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独柱墩桥梁维修加固施工技术方案

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2019-07-10 11:48:19    点击数:-   【

1 工程概况

郑州西南绕城高速公路是郑(郑州)少(少林寺)高速、310国道、107国道等与京港澳、连霍两条国道主干线的重要连接线,其线上的K1+742分离式立交、K3+211.06 分离式立交、K19+440.12 分离式立交、K25+469.5分离式立交、K30+318分离式立交、国道107互通式立交匝道DK0+324.047桥六座桥为独柱式桥墩、双柱式桥台;京港澳高速与郑州西南绕城高速祥云寺互通立交CK0+797.392匝道桥、京港澳高速与郑州西南绕城高速祥云寺互通立交DK1+086.806匝道桥两座桥为独、双柱式桥墩、双柱式桥台、钻孔灌注桩基础。

以上各桥验算结果中的抗倾覆安全系数不满足要求,在极不利荷载作用下,桥梁有可能产生倾覆破坏。为避免倾覆事故发生,本工程主要是以上桥梁采取加固处理。

2 裂缝处理

2.1 裂缝修补原则

凡宽度<0.05mm的表面裂纹,一般可不处理,凡0.05mm≤宽度<0.15mm 的裂缝(不含出现渗水的裂缝),做表面封缝。凡宽度≥0.15mm的裂缝或出现渗水、钙化的裂缝,进行灌缝处理。

2.2 裂缝封闭施工工艺

对0.05mm≤宽度<0.15mm的裂缝,先用钢丝刷和水冲洗混凝土表面,采用聚合物水泥砂浆浆液沿裂缝走向从上至下均匀涂刷2遍进行封闭(宽度6~8cm),并在上面分段紧密粘贴上一层玻璃丝布(宽度 5~7cm),形成封闭带。

2.3 裂缝压浆施工工艺

对宽度≥0.15mm的裂缝,应采用灌浆法进行修补,其步骤如下:

(1)钻孔。在裂缝表面沿裂缝走向进行骑缝钻孔,作为灌胶导向孔。灌胶孔间距根据裂缝长度及宽度布置,35~40cm为宜,裂缝交叉处必须进行钻孔。

(2)清缝。用高压空气吹洗孔眼,使不被灰尘阻塞,沿裂缝从上而下将两边3~ 4mm范围内的灰尘、浮浆用小锤、手铲、钢刷、砂纸、毛刷依次处理干净,并整平构件表面,凿除突起部分,然后用丙酮擦干表面。

(3)粘贴灌浆嘴及裂缝表面封闭。灌浆嘴底盘的铁锈必须除净,并用丙酮清洗,涂抹1~2mm厚环氧胶泥后对准孔眼粘贴。每条裂缝上至少应有一个进浆嘴和一个出浆嘴。对于贯穿性裂缝两侧都必须粘贴灌浆嘴。裂缝表面封闭:为使混凝土缝隙完全充满浆液,并保证压力,同时又保证浆液不外渗,沿裂缝走向5cm宽的范围涂抹1.5mm厚的密封胶。

(4)压气试验。结构胶封闭带固化后,需进行压气试验,气压控制在 0.2~0.4MPa,对漏气部位再次封闭。压气试验时,在封闭带上及灌浆嘴周围涂抹肥皂水,可观察有无泡沫来验证是否漏气。

(5)灌注胶液。将修补胶注入到注入器中,并将注入器的连接端牢固地安装在灌浆嘴上。安装完毕后打开注入器,让胶液在注入器的压力渗入裂缝。

灌浆次序为:由低端逐渐压向高端,从一端开始压浆后,待另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后流出的浆液浓度与压入浆液浓度相同时,停止灌胶。

对于已灌完的裂缝,待浆液聚合固化后将灌浆嘴拆除,并将灌浆嘴处用胶泥抹平。对每道裂缝表面涂一层聚合物水泥浆,确保封闭密实,并使其颜色与原混凝土结构相近。

3 新旧混凝土结合面的处治

(1)用钢刷清洗老混凝土表面,将泥土、灰尘、油污等清洗干净。

(2)用电锤将混凝土表面凿毛,露出混凝土粗骨料。

(3)用清水清洗,钢刷清洗小坑,清除全部混凝土碎渣。

4 植筋

4.1 植筋工艺流程(见图1)



图1 植筋工艺流程图

4.2 施工工艺

(1)划线定位。根据设计要求,使用钢筋探测仪探测结构体内钢筋位置,钻孔位置应尽量避开受力钢筋,如钻孔位置遇到基材上存在的受力钢筋,钻孔位置可适当调整。

(2)钻孔。在需要钻孔位置钻孔,钻孔一般要垂直混凝土构件平面,倾斜度不大于8° (特殊要求除外),钻孔深度满足设计及有关规定的要求,为避免对砼工作面产生过大振动,应使用电动-气锤原理工作的电锤。

(3)清孔除尘。先用毛刷将孔壁刷净,然后用高压空气冲洗,将孔内灰吹净。植筋前应用丙酮或工业用酒精擦拭孔壁和孔底,达到孔壁无灰尘、无油污、无有机杂质。

(4)灌注结构胶。清孔完成后,将8.8级M27化学定型锚栓胶囊放入植筋孔内,再插入锚栓,用锤子轻轻敲击锚栓外露端头至设计植入长度。使胶囊破损,并且胶囊内的化学胶液充分混合。

(5)钢筋处理:

①植筋长度要满足设计及有关规定的要求。

②钢筋表面处理,用电动钢丝刷清除钢筋表面的锈蚀,用丙酮或酒精清除钢筋表面油污及灰尘。

③如植入基脚螺栓,应先将螺丝加工好,并将螺丝段用塑料管套保护好。

(6)植入钢筋。使用专用植筋注射器,从孔底向外均匀地把适量粘合剂填注孔内.注意勿将空气封入孔内、如果孔洞较深(≥20cm),可用混合管延长器,抠动扳机后慢慢地抽出。然后按顺时针方向把钢筋轻轻植入孔中,直至插入孔底、粘合剂溢出。钢筋应无明显弯曲。

(7)养护固化。钢筋植入定位后应加以保护,防止碰撞和移位,待结构胶固化后方可受力。

(8)植筋的焊接。焊点离脚面距离不宜小于10cm,焊接时采取必要的降温措施,避免植筋胶过热老化。焊接时应采用循环焊接施工方法,对一批钢筋逐点、逐根焊接。

5 增大立柱截面和钢结构盖梁施工

本项目中,位于郑州西南绕城高速上的K1+742分离式立交桥、K3+211.06分离式立交桥、K30+318分离式立交桥、国道107互通式立交匝道DK0+324.047桥的单柱墩改造采用增大立柱截面和钢结构盖梁的处治方法。

5.1 主要施工流程(见图2)



图2 施工流程图

5.2 主要施工工艺

(1)桥墩裂缝检查及处治。检查加固桥墩表面,是否存在表面裂缝,若存在裂缝,按裂缝灌胶施工工艺进行加固维修。

(2)承台基坑开挖。根据设计要求和测量数据,沿着已有桥墩开挖承台基坑,承台基坑开挖必须根据开挖深度、环境条件、地质条件选择合适的开挖方式方法,并做相应的边坡支护措施。

(3)承台混凝土新旧结合面的凿毛、植筋、钢筋绑扎、模板安装及浇筑。首先将原墩柱表面凿毛并冲洗干净,按混凝土新旧结合面施工工艺进行处治,然后在承台范围内的墩柱上用墨线画出植筋位置,新植锚栓需避开原墩柱受力主筋,植筋位置以不与既有钢筋冲突为原则,如局部位置重叠,可适当移动植入锚栓位置,钻孔、清孔、灌注施工工艺参照植筋施工工艺,最后根据设计图纸绑扎承台钢筋,并与植筋钢筋连接(绑扎或点焊),焊接材料及焊接长度必须满足设计及规范要求,钢筋施工经检验合格后安装模板并完成混凝土浇筑工作并养生。

(4)增大立柱截面混凝土新旧结合面的凿毛、植筋、钢筋绑扎、模板安装及浇筑。首先将原墩柱表面凿毛并冲洗干净,然后在墩柱上用墨线画出植锚栓的位置,新植锚栓需避开原墩柱受力主筋,植入深度20cm,钻孔植筋20mm,竖向间距20cm,环向按照30 o 均布,上下交错15 o ,最后根据设计图纸绑扎承台钢筋,并与植筋钢筋连接(绑扎或点焊),焊接材料及焊接长度必须满足设计及规范要求,钢筋施工经检验合格后安装模板并完成混凝土浇筑工作并养生。

(5)调平钢板计算及植筋孔钻孔。在箱梁底部标出新增支座楔形调平钢板位置,制作梁底楔形调平钢板:支座调平钢板根据现场测量的梁底纵、横坡,结合设计尺寸,计算出钢板四角厚度。梁底锚栓孔钻孔前务必先探明钢束和纵向钢筋位置,严禁触及预应力主筋及其波纹管,如干扰应在满足相关规范和受力要求的前提下适当调整锚栓孔位。

(6)柱顶钢套箍包裹范围内混凝土凿毛及植筋孔钻孔。将柱顶钢套箍包裹范围墩柱外侧圆周混凝土保护层表面进行凿毛并冲洗干净。根据图纸,在墩柱上用墨线画出植筋位置并钻孔,植筋间距30cm。钻孔完成后对植筋孔进行清孔。

(7)钢构件加工及钻孔。工厂根据计算出的钢板四角厚度及设计图纸中的钢板尺寸裁剪支座楔形调平钢板;根据设计图中钢抱箍、钢套箍预紧螺栓端板、加劲板及钢盖梁其余各部零件,钢板加工要求尺寸精确。选取工厂加工的钢构件中需要植筋的部分,用三夹板根据尺寸按1:1的比例裁剪,然后对照现场植筋孔的位置在三夹板上定位标出,并送至加工厂按三夹板标出的位置在对应的钢构件上定位并打孔。最后清除钢板表面铁锈、氧化铁皮、油污等有害物使其表面显露出钢材金属光泽,加工完毕送施工现场等待安装。

(8)支座调平钢板安装。在箱梁底部锚栓孔内注入定型化学锚栓专用胶,将8.8级M24定型化学锚栓植入梁体,要求植入梁体长度不小于21cm,外露长度应满足固定支座上钢板需求。植筋完全固化之后,安装调平钢板,调平钢板与梁底接触部分、与板式橡胶支座接触部分均需做防锈处理。为避免安装施工操作空间不足,在钢结构盖梁安装顶板前安装完毕。

(9)钢抱箍安装。首先将已清洗的植筋孔植筋,植筋长度及工艺满足设计及规范要求,在植筋完全固化后将钢抱箍零件吊装至脚手架上,确认植筋位置对应无误后固定,按设计图纸焊接竖向腹板、预紧螺栓端板、加劲板,焊接工艺满足设计及规范要求,焊接过程中注意对植筋进行冷却保护,防止温度过高造成植筋胶液老化。在立柱新增混凝土顶面及原立柱四周N5钢板20mm厚范围内灌胶,灌胶压力控制在0.3MPa,胶层厚度5~6mm。安装顶板,顶板与环形抱箍及腹板之间焊接。顶板施工完毕后封闭上下缝隙并灌胶。灌胶完成后,钢抱箍预紧螺栓加压,72h灌注胶完全固化之后焊接两半圆钢套箍。

(10)横隔板、封端板焊接安装。根据图纸焊接横隔板,然后焊接封端板完成钢盖梁的焊接。

(11)支座垫石安装及浇筑。安装新支座下钢垫板,钢垫板在工厂中将中间“井”子形中间纵横肋焊接成一个整体后运送至现场,中间纵横肋需开圆洞以利于灌浆的需要。现场焊接时尽可能将纵横肋与顶板焊接。封闭垫板外侧封端板,钢垫石焊好后灌入M40高强无收缩灌浆料。

(12)支座安装。柱顶高强灌浆料强度达到设计强度80%,采用梁板顶升方法进行新增板式橡胶支座安装。

6 工程质量保证措施

6.1 施工准备阶段的质量控制

(1)按施工组织设计和分部分项工程实施细则。

(2)检查施工准备工作。按有关准备工作的计划

做好如下检查:全场性的施工准备工作;单位工程的施工准备工作;作业条件的准备工作。此外,还应检查临时性的生产设施是否达到技术标准;施工用机械设备是否检测、试验和鉴定等。

(3)做好技术交底:使施工人员熟悉工程情况、设计意图、技术要求、质量标准和施工方法,做到人人心中有数。

6.2 人员控制

项目经理部主要管理人员要通过培训、持证上岗。项目的技术管理干部要具有相应的技术职称。主要技术工种经过培训、持证上岗。 

6.3 材料、半成品的质量控制

严格按质量标准订货、采购、包装和运输。按规定的条件和要求,进行堆存、保管和加工。按进度计划及时地配套供应现场。对采购的材料、半成品,如果到货时才进行验收,一旦发现不合格,就会影响按时供应。

因此对比较重要的材料或半成品,要把质量管理延伸到供应或生产单位。可采用的办法有:了解材料供应或生产单位在管理上是否能保证质量;供应和生产单位定期访问和调查;派出检查员,执行材料的供应监督,按合同规定在技术上、管理上给予帮助等。

6.4 施工机械、设备的质量保证

按进度要求和施工的适用性配备所需设备。首先应做到在用的机械设备无隐患、技术性能良好,完好率98%以上。对于精密仪器和仪表等应保持正常的灵敏度和精确度。





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