陇西东铺渭河桥危桥加固施工工艺
2015-05-08
1、桥梁概况及加固原因
1．1 桥梁概况
xxxx大桥位于（定天公路）K93+610.83处。该桥于1967年5月开工建设，1968年11月底建成通车，已运营四十余年，原桥在施工之初设计荷载为汽-13，验算荷载为拖-60。结构形式为6-16.8+7-16.32m工形组合梁桥。桥面净宽为7+2×0.25m。按公路自然区划分，本区属xx黄土高原中部，地表被深厚的黄土层所覆盖，植被稀少雨水流失严重，为典型的黄土梁沟与河谷地貌。路线处于温带半湿润半干旱气候，阴湿寒冷，年平均气温为7.7℃,年极端最高温度35.9℃,年极端最低温度-23.4℃,最大冻土深度98CM，年平均降雨量475mm，年平均蒸发量为在地震烈度区中属于Ⅷ度区。
1．2 加固修建该桥的原因:
a、车流量增加，单车重量不断加大，汽车荷载等级提高。
b、 所有伸缩缝及桥面连续均未安装，致使部分桥面受损；原有钢支座锈蚀严重，造成梁端混凝土受水侵蚀剥落，钢筋外露锈蚀。
c、桥面损坏严重纵向线形及横坡与原设计有一定的偏差。
d、经过检测验算，主梁应变、挠度均不满足车辆行驶要求。
2、主要加固工艺内容
2．1 扩大基础围裙：1967年该桥修建时，利用旧桥桥墩基础三座，桥台基础一座， 作为现有桥梁6、8、10、12号墩基础，4座基础均为明挖扩大基础，对这四个桥墩基础进行扩大基础围裙施工，以防止基础受冲刷。
2．2 墩柱套箍：原桥墩柱直径均为100cm，加固后对该桥主河道内的6﹟、7﹟、8﹟、9﹟、10﹟、11﹟、12﹟等七个墩柱进行套箍加粗，增大直径至120cm。
2．3 更换部分主梁及微弯板：对于部分锈蚀严重、露筋、破损的17片旧工字梁进行更换，并对应更换主梁两侧的微弯板。
2．4 粘贴碳纤维布：对于不更换的旧梁，采用粘贴碳纤维布提高其承载能力。
2．5 抗震挡块：当初修建时桥墩盖梁、台帽顶均未设置抗震挡块，现在每个墩台设置抗震挡块。
2．6 桥面连续及伸缩缝：原桥未设置桥面连续及伸缩缝，通过加固对该桥0﹟、3﹟、6﹟、9﹟、13﹟等五个墩台设置GQF-MZL40型伸缩缝，其它墩台设置桥面连续。
2．7 现浇横隔板：原桥工形梁之间未设横向连接，加固后每跨设四道横隔板将工字梁横向连接。
2．8 桥梁顶升更换支座：原桥支座为钢支座，加固时将旧梁顶升，割掉钢支座，更换成橡胶支座。
2．9 预制更换悬臂板：拆除旧桥悬臂板，重新预制悬臂板并进行安装。
2．10 现浇防撞护栏：拆除旧桥栏杆，现浇防撞护栏并安装托架及钢管扶手。
2．11 现浇桥面铺装：拆除旧桥桥面，重新布设钢筋网现浇桥面铺装。
2．12 裂缝处理：对于部分只存在轻微裂缝的工字梁，用环氧树脂浆液进行灌缝处理。
主要工程数量
(1)拆除C25: 400.63立方米
(2)墩台基础C20：438.2立方米
(3)预制、现浇C25：258.506立方米
(4)预制安装防撞墙C30:153.01立方米
(5)预制C30工字梁：51.12立方米
(6) 防护工程:145.92立方米
3、施工前的必要试验及技术准备工作
3．1 旧桥加固完善工程，对新技术新材料的采用比较多，技术含量较高，为在大桥施工中取得可靠数据，以便正确指导施工，所以在项目开展之前有必要进行部分新工艺的试验工作，如：旧桥加固中采用环氧树脂粘贴钢板等。
3．2 工程开工前的技术准备工作
a 成立项目专家组
b 编制实施性的总体施工组织设计。
c 对主要施工项目编制施工实施细则及操作规程
d 组织专家评审会，对主要施工方案和工艺进行分阶段评审。
4、主要加固工艺的施工方法
4．1 扩大基础围裙
在做扩大基础围裙时，首先对各种原材料进行试验，各项指标符合规范要求并经监理工程师确认后进场，其次对基础围裙进行准确的放样，在开挖前先将围堰做好以防止基坑受冲刷，并对结构物的现场地形及基础位置的平面标高进行校核，并制定可行性的施工方案，报监理工程师审批。在开挖时，按照1：1.5的坡比进行下挖，基坑开挖好后，对基底及坡面进行夯实，开挖好经检测达到设计要求后，方可进行砼浇筑作业，砼的浇筑作业按常规方法进行，并确保符合设计要求，砼拌合时严格按照砼的配合比进行配料，采用1.5t自卸车运输，振捣采用插入式振捣器。砼混合料分层进行浇筑，每层厚度不大于30cm。用插入式振捣器振捣要仔细，以免漏振。振捣密实的标志是砼停止下沉，不再冒出气泡，表面呈平坦。
4．2 墩柱套箍
墩柱套箍的施工是个难点，由于原桥墩柱直径均为100cm，现在要求加固成120cm，并且要布设钢筋，主筋直径为22mm，这样必须采用小碎石混凝土进行浇注，并安装附着式振捣器配合插入式振捣器进行振捣。在布设钢筋笼时，首先在原墩柱上进行植筋与新钢筋笼进行焊接，植筋时先进行放样，然后进行钻孔，钻孔深度满足设计或植筋要求，深度达到后，用吹风机进行清孔，必要时进行清洗，待晾干后注入植筋胶，注入量要根据孔径及孔深进行计算，然后嵌入钢筋，直至植筋胶溢出孔口为止则孔内胶饱满。
4．3 更换部分主梁及微弯板
根据本工程的实际情况和《技术规范》的要求,工字梁预制采用定做特制钢模板，模板结构尺寸满足设计要求。
模板的安装，保证做到模板中所有接缝都按一致的形式位于同一水平或垂直平面上，接缝严密、平整、不漏浆。保证了混凝土表面的平整度和光洁度。模板松动和拆卸时不对混 凝土造成破坏。模板的固定装置或支撑设施除拉杆以外不留在完成的混凝土中，重复使用的模板及时进行校正、修复，不能修复校正的及时更换，使模板始终保护良好的形状、强度和刚度，表面平整光滑。
模板安装在钢筋骨架检验合格并经监理工程师验收批准后进行。安装模板做到接缝平稳牢靠、固定紧密，符合构造物各部几何尺寸要求，位置准确。安装完毕后，质量检测人员进行结构尺寸检查、预埋件及位置复核，并对模板稳定程度进行检查。浇筑混凝土时，模板安装人员坚守现场，对随时出现的松动、变形进行加固、校正。工字梁的安装在达到一定的龄期形成强度后，用平板车运送，25T以上吊车吊装，吊装前先对支座面进行找平，并核准高程，一切符合规范及设计要求后方可进行安装。
微弯板的预制，底膜采用现浇混凝土底膜，浇注时让钢筋网自由下垂，侧膜安装及混凝土的浇注同上。安装采用平板车运送，8T以上吊车进行安装，安装时要使外露钢筋与工字梁外露钢筋焊接，并进行浇注混凝土。
4．4 粘贴碳纤维布施工前对粘贴部位混凝土的表面含水率及所处环境温度进行查验。若混凝土表层含水率>4%或环境温度＜5℃，则采取措施，在达到要求后再进行施工。施工前应按设计图纸，在加固部位放线定位。具体施工顺序为：
4.4.1 混凝土基面的处理：
A.用钢丝轮角磨机清除混凝土表面的劣化层（剥离、蜂窝、浮浆、由于腐蚀或分化产生的水泥翻沫，脱模胶层、松散的混凝土碎屑、沥青等），并用吹风机吹净，露出干净、平整、结构坚实的表面。
B.对于混凝土胀裂，松散，钢筋锈蚀的现象，先凿除松散部分，对锈蚀钢筋进行手工除锈，然后采用环氧树脂作防腐处理，并用环氧砂浆作为整平材料填补平整。在填补环氧砂桨前，先在破伤口处涂刷一遍环氧胶作为粘合剂，以确保新老混凝土粘合良好，并且不会产生裂缝，对蜂窝、麻面大的孔径孔洞，采用环氧砂浆填充平整，并保证混凝土保护层不小于15mm且平整度达到5mm/m。
C.修补表面裂缝，先对裂缝进行修补，对宽度≤0.1mm的裂缝，只作表面封闭，用专用环氧树脂在其表面进行反复涂抹，使树脂渗进裂缝内，达到对裂缝的封闭弥补，对宽度大于0.1mm的裂缝，采用裂缝注浆嘴及注浆器压注环氧树脂胶对裂缝进行灌注，以达到对裂缝的弥补。
D.对基面经过剔凿、处理锈蚀露筋可能有出现急剧凹陷或构建受损的部位，用环氧树脂砂浆或碳纤维整平材料填补修复平整或圆润顺畅过渡，确保结构表面平整美观。
E．对基面尖锐凸起的部位（混凝土构件交接部位、模板段差等）用混凝土磨片角磨机进行倒角处理，打磨之圆滑。
F．清理打磨后基面上的粉尘、松散浮渣，用电吹风机吹净，确保粘贴基面山干净、无油垢并充分干燥。
4.4.2 涂底胶
A.根据标准用量，算出所涂布面积的粘贴结构底胶用来，视现场气温等实际情况，确保在适用期内一次用完，按底层结构胶规定的比例把底层结构胶主剂和固化剂置于配胶容器中，搅拌均匀。
B.用滚筒刷或毛刷均匀，无遗漏地将底胶涂在需补强的混凝土表面，底胶涂布面边界不小于所粘贴的碳纤维布大小。
C.等底胶凝胶至指触干燥（视施工现场气温情况，一般需1.0小时左右）后，如发现表面有突起毛刺，应用砂布打磨光顺，注意不能将底胶层打磨穿。如有打磨穿的局部应重复操作步骤。
4.4.3 修整找平层
A.底胶干燥后，若发现粘贴表面上有缺损、坑洼、凹陷拐角、模板接头处出现的高度等 情况，再用找平胶（用粘贴胶加适量作为触变剂的矿物填料调制成的腻子）进行刮填修补，保证接头处无明显高度差，缺损，坑洼平缓顺畅，凹陷拐角处填补圆角过渡。
整平材料的调制和适用事项与底胶相同。
B.等整平材料固化至指触干燥后，如发现整平部位表面有突起的毛刺，应用砂布打磨光顺。
4.4.4 粘贴碳纤维布
A.按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，本桥采用碳纤维布型号为日本东丽UT70－30型，设计两种梁跨中9.16m和8.68m为三层碳纤维布，两端3.3m粘贴两层碳纤维布,梁全长设5道单层碳纤维布箍，除跨中为，其它四道设在变层面。
B.根据粘贴胶的标准用量，计算出所涂布面积的需用量，视现场气温等实际情况，确保在使用期内一次用完，按粘贴接胶使用说明规定的比例把粘接胶主剂和固化剂置于配胶容器中，搅拌均匀。
C.用滚刷或毛刷均匀、无遗漏地将粘接胶涂在选定的混凝土表面，粘接胶涂布面应不小于所粘贴的碳纤维布大小。
D.在已涂好粘接胶的混凝土表面铺覆碳纤维布，碳纤维布的铺覆方向符合设计要求，一层中各张布之间的搭接应在纤维方向进行。
E.用胶辊在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并反复碾压，使树脂胶液充分浸渍碳纤维布，消除气泡和除去多余树脂，使碳纤维和底层充分粘接，粘贴下层时重复上述操作。
F．粘贴结束后遵循下述自然养护制度：
a.每处施工完成后，自然养护24小时内确保不受外力硬性冲击等干扰：
b.每道工序过程中及完工后，均采取适当措施保证不受污染或雨水侵袭；
c.该工程施工过程平均气温一般都高于15℃，自然养护5天左右。维布粘贴面仔细检查，如果碳纤维布粘层有空鼓或气泡，可以用刀片将碳纤维布划开（注意不要划断得太长），然后采用注射器针管将调制好的粘接胶注入空鼓或气泡内填充至密实。保证密实粘贴面积大于95％。
4．5 抗震挡块
该桥在1968年修建时未修建抗震挡块，现在将增加抗震挡块，全桥共增加抗震挡块140个，挡块钢筋同样也采取植筋的措施进行施工（方法同墩柱套箍植筋）。
4．6 桥面连续及伸缩缝
原桥在施工时将每一孔分隔开，通过这次加固，设置桥梁伸缩缝5道，其它端头位置采取桥面连续。
4．7 现浇横隔板
在浇注横隔板的时候，采用满堂支架施工，施工前，先清除旧混凝土表面杂质，然后凿毛，打眼植筋（同上），植筋经过自然养护后进行下道工序施工。施工严格按照施工流程顺序施工，前道工序没有完成不进行下道工序，施工过程中始终保持对称、均衡施工，保持新旧砼的结合面凿毛。
4．8 桥梁顶升更换支座
在桥梁顶升时，首先将墩台帽及盖梁顶清理干净，然后安装布设千斤顶，千斤顶采用一个工作泵带动五个千斤顶，工作时保持千斤顶的顶
d.对粘贴施工完成的复合材料层，经自然养护至粘接胶完全固化后，对碳纤维布粘贴面仔细检查，如果碳纤维布粘层有空鼓或气泡，可以用刀片将碳纤维布划开（注意不要划断 得太长），然后采用注射器针管将调制好的粘接胶注入空鼓或气泡内填充至密实。保证密实粘贴面积大于95％。
4．5 抗震挡块
该桥在1968年修建时未修建抗震挡块，现在将增加抗震挡块，全桥共增加抗震挡块140个，挡块钢筋同样也采取植筋的措施进行施工（方法同墩柱套箍植筋）。
4．6 桥面连续及伸缩缝
原桥在施工时将每一孔分隔开，通过这次加固，设置桥梁伸缩缝5道，其它端头位置采取桥面连续。
4．7 现浇横隔板
在浇注横隔板的时候，采用满堂支架施工，施工前，先清除旧混凝土表面杂质，然后凿毛，打眼植筋（同上），植筋经过自然养护后进行下道工序施工。施工严格按照施工流程顺序施工，前道工序没有完成不进行下道工序，施工过程中始终保持对称、均衡施工，保持新旧砼的结合面凿毛。
4．8 桥梁顶升更换支座
在桥梁顶升时，首先将墩台帽及盖梁顶清理干净，然后安装布设千斤顶，千斤顶采用一个工作泵带动五个千斤顶，工作时保持千斤顶的顶升同步，由于千斤顶最大行程为1cm，所以要反复顶升，顶升一次，加塞一次钢板，直至旧梁钢支座完全不接触并保证有足够的施工面，用氧气割掉盖梁（台帽）顶的钢支座，并将底部清理平整，同时制作铁皮盒子（与橡胶支座同样大小），将铁皮盒内装入拌合好的环氧树脂砂浆，粘贴到旧梁预埋钢板上。将支座底清理干净后安装橡胶支座，并检查是否平整，然后开始落千斤顶，落到装有环氧树脂砂 浆的铁皮盒子与橡胶支座刚接触，便停止落顶，待环氧树脂砂浆形成一定的强度后完全降落千斤顶。施工时要特别注意顶升与落顶的同步。
4．9 预制更换悬臂板
预制安装悬臂板工序与预制安装微弯板工序大似相同，需要注意的是，悬臂板的每一根预埋钢筋要与主梁的外露钢筋弯钩并焊接，保证与主梁的连接，并保证悬臂板搭接主梁的尺寸大于设计。
5、施工注意事项
5．1 进行桥墩基础加固时，开挖护裙基坑应注意有没有足够高的围堰，以防基坑被淹没。
5．2 修补混凝土表面缺陷：对于较大孔洞用C40干砸混凝土修补，对于蜂窝、麻面、较小孔洞采用具微膨胀性的环氧砂浆修补。旧混凝土与修补砂桨或新混凝土之间的粘接采用环氧粘剂。露筋必须除锈，除锈后钢筋表面用环氧浆液涂抹。以上材料采用专业用材料，其各项力学性能必须符合设计要求所达到的指标5.2.1 混凝土表面缺陷修补施工工艺及要求：
a 、混凝土表面必须凿毛，并露出混凝土坚硬部分，表面的松散层、附着物、油污物、污垢、灰尘等应清洗干净。
b、配置修补材料其强度必须大于原结构250号混凝土强度的1.2倍，并必须称量准确，搅拌均匀。
c、对裸露的钢筋，必须作除锈处理，并涂一薄层环氧浆液，在尚未固化前压抹修补材料。
d、修补材料必须具有一定的可使用时间，满足被粘混混凝土构件的定位，调整操作时间。
e、修补材料一次或分多次嵌入缺陷，并抹平修整。
5.2.2 修补材料均应单独密封放置在阴凉、通风处保存，注意防火。
5．3 修补裂缝
5.3.1修补裂缝材料
修补裂缝采用双组分树脂类材料；选用粘度低、可灌性好、韧性好、固化后体积收缩小、固化时间按施工工艺要求可调节及耐久性好的环氧树脂类灌胶材料。环氧树脂砂浆制备：按环氧树脂：二丁脂：已二氨：丙酮：水泥：中砂=100：15：10：15：250：500（重量比）拌和均匀。
(1)良好的柔韧性，固化后仍保持良好的韧性，在裂缝受到冲击和震动时不会脱离。
(2)良好的渗透性，保证该材料注入后的结合强度和一体化效果。
(3)良好的抗收缩性，注入的低粘度材料不含稀释性溶剂，固化后不发生收缩。
(4)有瞬间固化性，在材料达到临界温度前，材料以液体存在，达到临界温度后，材料在极短的时间内迅速固化。
(5)良好的耐久性，材料硬化后具有极强的抗水性和化学稳定性，不受雨水、酸、碱、盐溶液、二氧化碳等侵蚀。
5.3.2裂缝修补施工程序
对于宽度小于0.1 mm的裂缝，在所选用裂缝修补材料施工工艺允许的情况下，由监理工程师确认，采用自然渗透法直接用橡皮滚子或滚筒粉笔刷封缝材料，使胶液充分吸收，且裂缝内含胶饱满。
对于宽度大于0.1mm的裂缝，采用低（恒）压树脂注入法将高分子树脂修补材料缓慢持续压入裂缝中。
（1）裂缝的位置、宽度、长度、测量应准确，并作详尽的裂缝现状图。
（2）沿缝对混凝土表面进行处理，清除松散灰浆、砂砾、油垢、使混凝土表面保持干净、密实。灌缝过程中，裂缝处于干燥状态。
（3）在裂缝端部、裂缝交叉处和裂缝较宽处设灌胶嘴，贯穿性裂缝需作开槽处理而且两端都必须埋设灌胶嘴。
（4）灌缝前，应逐一加压检查灌胶嘴的连通和裂缝封闭效果，即作试漏试验，试漏前沿裂缝涂一层肥皂水，从灌胶嘴压入压缩空气，凡漏气处，应修补密封至不漏为止。
（5）灌缝用胶必须按所选用产品确定的配合比进行拌合，准确称量各组材料并均匀搅拌。灌缝胶配置好后，应尽将其注入到缝中，并在该产品规定的适用期内使用完毕。
（6）灌缝施工应在产品规定施工操作温度下进行。
（7）灌胶顺序，竖缝必须自下而上，平缝应从一端向另一端进行。
（8）缝隙全部注满后应按材料要求进行养护，待灌缝胶液固化后，拆除灌浆嘴，并对混凝土表面进行修整。
5．4 钻孔和植筋
5.4.1钻孔
钻孔采用专门的钻机进行，钻孔之前先精确放出各所需钻孔的位置，要求放样误差控制在2cm以内，放样之后搭设钻孔平台，安置钻机钻孔，钻孔的直径要符合设计要求，钻孔时应注意不能损伤原工形梁的主钢筋。
5.4.2混凝土的凿除和凿毛
A.凿除区混凝土凿除和新旧混凝土接触面凿毛时应尽量用小锤轻击，不能用力过大，以免损伤工形梁。
B.为保证加固新浇混凝土与原结构混凝土结合良好并共同受力，凿除面应保持毛面：凿除混凝土时宜从凿除区表面中间开凿，凿除区内原结构的构造钢筋不得剪除，浇注加固混凝土时按原样予以连接恢复。
C.凿毛和凿除面应清刷干净。特别钻孔植筋后，应重新清刷一次。
5.4.3钻孔种植锚筋
A.在进行植筋钻孔之前尽可能对植筋区域原结构钢筋实际分布情况进行控测，以便尽可能减小植筋钻孔对原结构的损害。
B.钻孔应采用尽量小的振动施工工艺，以保证不损伤工形梁及盖梁，并严格按照设计要求的锚筋埋深和钻孔直径来控制钻孔深度和大小。
C.钻孔位置应按照设计要求放样，偏移量以与设计钻孔位置距离不大于5cm控制．
D.种植锚筋前，钻孔要用刷子及清洁压缩空气清孔。
E．种植筋时应严格按设计要求的钢筋线形、尺寸进行安装，确保外露部分能够满足钢筋的焊接搭接长度要求。
F.设计种植锚筋在锚固处采用直径22mm的螺纹钢筋，其余部位采用直径12mm螺纹钢筋，要求凝胶时间10分钟以内，固化时间1小时以内。
G.钻孔植筋应由有专业经验的人员来实施。
H.种植锚筋开始施工前，应对种植描筋所用胶剂进行粘接抗拔试验，确保握裹力不小于钢筋的抗拉强度，并验证凝胶和固化时间。
I．为保证工形梁在钻孔期间的安全，钻孔种植应按如下要求进行：钻孔应纵向一排一排进行，随着钻孔前行，植筋应及时跟进，未植孔数应保持在10孔内。
5．5 旧桥面铺装及微弯板拆除
拆除原桥栏杆系及桥面铺装时，必须按照对称的原则进行施工。
5．6 在旧工形梁更换支座顶升工形梁时，应平稳、同步、缓慢的从离最近的理论支承点处同时顶升，待千斤顶都顶升了相同的竖向位移后，再进行下一项顶升，直至能够从盖梁顶部取出损坏的支座更换为止。
5．7 对墩柱进行套箍加固时，为了加强新、旧混凝土的结合，应对原墩柱混凝土存在的缺清理至密实部位，并将墩柱表面凿毛，凿成麻坑或沟槽，沟槽深度不宜小于6mm，间距不于20mm。除去墩柱混凝土表面的浮渣、尘土。在浇筑混凝土前，墩柱表面应冲洗干净，并在墩柱表面以水泥浆等界面剂进行处理，以加固新、旧混凝土的结合。施工中必须采取措施，保证模板搭设、钢筋安置，以及新混凝土的浇筑和震捣质量，以保证混凝土的密实要求。
