既有桥梁下部结构加固施工技术
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2012 年第 9 期
铁 道 建 筑 Railway Engineering
41
文章编号： 1003-1995 （ 2012 ） 09-0041-03
既有桥梁下部结构加固施工技术
王 芳
（ 中铁十六局集团 北京地铁工程建设有限公司， 北京 101100 ）
摘要： 结合国贸桥的工程实例， 介绍了对国贸桥的补桩、 新建承台及中横梁加固三个方面的施工工艺和 施工技术。国贸桥的桥墩基础采用补桩加固 ， 即在原承台的南、 北两侧面各加一根直径为 1. 5 m 的灌注 基坑侧壁挂网喷混凝土并打设锚杆加强支护 。 在原承台下吊装工字钢 桩。新建承台的基坑开挖之后， ， 梁 然后在既有承台底部绑扎钢筋、 浇筑混凝土。中横梁加固是在既有桥梁墩柱两侧增设两个钢墩柱， “测力可调盆式橡胶固定支座 ” 钢墩柱支撑钢盖梁， 盖梁上设置 对横梁进行支顶， 并对横梁进行粘贴钢 板加固， 增强其抗剪能力。 关键词： 城市既有桥梁 结构加固 施工技术 + 中图分类号： U445. 7 2 文献标识码： A DOI： 10． 3969 / j． issn． 1003-1995． 2012． 09-12 国贸桥一期异形板桥梁加固工程位于北京市东三 环中路与建国门外大街的交叉路口北侧 ， 国贸桥一期 东西向宽 异形板区域。加固区域南北向长约 35. 6 m， 2 约 65 m， 面积约1 800 m 。此区域南北向共六处桥墩， 加固工程涉及 19-1 轴东、 西两处桥墩。 分析其破坏特点， 最后确定全桥底板粘贴钢 状况不同， 板方案。钢板布置方式根据裂缝分布状态进行调整 ， 原 盖 梁 周 边 下 缘 裂 缝 以 顺 桥 向 为 主， 主要采用宽 1. 5 m 的横桥向条形钢板加固； 异形板周边的裂缝以 横桥向为主， 采用 0. 5 m 宽、 间距 0. 3 m 垂直于裂缝的 条形钢板加固该区域； 异形板圆弧变宽边缘处的裂缝 呈垂直边缘状分布， 采用整体异形钢板加固。
图1
新加桩基与既有承台位置关系（ 单位： cm）
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铁
道
建
筑
September， 2012
1 ） 灌注桩施工 补桩与既有国贸桥桩距离仅为 1. 65 m， 桩基施工 必然对既有桥桩产生扰动， 从而引起既有桥桩新的沉 而设计要求既有桥桩允许沉降值仅为 3 mm。鉴于 降， 为保证桩基施工过程中最 国贸桥的特殊性和重要性， 大限度减小既有桥桩沉降， 项目部专门组织技术人员 攻关， 优化施工方案， 对旋挖钻、 冲击钻、 正反循环钻机 等各种钻机的性能参数、 施工工艺进行详细了解和比 选。确定具体方案为： 考虑地下水位及施工安全， 桩基 从地面开始先进行人工挖孔作业至 15 m， 再采用正循 环钻进工艺机械成孔至设计高程 。人工挖孔部分桩径 调整为 1. 5 m， 钻孔部分桩径为 1. 2 m。特别增加桩底 及桩侧后注浆措施， 提高桩基承载力。 2 ） 桩基压浆 用清水打通注浆 桩身混凝土灌注完毕 24 h 内， 管， 在桩身强度达到设计强度的 75% 后开始注浆。 注 浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法 ， 以水泥 泵送终止压力控制为辅。 设计单桩 注入量控制为主， 水泥用量 3 000 kg， 施工中水泥用量拟定为： 桩端不少 注浆压力不小于 2. 0 MPa； 桩侧每道不少 于 1 600 kg， 于 500 kg， 注浆压力不小于 1. 0 MPa， 持荷 5 min， 压浆 流量不宜超过 75 L / min。 单桩后注浆水泥总用量不 少于 2 600 kg。 满足下列条件之一， 可停止压浆： 水泥注入量和泵 送压力均达到设计要求。水泥注入量已达到设计值的 75% ， 且注浆压力超过 4. 0 MPa。 2. 2 2. 2. 1 新建承台施工 新建承台施工方案
收稿日期： 2012-01-16 ； 修回日期： 2012-05-23 作者简介： 王芳（ 1973 — ） ， 女， 湖北潜江市人， 工程师。
2
2. 1
加固施工工艺
桩基加固 国贸桥中墩的基础加固采用补桩加固方案 。即在
原承台的南、 北两侧面各加一根直径 1. 5 m 的灌注桩， 桩底高程与原设计中墩桩基高程相同， 桩长 29. 5 m。 桩基采用 C30 钢筋混凝土结构。详见图 1 。
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→浇筑承台及桩顶二次后浇带混凝土 。 新建承台施工中的主要工序详述如下 。 ①承台基坑开挖。每处承台基坑南北两侧同步开 高差不超过 1. 0 m。 基坑采用放坡开挖， 坡度为 挖， 60ʎ 。基坑开挖断面要求整洁， 机械挖土预留 20 30 cm 厚度用人工清理。每层土方开挖深度 1. 0 m， 随开 挖随支护。 具体支护参数为： 基坑侧壁打设 20 mm 锚杆， 长度 1. 5 m， 间距 0. 5 m ˑ 0. 5 m； 铺设 8 @ 150 mm ˑ 150 mm 的钢筋网片， 喷 C20 早强混凝土， 厚度 10 cm。既有承台下方土体采用人工开挖清理 ， 以满足 尽量减小承台东西两侧土体扰动。 基坑 施工为前提， ， 开挖完毕 在原承台下安装工字钢梁。 ②安放千斤顶及支顶。在桩顶钢板箍内提前安放 钢板凳， 钢 板 凳 高 度 为 1 m， 采 用 400 钢 管 （ 壁 厚 12 mm） 及钢板制作， 内部灌注 C30 混凝土。工字梁就 位后， 在钢板凳和工字梁底间安放 200 t 千斤顶 （ 千斤 顶本体高度为 34 cm， 行程 15 cm） ， 施加 2 000 kN 顶力 并锁紧。 ③植筋。新承台与旧承台相接面需要凿毛清洗， 并且按照设计图纸要求进行植筋， 植筋前用钢筋探测 仪探测原承台钢筋， 防止钻孔过程中对其破坏， 避免损 害原钢筋。 其中 20 植筋钻孔孔径 25 mm， 孔深 17 cm； 16 植筋钻孔孔径 22 mm， 孔深 12. 5 cm。 新旧承 台连接处设置 25 cm ˑ 25 cm 倒角， 倒角内横向钢筋需 植入旧承台内 12. 5 cm。植筋完成后需抽样进行拉拔 试验， 检验植筋质量。 ④ 混凝土浇筑。 准备工作完成后， 进行混凝土浇 筑。先浇筑桩顶二次现浇段 C30 微膨胀混凝土 （ 膨胀 率 0. 3ɢ） ， 再浇筑新建承台 C30 自流平微膨胀混凝土 （ 膨胀率 0. 15ɢ） 。 自流平微膨胀混凝土与传统混凝 土相比具有大流动度、 早强、 高强、 微膨胀的特性， 从而 保证加固的整体效果。 混凝土均采用商品混凝土， 运 输过程中需保证混凝土的和易性 。 2. 3 2. 3. 1 中横梁加固方案及工艺 中横梁加固方案
1
施工方案
受地铁施工及多方面综合因素影响， 异形板区域 ， 墩柱累计沉降及差异沉降较大 中横梁及异形板下方 经过多 桥面产生了不同程度的裂缝。 根据桥梁现状， 次专家会论证， 制定如下加固方案： 针对基础部分， 由于中墩 （ 19-1 轴东、 西 ） 位于异 形板中央， 承载力最大， 其下沉直接影响异形板的受力 状态， 经多次专家评审， 最终确定中墩基础加固采用补 桩加固方案。即在原承台南北两侧各加一根桩， 在原 承台之下， 新建南北向两桩承台， 使新老承台组成叠合 截面共同受力。 中横梁开裂较为严重， 抗剪能力不足， 设计采用主 动加固的理念。思路为在既有桥梁墩柱两侧增设两个 钢墩柱， 钢墩柱支撑钢盖梁， 盖梁上设置“测力可调盆 对横梁进行支顶， 将原桥的“单点支 式橡胶固定支座” ， 承” 转化为“三点支承 ” 从而改善横梁的受力条件。 同时对横梁进行粘贴钢板加固， 增加其本身抗剪能力。 对于异形板底的加固针对不同部位裂缝的成因及破坏
铁 道 建 筑 Railway Engineering
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文章编号： 1003-1995 （ 2012 ） 09-0041-03
既有桥梁下部结构加固施工技术
王 芳
（ 中铁十六局集团 北京地铁工程建设有限公司， 北京 101100 ）
摘要： 结合国贸桥的工程实例， 介绍了对国贸桥的补桩、 新建承台及中横梁加固三个方面的施工工艺和 施工技术。国贸桥的桥墩基础采用补桩加固 ， 即在原承台的南、 北两侧面各加一根直径为 1. 5 m 的灌注 基坑侧壁挂网喷混凝土并打设锚杆加强支护 。 在原承台下吊装工字钢 桩。新建承台的基坑开挖之后， ， 梁 然后在既有承台底部绑扎钢筋、 浇筑混凝土。中横梁加固是在既有桥梁墩柱两侧增设两个钢墩柱， “测力可调盆式橡胶固定支座 ” 钢墩柱支撑钢盖梁， 盖梁上设置 对横梁进行支顶， 并对横梁进行粘贴钢 板加固， 增强其抗剪能力。 关键词： 城市既有桥梁 结构加固 施工技术 + 中图分类号： U445. 7 2 文献标识码： A DOI： 10． 3969 / j． issn． 1003-1995． 2012． 09-12 国贸桥一期异形板桥梁加固工程位于北京市东三 环中路与建国门外大街的交叉路口北侧 ， 国贸桥一期 东西向宽 异形板区域。加固区域南北向长约 35. 6 m， 2 约 65 m， 面积约1 800 m 。此区域南北向共六处桥墩， 加固工程涉及 19-1 轴东、 西两处桥墩。 分析其破坏特点， 最后确定全桥底板粘贴钢 状况不同， 板方案。钢板布置方式根据裂缝分布状态进行调整 ， 原 盖 梁 周 边 下 缘 裂 缝 以 顺 桥 向 为 主， 主要采用宽 1. 5 m 的横桥向条形钢板加固； 异形板周边的裂缝以 横桥向为主， 采用 0. 5 m 宽、 间距 0. 3 m 垂直于裂缝的 条形钢板加固该区域； 异形板圆弧变宽边缘处的裂缝 呈垂直边缘状分布， 采用整体异形钢板加固。
图1
新加桩基与既有承台位置关系（ 单位： cm）
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铁
道
建
筑
September， 2012
1 ） 灌注桩施工 补桩与既有国贸桥桩距离仅为 1. 65 m， 桩基施工 必然对既有桥桩产生扰动， 从而引起既有桥桩新的沉 而设计要求既有桥桩允许沉降值仅为 3 mm。鉴于 降， 为保证桩基施工过程中最 国贸桥的特殊性和重要性， 大限度减小既有桥桩沉降， 项目部专门组织技术人员 攻关， 优化施工方案， 对旋挖钻、 冲击钻、 正反循环钻机 等各种钻机的性能参数、 施工工艺进行详细了解和比 选。确定具体方案为： 考虑地下水位及施工安全， 桩基 从地面开始先进行人工挖孔作业至 15 m， 再采用正循 环钻进工艺机械成孔至设计高程 。人工挖孔部分桩径 调整为 1. 5 m， 钻孔部分桩径为 1. 2 m。特别增加桩底 及桩侧后注浆措施， 提高桩基承载力。 2 ） 桩基压浆 用清水打通注浆 桩身混凝土灌注完毕 24 h 内， 管， 在桩身强度达到设计强度的 75% 后开始注浆。 注 浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法 ， 以水泥 泵送终止压力控制为辅。 设计单桩 注入量控制为主， 水泥用量 3 000 kg， 施工中水泥用量拟定为： 桩端不少 注浆压力不小于 2. 0 MPa； 桩侧每道不少 于 1 600 kg， 于 500 kg， 注浆压力不小于 1. 0 MPa， 持荷 5 min， 压浆 流量不宜超过 75 L / min。 单桩后注浆水泥总用量不 少于 2 600 kg。 满足下列条件之一， 可停止压浆： 水泥注入量和泵 送压力均达到设计要求。水泥注入量已达到设计值的 75% ， 且注浆压力超过 4. 0 MPa。 2. 2 2. 2. 1 新建承台施工 新建承台施工方案
收稿日期： 2012-01-16 ； 修回日期： 2012-05-23 作者简介： 王芳（ 1973 — ） ， 女， 湖北潜江市人， 工程师。
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加固施工工艺
桩基加固 国贸桥中墩的基础加固采用补桩加固方案 。即在
原承台的南、 北两侧面各加一根直径 1. 5 m 的灌注桩， 桩底高程与原设计中墩桩基高程相同， 桩长 29. 5 m。 桩基采用 C30 钢筋混凝土结构。详见图 1 。
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→浇筑承台及桩顶二次后浇带混凝土 。 新建承台施工中的主要工序详述如下 。 ①承台基坑开挖。每处承台基坑南北两侧同步开 高差不超过 1. 0 m。 基坑采用放坡开挖， 坡度为 挖， 60ʎ 。基坑开挖断面要求整洁， 机械挖土预留 20 30 cm 厚度用人工清理。每层土方开挖深度 1. 0 m， 随开 挖随支护。 具体支护参数为： 基坑侧壁打设 20 mm 锚杆， 长度 1. 5 m， 间距 0. 5 m ˑ 0. 5 m； 铺设 8 @ 150 mm ˑ 150 mm 的钢筋网片， 喷 C20 早强混凝土， 厚度 10 cm。既有承台下方土体采用人工开挖清理 ， 以满足 尽量减小承台东西两侧土体扰动。 基坑 施工为前提， ， 开挖完毕 在原承台下安装工字钢梁。 ②安放千斤顶及支顶。在桩顶钢板箍内提前安放 钢板凳， 钢 板 凳 高 度 为 1 m， 采 用 400 钢 管 （ 壁 厚 12 mm） 及钢板制作， 内部灌注 C30 混凝土。工字梁就 位后， 在钢板凳和工字梁底间安放 200 t 千斤顶 （ 千斤 顶本体高度为 34 cm， 行程 15 cm） ， 施加 2 000 kN 顶力 并锁紧。 ③植筋。新承台与旧承台相接面需要凿毛清洗， 并且按照设计图纸要求进行植筋， 植筋前用钢筋探测 仪探测原承台钢筋， 防止钻孔过程中对其破坏， 避免损 害原钢筋。 其中 20 植筋钻孔孔径 25 mm， 孔深 17 cm； 16 植筋钻孔孔径 22 mm， 孔深 12. 5 cm。 新旧承 台连接处设置 25 cm ˑ 25 cm 倒角， 倒角内横向钢筋需 植入旧承台内 12. 5 cm。植筋完成后需抽样进行拉拔 试验， 检验植筋质量。 ④ 混凝土浇筑。 准备工作完成后， 进行混凝土浇 筑。先浇筑桩顶二次现浇段 C30 微膨胀混凝土 （ 膨胀 率 0. 3ɢ） ， 再浇筑新建承台 C30 自流平微膨胀混凝土 （ 膨胀率 0. 15ɢ） 。 自流平微膨胀混凝土与传统混凝 土相比具有大流动度、 早强、 高强、 微膨胀的特性， 从而 保证加固的整体效果。 混凝土均采用商品混凝土， 运 输过程中需保证混凝土的和易性 。 2. 3 2. 3. 1 中横梁加固方案及工艺 中横梁加固方案
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施工方案
受地铁施工及多方面综合因素影响， 异形板区域 ， 墩柱累计沉降及差异沉降较大 中横梁及异形板下方 经过多 桥面产生了不同程度的裂缝。 根据桥梁现状， 次专家会论证， 制定如下加固方案： 针对基础部分， 由于中墩 （ 19-1 轴东、 西 ） 位于异 形板中央， 承载力最大， 其下沉直接影响异形板的受力 状态， 经多次专家评审， 最终确定中墩基础加固采用补 桩加固方案。即在原承台南北两侧各加一根桩， 在原 承台之下， 新建南北向两桩承台， 使新老承台组成叠合 截面共同受力。 中横梁开裂较为严重， 抗剪能力不足， 设计采用主 动加固的理念。思路为在既有桥梁墩柱两侧增设两个 钢墩柱， 钢墩柱支撑钢盖梁， 盖梁上设置“测力可调盆 对横梁进行支顶， 将原桥的“单点支 式橡胶固定支座” ， 承” 转化为“三点支承 ” 从而改善横梁的受力条件。 同时对横梁进行粘贴钢板加固， 增加其本身抗剪能力。 对于异形板底的加固针对不同部位裂缝的成因及破坏