楊志國

(中鐵十八局集團 第五工程有限公司，河北 高碑店 074000)

1 工程簡介

北京市四惠立交是一座大型互通式立交，位于東四環(huán)與京通快速交匯處。有東向北匝道橋(2-2#)，該匝道橋為曲線梁橋，建于20 世紀90 年代末，現(xiàn)在橋梁梁端出現(xiàn)翹曲變位，內(nèi)側(cè)(小半徑)上翹，外側(cè)下沉，從最近兩年觀測發(fā)現(xiàn)，翹曲變位有所增加，須對2-2#匝道橋進行加固處理。

1．1 橋梁原結(jié)構(gòu)形式

上部結(jié)構(gòu):主梁為四跨連續(xù)現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力箱梁，單箱單室結(jié)構(gòu)，梁高1．57 m，梁寬8．96 m，箱底寬4 m，懸臂長2．48 m。分跨為25．27 +30．5 +30．5 +25．27 m，全長111．54 m，橋?qū)?．2 m。

下部結(jié)構(gòu):三處中墩為圓柱獨墩，直徑1．5 m，墩高7．4 ～8．2 m。北側(cè)共用墩蓋梁為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，蓋梁高1．1 m，寬2．4 m;墩柱截面為矩形，尺寸為2 m ×1 m，四角倒角為0．4 m ×0．1 m，墩高7．1 m;南側(cè)共用墩蓋梁為等截面，寬2．4 m，高0．8 m，內(nèi)設(shè)“工”字鋼:墩柱為兩柱，直徑1 m，高6．7 m。

支座:中墩頂為抗震固盆式支座，梁端公用墩處為板式橡膠支座。

1．2 結(jié)構(gòu)變位情況

(1)主梁梁端出現(xiàn)翹曲，內(nèi)側(cè)(小半徑方向)上翹，外側(cè)下沉。梁端與相鄰段出明顯高差。

(2)梁端內(nèi)側(cè)支座脫空。由于該梁體上翹，支座出現(xiàn)明顯脫空，并產(chǎn)生水平位移。

(3)蓋梁出現(xiàn)裂縫。南側(cè)雙柱蓋梁“工”字鋼位置出現(xiàn)豎向裂縫，北側(cè)“T”型墩蓋梁斜裂縫。

(4)墩柱出裂紋，個別墩柱出現(xiàn)不同情況的細小裂紋。

1．3 橋梁加固設(shè)計情況

1．3．1 加固原則

(1)加固設(shè)計荷載與原設(shè)計荷載相同。

(2)盡量不破除原結(jié)構(gòu)。

(3)盡量減少對現(xiàn)況交通的影響。

(4)盡量改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，消除病害。

1．3．2 加固措施

(1)調(diào)整梁體姿態(tài)。截斷中墩頂原限位設(shè)施及盆式支座抗拉構(gòu)件;梁端須搭設(shè)臨時支架，在支架頂處頂升主梁至梁端大半徑方向支座落空;頂升到位后在中橫梁處(大半徑方向)頂升主梁至梁端調(diào)平(橫坡與鄰橋相同)。

(2)三中墩外包鋼板，并將墩梁固接。為減少后期可變作用對主梁翹曲，將中墩與主梁的連接形式由固定支座改為固接。先將中墩外包鋼板，墩底鋼板用法蘭與承臺連接;墩頂位置主梁底安裝法蘭，待主梁調(diào)整就位后將墩頂與主梁通過法蘭固接。

(3)蓋梁外包鋼板。為加強北側(cè)公用墩蓋梁，加大蓋梁尺寸并外包鋼板;南側(cè)公用墩蓋梁外包鋼板。北側(cè)蓋梁為變截面普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁高從0．6 m 漸變到1．1 m。加固采用鋼板將蓋梁外包成等截面，梁高1．2 m，再在鋼板內(nèi)側(cè)灌注C40 自流平混凝土。南側(cè)蓋梁為等截面蓋梁，加固采用外包鋼板。

(4)增設(shè)拉力設(shè)施。為防止后期支座再次脫空的可能，梁端內(nèi)側(cè)加設(shè)拉力設(shè)施。為適用梁體在溫度等作用下的水平位移，拉力設(shè)施采用柔性吊桿制成。在主梁腹板外側(cè)及蓋梁外側(cè)各焊接一鋼錨箱，用PESH5-073 吊桿連接兩鋼錨箱，等更換蓋梁頂支座并落梁后預(yù)拉吊桿，吊桿初拉力為500 kN。

(5)更換伸縮縫橡膠帶。

2 橋梁加固的工作內(nèi)容

本工程加固的主要內(nèi)容為更換梁端支座，增設(shè)抗力設(shè)施;南側(cè)公用墩蓋梁外包鋼板;北側(cè)公用墩蓋梁加大截面并外包鋼板;三中墩外包鋼板(內(nèi)填C40 自流平混凝土)并將墩梁固接;更換伸縮縫橡膠帶。

3 橋梁加固施工方法

3．1 三中墩外包鋼板

3．1．1 工藝流程

三中墩外開挖至承臺頂面→固定承臺頂鋼板→墩柱外鋼板加工→切割墩頂抗震設(shè)施、墩頂鑿毛清理→三中墩外包鋼板。3．1．2 施工方法

(1)中墩開挖至承臺頂面。中墩外開挖至承臺頂面采用人工開挖。為了使保護中墩及主梁的臨時支架盡量靠近墩柱，所以保護臨時支架基礎(chǔ)采取與承臺頂面為同一平面，所開挖范圍包括臨時支架基礎(chǔ)所占的范圍。

(2)固定承臺頂鋼板。①開挖至承臺頂面后，對承臺頂面進行處理保證承臺頂面平整干凈。②確定錨栓位置:為減少錨栓對原結(jié)構(gòu)鋼筋的影響，錨栓孔間距根據(jù)實際情況做適當調(diào)整，然后確定錨栓孔的位置。③承臺頂鋼板加工:鋼板加工在廠里加工，根據(jù)承臺上預(yù)定的錨栓孔位置，在鋼板上打錨栓孔。打好孔的鋼板在廠里分成兩半，并做好坡口，兩塊鋼板的接縫與橋梁縱向一致。④固定承臺頂鋼板:承臺頂鋼板與預(yù)留的錨栓孔對應(yīng)后先焊接，焊接時用墊塊將其墊起完全焊透。焊接后先用兩根對應(yīng)位置的錨栓固定鋼板，待中墩外包鋼板就位后，將鋼板上錨栓全部固定。

(3)中墩柱處理。①墩柱混凝土段:其外表進行鑿毛處理，其深度不小于6 mm，保證其粗糙、平整、干凈。鑿毛采用水射流技術(shù)鑿除水泥混凝土，通過水壓和噴嘴數(shù)量控制水泥混凝土的鑿除深度。施工主要設(shè)備為水泥混凝土銑刨設(shè)備，包括:高壓泵1 臺、銑刨機1 臺等。采用水射流方式鑿毛水泥混凝土的優(yōu)勢:作業(yè)安全，無振動，不傷害原結(jié)構(gòu);鑿毛速度快捷，每臺機器的鑿毛速度為80 ～150 m2/h;鑿毛后的界面為凹凸齒狀，使新舊界面結(jié)合更緊密;鑿毛時，水射流只是沖掉軟弱、松散的部位，留下堅硬的部位。因此，鑿毛后的界面，沒有松動石子，界面上凸出的部位，是堅硬的石子和混凝土。②墩柱鋼板箍段:進行除銹，采用噴砂處理。③對墩柱出現(xiàn)的裂縫:用裂縫修補用膠(注射劑)進行修復(fù)。

(4)墩柱鋼板的加工。墩柱外鋼板委托專業(yè)加工，鋼板在廠里分成兩半，并做好坡口，墩柱外包鋼板的高度根據(jù)現(xiàn)場實測確定。鋼板的表面處理，表面進行噴砂除銹，除銹等級為Sa2 ．5 級，然后進行噴涂防腐漆。

(5)切割墩頂抗震設(shè)施、清理墩頂。待臨時支架搭設(shè)完畢后，用氧氣切割墩頂抗震設(shè)施，切割完成后對墩頂混凝土進行鑿毛清理。

(6)中墩外包鋼板施工。①立墩柱外鋼板:先在承臺頂鋼板上畫出墩柱外鋼板位置，用機械將鋼板立后水平推移到拼裝位置;同樣的方法將另一半立起。②墩柱外鋼板焊接:待墩柱外包鋼板全部調(diào)整到位后，先用焊機對稱點焊，然后從下到上對稱焊接。③連接墩柱外鋼板與承臺頂鋼板:在墩柱外包鋼板焊接過程中，同時把承臺頂鋼板上的錨栓全部栓接完成。然后用三角鋼板把墩柱外鋼板與承臺頂鋼板連接。待連接完畢后用C30 混凝土將承臺頂鋼板加以保護。

3．2 頂升主梁

3．2．1 梁端支架搭設(shè)

(1)臨時支架的布置:在中墩的內(nèi)外側(cè)各設(shè)一個支墩，內(nèi)側(cè)支墩保護墩柱及主梁，外側(cè)支架頂升主梁調(diào)整梁體姿態(tài)，如圖1 所示。

(2)臨時支墩的設(shè)計:臨時支墩采用四根直徑50 cm 鋼支柱，放置在承臺頂面，鋼支柱頂設(shè)置兩層20#工字鋼，其上鋪設(shè)2 cm 的鋼板，鋼板上放置千斤頂，如圖2 所示。

圖1 中墩臨時支架斷面示意圖

圖2 端梁臨時支架示意圖

3．2．2 頂升主梁

(1)頂升系統(tǒng)的安裝。將千斤頂按編號吊裝到位，并按規(guī)定的工法安裝傳感裝置。安裝時注意事項:千斤頂與底座間用螺栓固定，并保證千斤頂中心與主梁腹板中心對中。按設(shè)計編號在千斤頂、液壓泵之間一一對應(yīng)連接管線?？刂剖野卜旁跇蝾^，用電纜把控制信號送到頂升平臺處。電氣線路電纜應(yīng)鋪放并固定好，避免人員踩踏或硬物損傷。

(2)系統(tǒng)空載調(diào)試。系統(tǒng)安裝完成后應(yīng)進行試機，以保證手動、自動過程中操作與設(shè)備運行動作一一對應(yīng)、正確。

(3)頂升前準備工作檢查。頂升前需再次對頂升裝置的液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、千斤頂系統(tǒng)、控制與顯示系統(tǒng)進行全面細致檢查，并記錄于表。清除主梁與相鄰梁體之間的結(jié)構(gòu)連接，確保結(jié)構(gòu)上的無關(guān)荷載已去除、無拖掛、無阻礙。

(4)試頂調(diào)整。①控制所有千斤頂主頂回到起始位，進入手動頂升準備。②手動操作控制系統(tǒng)，適時調(diào)整泵站限壓，給主梁端部千斤頂逐級頂升:第一級1 000 kN，第二級500 kN，然后按100 kN 遞增，直到是梁端整體上升3 cm，同步頂升三中墩，使梁端調(diào)平(與公用墩蓋梁臨橋橫坡相同)，中墩頂分級為100 kN，加載時應(yīng)隨時觀測各處情況并作好記錄，必要時召集有關(guān)各方分析決策。③手動加載將主梁結(jié)構(gòu)提升離開支座3 cm 左右，靜置24 h，期間組織人員定時對結(jié)構(gòu)觀測。④檢查結(jié)構(gòu)焊縫、結(jié)構(gòu)變形是否正常。⑤檢查所有設(shè)備是否正常。

(5)主梁的水平調(diào)整。手動調(diào)整千斤頂好進入新的平衡，并將此時數(shù)據(jù)作為起點，準備進入自動頂升。

(6)頂升。①啟動自動頂升，系統(tǒng)自動運行。②在自動頂升過程中，如果各頂升點同步誤差超過控制系統(tǒng)的設(shè)定誤差，系統(tǒng)將自動調(diào)整;如果頂升點同步誤差超過控制系統(tǒng)設(shè)定的最大誤差，系統(tǒng)將自動進入緊急停機，等待調(diào)整;調(diào)整完畢，進入準頂升狀態(tài)，再次啟動自動頂升。③頂升過程中，觀察頂升過程中同步控制誤差對構(gòu)件的影響;注意記錄頂升過程中的油壓最大、最小值，并時刻監(jiān)測主梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)偏移是否在規(guī)定范圍內(nèi)，在誤差出現(xiàn)時應(yīng)及時進行修正。④頂升過程應(yīng)隨時監(jiān)控負荷、結(jié)構(gòu)狀態(tài)。⑤當主梁結(jié)構(gòu)頂升到就位后，臨時固定。

(7)應(yīng)力監(jiān)測。①2-2-1 ～2-2-3 軸各布置4 個應(yīng)力測點，見圖3;②2-2-0 ～2-2-4 軸主梁跨中處各布置2 個應(yīng)力測點，見圖4;③應(yīng)力測點:將傳感器支架用高強度膠粘貼在混凝土表面，然后放入傳感器，擰好螺母。④主梁及橋墩應(yīng)力:梁體頂升開始前，將應(yīng)力測點粘貼在指定位置后，用連接線將傳感器與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀連接。平衡各測點后進行連續(xù)采樣，采樣間距為1 次/1s。⑤梁體豎向及水平位移:采用機械式百分表進行測量，人工讀數(shù)。

圖3 2-2-1 ～2-2-3 軸應(yīng)力測點布置圖

圖4 2-2-0 ～2-2-4 軸主梁跨中處應(yīng)力測點布置圖

(8)信息反饋。在梁體頂升過程中，梁體及墩柱應(yīng)力變化進行實時監(jiān)測，梁體豎向和水平位移、墩柱沉降每個工況進行一次讀數(shù)。數(shù)據(jù)變化情況及時反饋施工現(xiàn)場指揮人員。

(9)頂升過程中巡視。①梁體及墩柱的外觀巡視(有無新增裂縫、原有裂縫開展情況等)。②臨時支架是否穩(wěn)固。③應(yīng)力、位移測點的狀態(tài)是否完好。發(fā)現(xiàn)異常立即通知現(xiàn)場施工指揮人員。

3．3 加固蓋梁及北側(cè)公用墩、更換支座、澆筑自流平混凝土

根據(jù)邊墩蓋梁受損情況，分別對邊墩蓋梁進行加固，南側(cè)蓋梁進行包鋼板;北側(cè)蓋梁加大截面尺寸并包鋼板，鋼板內(nèi)灌注C40 自流平混凝土。

3．3．1 南側(cè)蓋梁加固

根據(jù)南側(cè)蓋梁受損情況，蓋梁四周及底部均外貼鋼板。加固前先進行蓋梁表面刷毛處理，深度不小于2 mm，保證其粗糙、平整、干凈。根據(jù)設(shè)計位置進行打孔，然后根據(jù)孔位放樣加固鋼板孔位，最后進行注膠，將鋼板定位粘貼，如圖5 所示。

圖5 南側(cè)蓋梁錨栓位置示意圖(單位:cm)

M12 化學(xué)錨栓鉆孔深125 mm，孔徑為16 mm，有效錨固深度不小于100 mm，單錨抗拉不小于26 kN，單錨抗剪不小于28 kN。

M16 自擴底錨栓鉆孔深235 mm，孔徑為45 mm，有效錨固深度不小于280 mm，單錨抗拉不小于60 kN，單錨抗剪不小于90 kN。

加固鋼板的施工。為了使現(xiàn)場施工方便，蓋梁加固鋼板委托專業(yè)廠家加工，到現(xiàn)場分塊安裝。

加固鋼板安裝:先安裝蓋梁底鋼板，安裝方法，用簡易支架和倒鏈提升鋼板，人工控制就位，用錨栓將其固定，其它鋼板也采取相同方法安裝。

(1)鋼板表面處理。鋼板粘貼面應(yīng)進行除銹粗糙處理，并留錨栓孔。

(2)配制膠劑。按規(guī)定比例充分攪拌均勻。

(3)注膠施工(鋼板封邊及灌注結(jié)構(gòu)膠)。先封邊，即將注入膠嘴粘結(jié)在鋼板的注人孔上，在鋼板邊緣插入排氣管，在膨脹螺栓頭上罩上蓋碗，然后用鋼板封邊膠封閉鋼板邊緣，完成封邊。注入膠嘴和出氣孔布置為1 m 間隔。待封邊膠體達到完全固化(約12 h)具有一定的強度后，再通氣試壓以檢驗鋼板的封邊良好，才能進廳后 續(xù)灌注結(jié)構(gòu)膠施工。用壓力泵以0．2 ～0．4 MPa 的壓力將盛于壓力罐中的粘鋼灌注膠經(jīng)塑料導(dǎo)管從注入嘴灌注到鋼板和混凝土的空隙中，壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，當排氣孔冒出漿液時停止加壓，以鋼板封這膠堵住排氣孔，再以較低壓力維持約10 min，或灌注工作持續(xù)到所有排氣孔均有膠液流出。在灌注過程中，用橡皮錘敲打鋼板以確認是否灌注密實。

3．3．2 北側(cè)蓋梁加固

根據(jù)北側(cè)蓋梁受損情況，蓋梁四周及底部均外貼鋼板，并加大蓋梁截面。加固前先進行蓋梁表面鑿毛處理，深度不小于6 mm，保證其粗糙、平整、干凈。根據(jù)設(shè)計位置進行打孔，然后根據(jù)孔位放樣加固鋼板孔位，將鋼板定位錨固，最后澆筑自流平混凝土。

墩柱加固。墩柱外包鋼板。

北側(cè)蓋梁所用錨栓形式與南側(cè)蓋梁相同

3．3．3 自流平混凝土的澆筑

梁體姿態(tài)調(diào)整及落梁完成后，分別對北邊墩蓋梁和三中墩進行自流平混凝土澆筑。

自流平混凝土澆筑前，先進行自流平混凝土配比適配，選擇合適的集料粒徑和自流平混凝土的自流性。

在墩柱和蓋梁上預(yù)留自流平混凝土進料孔和排氣孔，排氣孔設(shè)置在最高點，進料孔盡量設(shè)置在高點。利用混凝土的自流性，進料漏斗高于灌注實體最高處。澆筑過程中，用橡膠錘適當敲擊墩柱和蓋梁外側(cè)鋼板，提高混凝土的流動速度，不進行振搗。

3．3．4 更換支座

南側(cè)公用墩原支座上下設(shè)有墊石，將原墊石鑿除，重新現(xiàn)澆支座下墊石，上墊石改為鋼板墊塊;北側(cè)公用墩原支座下為支座槽，將支座槽清理干凈，上墊石改為鋼板墊塊。上鋼板與主梁用膠粘接，上鋼板根據(jù)梁的縱橫做成楔形，保持上鋼板下表面水平。

用環(huán)氧砂漿粘接新支座。

3．4 墩梁固接

(1)中墩與主梁固接。中墩與主梁固接采用三角鐵，三角鐵與梁底鋼板和墩柱外包鋼板進行焊接。

(2)落梁。支座更換驗收合格后，將提升千斤頂緩慢卸壓落梁到位。落梁時，注意避免碰撞支座，以保證支座位置。落梁方式亦按頂舉時，同一步長步階緩慢進行，這樣有利于主梁就位準確且與支座密貼;若主梁就位不準確或與支座不密貼，應(yīng)報設(shè)計和有關(guān)單位代表，查明原因，采取有效措施予以糾正后，重新調(diào)整。

(3)安裝拉力設(shè)施。鋼錨箱安裝:錨箱鋼板下料前須確定吊桿尺寸，復(fù)核鋼箱尺寸與吊桿尺寸是否匹配，然后下料生產(chǎn)，鋼板可在在工廠預(yù)先焊接，焊縫等級達到設(shè)計要求，吊桿為工廠預(yù)制，型號為PESH5-73，張拉力為500 kN，吊桿上端為固定端，下端為張拉端，待主梁落梁后張拉，利用張拉撐腳、張拉桿和連接器配合千斤頂實施張拉。完成拉力設(shè)施安裝。

3．5 更換伸縮縫橡膠帶

待上述工作完成后，更還伸縮縫橡膠帶，修復(fù)路面。

4 結(jié)語

隨著城市的快速發(fā)展，越來越多的橋梁不可避免的發(fā)生老化，橋梁維修工作刻不容緩。維修工作往往受城市空間、交通情況等制約，如何圍繞不中斷現(xiàn)況交通，保證安全、高效、優(yōu)質(zhì)完成維修工作是關(guān)鍵。實踐證明，本文所闡述的施工方法是合理的，切實可行的。