设定好的钻孔直径进行钻孔处理，钻孔作业的进行需要与植筋结构平面相垂直，孔的深度一致于锚筋的埋设深度，此过程需要针对性地对构造钢筋进行避让，保证孔道的顺直性。

（6）植入钢筋：用植筋胶种植锚筋，植筋施工工艺及要求详见下文。为了合理与有效控制对原结构截面产生的影响，植筋作业的进行不可以设定在所有的钻孔作业结束以后，而是要分批做好钻孔植筋工作。施工时应严格按相关图纸要求顺序施工。

（7）涂布混凝土界面剂。

（8）浇注外包混凝土：骨架形成后，按照外包混凝土形状立模，然后浇注混凝土。浇注作业的进行过程中需要对混凝土的配合比给予一定的关注，通过振捣让混凝土符合密实性要求，避免出现孔洞或是麻面等状况。

（9）混凝土养护：浇注完成后应加强养护。

3.1.2 钢盖梁加固施工

（1）核查病害情况，若是有其他病害问题存在，需及时联系设计单位，为后续应对处理措施的积极与有效采取提供便利。

（2）核查现场墩柱尺寸，钢盖梁制作前，需要结合墩柱的实际尺寸对钢套筒的直径进行调整，确保钢套筒内侧和墩柱混凝土之间的灌胶间隙不会超过9mm，另外，还要保证在安装作业完成以后，两片钢盖梁半结构之间有相应的缝隙留下，这有利于螺栓拼接作业的进行，同时，还可以在螺栓拧紧时产生相应的预应力。在工厂预制钢构件和涂装，有一点需要强调，即钢混结合面不能进行涂装处理；执行对墩柱和箱梁相对位置的测量任务，将钢盖梁上支座组合高度确定下来，支座中心与梁底高度是根据原设计纵、横坡度计算得出，如实际纵、横坡度与原设计有出入，可根据实际纵、横坡度计算，调节梁底调平块高度。同时注意预埋支座限位装置螺栓及套筒。

（3）在执行对钢盖梁的安装任务以前，需要做好对墩柱顶部和改良接触位置处混凝土面的清理工作，保证新面能够露出来。

（4）在墩柱上方位置对锚栓孔进行定位，并在此基础之上执行钻孔与清孔任务；待结束全部锚栓孔开孔作业以后，在钢盖梁的相应位置进行开孔处理。

（5）完成对钢混结合面的除锈处理之后，安装钢盖梁，采取相应措施紧固处理钢套筒两侧位置的螺栓。

（6）安装锚栓，拧紧，单个锚栓安装扭矩为300Nm。

（7）钢盖梁半结构在现场焊接为一体。

（8）对钢混结合面进行压力灌浆。

（9）螺帽涂抹胶黏剂，并罩上半球形装饰盖。

（10）按设计要求安装梁底调平块，调整调平钢板上侧螺母，保证新增支座与调平钢板密贴。本加固方案不进行支座顶升，不改变原支座的受力状态。滑板橡胶支座周边需安装限位装置。

3.2 植筋施工

（1）植筋工艺流程：定位→钻孔→清孔→钢筋除锈→配胶、注胶→植筋→固化、保护→检验。

（2）工艺要点

①定位

检查被植筋的混凝土面是否完好，标示出植筋处混凝土内的钢筋位置，核对、标记植筋部位，以便钻孔时避让钢筋，如设计植筋位置有钢筋，可以对植筋位置做适当调整。

②钻孔、清孔

按照设计规定孔径打孔，成孔直径及锚固深度符合设计要求。实际操作，根据孔径和对应深度要求钻孔，经检查满足要求即可终孔。

清孔方法：用吹风机和毛刷将孔清理干净，水湿润孔壁后将孔内积水吸干，必须保证孔内干净。清理后的孔壁用丝棉将洞口塞紧，避免其它杂物落入其中，保持孔壁干燥。

③钢筋处理

钢筋表面处理，用电动钢丝刷或人工钢丝刷，清除钢筋表面的锈蚀，用丙酮或酒精清除表面油污及灰尘。按照设计规定进行钢筋下料，下料时必须保证钢筋长度达到埋深深度。

④配胶、注胶

根据植筋胶生产厂家的使用说明、种类要求配置，注胶要一次完成。

将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，前两次打的胶不用，待胶流出成均匀灰色方可使用。

⑤植筋、养护

插入处理好的钢筋，此时需用手将其旋转着缓缓插入孔底，使胶与钢筋全面粘结，并防止孔内胶外溢。待植筋胶养生期结束后再进行钢筋绑扎及其它各项工作。

⑥植筋的操作要求

植筋时应尽量避免伤及原有钢筋，植筋应控制对原结构物内钢筋破坏低于15%。

植筋采用的钢筋，无特殊要求均采用HRB400级带肋钢筋，应符合GB 1499.2-2007国家标准要求，并要求采取机械切断，端面不允许采用氧割。

a）为避免对混凝土工作面产生过大震动，钻孔时应尽量避免使用依靠凸轮传动原理工作的电锤，应使用电动、气锤原理工作的冲击钻。

b）在胶固化期内禁止扰动钢筋。

c）清孔时不仅要采用吹气筒或气泵等工具,同时也必须采用毛刷等设备清除附着在孔壁上的灰尘；在雨天施工时，要用较为清洁的水清洗孔壁，清洗后将孔内积水吸干。

（3）检验和验收

①用于混凝土植筋工程中的植筋胶，应符合质量标准，并采用合适现场温度、温度条件的材料。施工开始前，应确定植筋胶的产品合格证、质量检验报告，并征得现场监理或业主的认可。

②为真实检验加固效果，尚需进行钢筋现场拉拔试验，其检测结果应满足设计受力要求和《混凝土化学植筋（螺栓）工艺质量标准及验收规程》的规定。

3.3 混凝土界面胶施工

(1)施工流程及工艺要点

① 老混凝土表面处理：清理所有的表面，并清除灰尘，疏松的材料，灰泥，油脂，腐蚀沉积物或藻类。通过轻轻的粗凿或喷砂，粗化表面，并清除浮皮，露出骨料。然后用高压水冲洗干净。浇筑新混凝士前，老混凝土表面必须保持干燥状态。

② 配制界面胶：按照供应商提供的产品说明书要求,分别搅拌固化剂与基料组份,然后将固化剂组份倒在基料组份罐里，用带搅拌页板的低速搅拌器，搅拌均匀，搅拌时间应不少于2分钟，直致颜色完全均匀为止。然后将罐的周边刮净并继续搅拌2分钟，并要求在适用期内用完。

③ 喷涂界面胶：界面胶搅拌完成后，应尽快开始喷涂施工。将配好的界面胶用刷子涂刷在已成干燥状态的经表面处理过的老混凝土表面上，完全覆盖老混凝土，且不能形成有残缺的涂膜。涂敷一层后，应让界面胶渗入混凝土，待成胶凝状后，再涂敷第二层，并将其用作粘结层。两层界面胶的涂敷厚度应控制，用量不低于0.3升/m²。

④ 浇筑新混凝土：在老混凝士面上涂敷界面胶后应及时浇筑新拌混凝土，浇筑新拌混凝土的工序应控制在界面胶的适用期内完成。界面胶在23℃环境下适用期不得小于7小时，在新混凝土施工前应将涂敷过的基层按原状保持1小时。

3.4 钢结构制造

（1）钢构件预制应先对设计图纸进行工厂加工图纸转换，并编制加工工艺。

（2）钢构件必须在工厂号料、切割、刨边、焊接和矫正，在工厂分节段预制。

（3）钢板采用精密切割，不允许用剪板机剪切。

（4）板材自由边缘用砂轮打磨光顺，直角处打磨成 R≥1mm 的圆弧，以有利于防腐涂装。

（5）钢构件节段出厂前，应在厂内立体试拼装。试拼装达到精度要求后，方可运至工地施工支架上拼装。

（6）钢构件的加工制造单位应制定本桥制作和检验的厂内标准，以确保制造加工质量。

（7）图纸中仅给出基准温度下各节段顶、底、腹板的名义长度，各分块制造长度需考虑：工厂制造时焊缝的收缩、施工过程中节段的压缩量以及加工余量等。

3.5 钢结构焊接

（1）对工厂及工地焊接方法进行工艺评定。

（2）焊接工人必须有上岗资格证。

（3）钢梁焊接优先采用自动焊，在不能采用自动焊时，采用手工电弧焊。

（4）埋弧自动焊严禁在母材上引、熄弧。引弧板厚度应与母材厚度相当。

（5）钢构件中腹板与顶、底板的坡口角焊缝应采用船位焊。

（6）所有坡口焊接的坡口形式及尺寸均依照规范的要求处理。

（7）CO2气体保护焊的气体纯度应大于 99.5％。

（8）焊缝按规定进行外观检查、超声波检查并抽取全部对接焊缝总长的10％～15％进行X射线检查。

3.6 钢结构涂装

钢盖梁防腐涂装要求：

（1）油漆基本要求

所有构成防护体系的油漆须在同一合格的油漆供应商处配套购买，并依据设计要求进行材料检验，所有材料应由密封的容器交付，并清楚的标明制造商、材料、产品型号、制造日期、有效期和适用期，颜色、光泽、干燥时间和闪点。要求所有材料全程可追溯。

同时，要求油漆供应商对其所提供涂装材料的质量和质量稳定性负责，油漆生产厂的技术代表应在整个工作过程中现场协助和见证各种涂装 体系的应用。

所有油漆应装在密闭容器内，容器的大小应方便运输。每个容器应在侧面粘贴说明书，包括用途（例如是底漆、中间漆还是面漆）、颜色、批号、生产日期和生产厂家。当生产日期是编码的，应向监理工程师提供编码解读方法。

油漆和相关材料应用密封容器供应和储存并有防爆措施。材料应按制造商的要求存放， 应特别注意储存的最高和最低温度，储存的最高和最低温度要超过极限温度时应使用存储设施；材料使用应基于先供先用的原则，制造商应提供保存期限和建议存放温度的信息，超过 保存期限的材料应处理掉并不能使用，材料应存放在带锁的仓库中。

有关油漆材料、施工工艺等除满足以上要求外，其余未尽事宜须满足《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》(JT/T 722-2008)等相关标准、规范的要求。

（2）施工前根据《涂装工艺流程》和《涂装试验大纲》的试验结果，编写《涂装施工作业指导书》。

（3）钢构件生产厂家必须在涂装材料供应商的指导下开展防腐涂装工作。

（4）施工前必须做好施工设备及材料的准备工作及涂装工艺评定试验，涂装工艺评定试验的主要内容包括材料的复检（如油漆固体含量、粘度、干燥时间、柔韧性、附着性能等）、关键涂层的配套性试验和施工条件对油漆性能的适应性研究（施工工艺参数的确定）三部分。在施工工艺评定试验时，必须有监理工程师、质检、工艺人员在场，在完成评定试验后，形成《涂装工艺评定试验报告》。

（5）任何未经除锈的生胚钢或零部件，不得组装入钢结构之中。

（6）结构部件的封闭腔内，需经除锈涂装后，方可合拢焊接。

（7）对涂层进行膜厚管理，底漆及全部涂层完成后，需进行膜厚检测与数据记录。

（8）漆膜厚度要求至少 90%的测量点涂层厚度不低于设计值，允许不超过 10%的测量点的 涂层厚度低于设计值，但必须大于大于设计厚度的 90%（或按 GB/T 9793 十点测量法），但不允许盲目超厚。

（9）最后油漆工作必须在各项装饰工作结束后，并修正各种缺陷后进行。

4 交通安全及防护

4.1高速公路施工交通管制办法：

1. 在运营高速公路上进行施工，必须严格执行国家颁布的《公路法》、《安全生产法》、《道路交通标志和标线》、《公路养护技术规范》、《公路养护安全作业规程》等相关法律法规，广西区高速公路管理局《路上作业安全生产管理制度》，若政府对高速公路施工作业另有要求的必须遵照执行。

2. 进场前到相关部门办理上路施工许可证等手续，主动与路政、交警等部门协调交通管制以及运输等相关事宜，并按路政及交警部门要求办理交通管制等相关手续。

3. 施工期间成立交通安全畅通应急队，及时进行交通安全事故，及时清理交通事故现场的障碍物、污染物和散落物；配备满足现场交通安全需要的各类交通安全警示标志或设备（包括相关宣传）；同时必须遵守和服从交警、路政等管理部门管理要求。

4. 按照招标文件规定设置施工标志标牌，水马等安全设施，路上作业施工人员着装统一为标有施工单位名称的桔红色反光工作服，且桔红色反光工作服在夜间或天气恶劣情况下要能反光。

5. 施工车按照关高速公路管理办法的规定要求施工车辆 同时安装可变箭头信号牌和悬 挂移动作业标志 ;同时在车顶安装警示灯具上珞作业时全程开启灯具 (排障救援车辆、驳客车及巡查车辆参照执行 )。

6. 施工人员在现场实行挂牌管理制度，现场管理单位对施工人员进行安全教育培训考核，对通过的人员发放培训合格证， 施工人员持证挂牌上路施工。 同时要求运营公司加强日常检查管理，严禁未经备案人员、车辆、设备上路施工作业。

4.2 高速公路施工交通管制要求：

①交通管制车辆达到目的地停靠路肩时，必须先由安全员从靠钢护栏侧下车，在离车尾30m硬路肩处，面向来车方向持口哨和红旗(或指挥棒)预警指挥。施工结束全部撤除交安设施，安全员最后上车。

②施工人员不得随意进入通行车道。

③通常情况下，不允许任何人在高速公路作业区外活动。当开展如高速公路日常保洁、清理障碍物、高速公路路况巡查等少数无法在作业区内完成的工作时，相关人员需按照如下规定执行：

a必须面向来车方向行走或是进行操作。

b 需横穿高速公路时，必须严格遵守“一停二看三通过”的原则，并且在通过高速公路时，不管来车距离远近，必须要面向来车方向跑步快速通过。

4.3 高速公路养护作业控制区布置

本项目施工六座桥改造工程，施工部位在坛百高速公路护栏外进行，在施工区段临时封闭应急车道，施工材料和人员从应急车道下，然后跨过护栏在高速公路外进行施工。封闭施工分警告区，上游过渡区，缓冲区，工作区，下游过渡区，终止区。

5 结语

此项目六座桥梁墩柱加固，线路长，作业点分散，通过详细的方案设计及现场施工管理控制，此次墩柱加固施工工期约1.5个月，工程质量及进度均取得良好效果，取得良好的经济和社会效益。

参考文献：

[1] 中华人民共和国行业标准. JTG/T J23-2008 公路桥梁加固施工技术规范[S].

[2] 交通运输部公路科学研究院. 2020年7月 公路独柱墩桥梁运行安全提升专项行动技术要求[S].

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