摘 要：结合某城市高速公路的一座互通立交桥抗倾覆加固案例，阐述了桥梁中墩增设抗倾覆支座以及边墩增设钢拉杆的抗倾覆加固设计方法和施工流程，重点对墩柱加粗加宽、抗倾覆支座安装、模板支设以及混凝土浇筑等施工工艺进行了介绍。实践结果表明，桥梁加固设计和施工工艺取得了理想的实施效果，有效提高了抗倾覆能力，供同类工程参考。
关键词：高速公路;立交桥;抗倾覆加固;抗倾覆支座;
作者简介：侯建华（1986—），男，工程师，研究方向为道路桥梁工程。;
1 工程概况
某城市高速公路的一座互通立交桥所处位置为两条高速公路交会点，设计形式采用单喇叭立交。该互通立交共包含6座桥梁，分别编号为A-1桥、A-2桥、A-3桥、B桥、C桥以及F桥。其中B桥与C桥的线路中设计有独柱墩。随着该城市的发展与不断开发开放，该立交桥所承载的交通车流量呈现逐步增长的态势，并经常出现由于交通车流量过大而导致的车辆滞留问题，导致对该桥梁的承载能力提高了新的更高要求。
经分析，在当前不断增长的交通通行量条件下，原设计立交桥已无法满足交通承载的要求，其中设计有独柱墩的桥梁有一定的倾覆风险，存在较大的安全隐患，因此需要对桥梁采取抗倾覆加固措施。
2 桥梁加固设计
本次桥梁抗倾覆加固设计主要包括两大部分：中墩增设抗倾覆支座、边墩增设钢拉杆。
2.1 中墩加粗加宽，增设抗倾支座
该城市高速公路所属互通立交桥的B桥与C桥的线路（分别为B匝道与C匝道）中设计有独柱墩。为增强桥梁抗倾覆能力，拟对独柱墩的截面设计尺寸进行扩建增大，将其有原先的1.2m直径的圆形墩柱扩建为4.5m×1.8m的类椭圆形墩柱，以此使中墩加粗加宽。同时，在墩顶两侧分别设置抗倾支座，具体选择为GYZF4型700mm×114mm的橡胶支座，设置位置为距离墩顶原支座两侧1.5m位置处，如图1、图2所示。
在原墩柱扩建过程中，需要在承台和墩身***别进行植筋，植筋时需通过专门的打眼锚固植筋胶进行灌注植筋。植筋过程中，当所植入钢筋与原结构钢筋存在***碰撞时，可将植筋位置进行适当***调整。所植入钢筋的锚固深度***少为15倍的钢筋直径大小，且打孔的孔径应比所植钢筋直径外扩约5mm。注意打孔位置的选择，最小的孔壁厚度不得小于5cm，即外侧孔壁距离钢筋混凝土构件的边沿宽度***少为5cm。若混凝土中所植钢筋部分的多根钢筋均为受拉作用，则应适当保持植筋间距，相邻植筋距离不得过近，避免在其中一根钢筋受拉时对其他相邻的钢筋形成叠加效应，降低植筋效果。在实际植筋间距控制时，对于多根植筋，其间距一般***少为5倍的钻孔孔径。
浇筑新的混凝土之前，需对与原结构混凝土接触部位进行凿毛处理，去除疏松表层和浮浆直***坚实的混凝土结构，对其进行冲洗干净后，再涂刷相应的界面剂于新旧混凝土之间，保证浇筑混凝土后新旧结构能结合紧密，共同形成整体受力结构。界面剂选择时，优先采用专用的新旧混凝土结合胶。
2.2 边墩增设钢拉杆
该互通立交桥B匝道与C匝道的线路处于曲线段，为增大抗倾覆能力增设钢拉杆时，应将钢拉杆设置在曲线箱梁的内侧。本次全桥一共增设4处钢拉杆。其中，桥台处所设置的被动钢拉杆，主要设置在盖梁和箱梁侧面之间，如图3所示；连接墩盖梁处的钢拉杆，应设置在盖梁侧面和箱梁底面之间。
所增设的钢拉杆构件材料表面需采取清洁、除锈以及整平处理，并应对钢拉杆进行防腐防锈涂装。防腐措施主要为涂刷底漆+环氧富锌漆+聚氨酯面漆，各漆层均涂刷两道，层厚40μm，三层共厚120μm。面漆颜色选择浅灰色。
3 加固施工技术
3.1 工艺流程
3.1.1 墩柱加固及支座安装
承台开挖→放线定位→承台/墩柱的凿毛→孔位确定→承台/墩柱的钻孔→清孔→界面剂涂刷→灌注植筋胶→植筋→固化与保护→抗拔力测试→钢筋绑扎→模板安装→楔形钢板、支座、垫石及钢箍安装→混凝土浇筑→拆模→养护。
3.1.2 钢拉杆安装
工作平台搭设→孔位确定→钻孔→清孔→注入锚固剂→螺栓放置→固化与保护→抗拔力测试→钢板焊接与安装→钢拉杆安装→探伤检验→涂刷防腐层（本文不具体赘述流程）。
3.2 施工准备
将承台周边3m范围的土利用挖机挖除，挖***承台顶。距离承台30cm之内的土改用人工挖除，避免挖机碰撞承台。
按照设计图纸，将墩柱横纵轴的十字控制桩根据墩柱中心控制坐标进行测设，确定墩柱中心，并画出相应的外边线。控制点的标记应稳固显眼，以油漆标注并编号。采用双检制进行测量放线，按复核签认制落实交底。
3.3 凿毛
为保证新旧混凝土的结合能力，须采用专门的凿毛器对原承台/墩柱进行凿毛，深度***少为6mm，保证无疏松石子与软弱浮浆，露出硬实基底，再用钢丝刷清洗掉表面的浮碴。凿毛施工按从上***下进行，旧构件中的蜂窝、孔洞等缺陷不得遗漏，外露钢筋应采用除油、除锈和防尘处理。
3.4 钻孔
放样确定钻孔的准确位置，为避免与原钢筋碰撞，钻孔前应探查承台/墩柱中的钢筋位置。钻杆在钻孔过程中应保持平稳，不得出现斜孔。用同强度等级的砂浆对废孔进行填塞封堵，钻孔完成后，彻底清除孔内杂质，保证后续植筋的连接强度。本工程所设计的植筋直径为22mm、25mm、28mm，相应的钻孔直径扩大约5～6mm，分别为28mm、30mm、34mm。
3.5 涂刷界面剂
混凝土界面剂采用水泥基类型，将混凝土基面用***水***冲刷干净并保持湿润状态，等待饱和面干后，涂刷两遍界面剂，***遍应待***遍界面剂面干后进行涂刷。
3.6 植筋
对所用植筋与植筋胶的型号、规格等进行检测，保证钢筋干净、平直、无锈蚀杂质，垂直偏差在2mm之内，植筋胶各项性能符合设计要求。
借助专门的注射器进行植筋胶注入，本次植筋胶选用辛普森牌。注射时将混合管伸***孔底，边注胶边提升，使胶体分布均匀。注胶结束标准为胶体充填2/3的孔深，插入钢筋后有部分胶体溢出。钢筋应快速一次性插***孔底，过程中宜沿同一方向旋转，再将孔口多余胶体抹平。对于较大直径的钢筋，为保证钢筋插入完全，可用铁锤敲击钢筋端部。植筋胶一旦固化完成，即不得对钢筋产生扰动。
3.7 绑扎钢筋
拉拔力测试在植筋结束后48h方能进行。拉拔测试合格后进行钢筋绑扎。钢筋按设计顺序绑扎，先调整植入钢筋，再架设主筋，并将两者按要求完成焊接连接。检验架立筋的布置间距与位置，合格后再进行螺旋箍筋绑扎，注意控制钢筋的混凝土保护层厚度。
3.8 安装模板
在安装墩柱模板前，先测设出墩柱四角线，并根据相应的内缩距离用墨线弹出墩柱轮廓线，再据此安装墩柱钢模板。为保证墩柱模板支设垂直度，自墩柱顶端吊放两个铅锤，分别布设于墩柱两侧面，可通过测量铅垂线与墩柱钢模之间的距离控制垂直度。
墩柱的模板缝隙采用***密封处理，保证不漏浆和混凝土成形质量。模板拼装时应涂刷均匀的脱模剂，相邻模板间无错台和松散接缝。用缆风绳连接墩顶和墩柱中间的模板进行加固，并于底部3m位置加设粗钢管斜撑或打方木，确保墩柱模板的稳定性与强度、刚度。墩柱钢模板安装结束后，全面检查平面位置、纵横向稳定性、节点联系及顶部标高。
3.9 安装楔形钢板、支座、垫石与钢箍
考虑吊车难以在桥梁下部施工，经分析后，决定借助挖机进行楔形钢板、橡胶支座、垫石以及钢箍等的安装，具体安装顺序为：楔形钢板→垫石→橡胶支座→U形钢箍。对挖机进行改装，将三角形构造的加长臂安装焊接于挖机斗背上，加长臂前部利用钢丝绳或槽钢拉紧。加长臂前面连接有凹字形构件，其上开设孔洞并与楔形钢板开孔的位置对应，用以固定钢板、支座，保证稳定、安全。改装后的挖机臂和斗运转灵活，升降自如，机械***便捷，在实际操作中适用性良好。
安装施工时，设计制作升降架，以保证浇筑混凝后，楔形钢板和支座能够紧贴于箱梁。升降架由千斤顶控制上下，利用模板为底座***，使楔形钢板顶紧箱梁，并通过预埋的4根锚栓实现锚固连接。根据箱梁纵横坡考虑确定四角厚度，保证钢板底面在安装完成后处于水平状态，将楔形钢板通过环氧树脂和植入螺栓黏固于梁底。
根据施工现场实际的箱梁纵横坡与标高，确定支座和垫石的安装高度。为保证钢板、支座以及垫石之间紧密贴合，可利用钢板下方的可调螺杆对支座施加相应的预压力，依次保证桥梁服役过程中支座真正起到受力作用。支座与楔形钢板以及垫石之间，均通过环氧树脂黏结固定。
在施工过程中，必须检测支座下钢板与梁底的垂直距离，保证安装后符合要求。垫石下方的螺杆可提前焊接于墩柱钢筋上，保证垫石位置与稳定性。同时，用钢筋制作一定高度的平台，以确保橡胶支座和垫石的标高，平台***可考虑利用新增墩柱的钢筋。安装完成垫石和橡胶支座后，可通过调节螺杆螺母实现与箱梁的顶紧状况。
***安装U形钢箍，所用钢板应经过校平处理，再经由卷板机与工装台制作成形，将规定直径的半圆形钢护套按设计高度进行加工，并于上下边沿处相应位置钻设4个螺栓孔，用以确保扩建混凝土的厚度与定位。在工厂内将制作完成的钢板进行预拼装，将编号和标识等标注于对接头焊口处。拼装时检测焊接坡口大小与根部间隙等，修正不合格构件。检查无误后封闭焊接形成半圆形钢箍，打磨焊缝位置使之平整，然后进行防腐防锈处理，环氧富锌漆涂刷两遍后，***外涂浅灰色面漆。
3.1 0 混凝土施工
混凝土浇筑工序是实现新旧混凝土结合、表面质量效果的关键。为保证黏结质量，新浇筑混凝土的应严格控制水灰比和坍落度。其中，坍落度一般在140～180mm之间。为保证浇筑密实，本次混凝土施工时采用分段浇筑，且墩顶约40cm范围内的部分混凝土难以利用常规振捣棒实现振捣，故考虑改用自密实混凝土，以实现良好的自流动性，依靠混凝土自重均匀充填钢筋分布密集的区域，利用其高抗分离性和高间隙通过性，保证新浇筑混凝土结构的各项力学性能和耐久指标符合设计要求。
本次项目施工现场场地紧张，考虑采用泵车进行浇筑。混凝土通过插入式振捣器结合附着式高频振捣器进行振捣，快插慢拔，严控振捣时间，既不过振也不漏振，确保混凝土密实。混凝土施工***距离墩柱约40cm时，进行钢筋网片铺设，再采用自密实混凝土进行墩顶区域的浇筑。自密实混凝土浇筑在墩顶钢箍内，钢箍应焊接完好无缝，模板拼缝不得大于1.5mm。浇筑墩顶区域时，尽可能减少在浇筑范围内的分层数量，使用钢筋棍插捣密实，必要时可采用锤子轻敲U形钢箍，通过振动辅助混凝土的流动。混凝土完成浇筑后，立即覆盖以塑料布或无纺布，避免水分散失，待终凝后马上洒水养护14d。
4 结语
本项目中的城市高速公路互通立交桥在经过抗倾覆加固后，拆模后的墩柱混凝土观感良好，新旧混凝土接槎处无裂缝，检测的混凝土强度符合设计要求，达到了理想的加固效果。本文所述工程实例成功应用了桥梁中墩增设抗倾覆支座加固设计与施工技术，有效地保证了桥梁抗倾覆能力，可为此类桥梁加固工程***经验与参考。
参考文献
[1] 龙建宇.既有桥梁抗倾覆加固工程[J].科技传播，2012,4(24):161-162.
[2] 张树仁.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京：人民交通出版社，2006.
[3] 陈开利，王邦楣，林亚超.桥梁工程鉴定与加固手册[M].北京：人民交通出版社，2005.
[4] 魏红.桥梁施工及组织管理[M].北京：人民交通出版社，2007(9):121-153.
[5] 李世华.道路桥梁维修技术手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
