分离式立交桥桩基纠偏及支座更换施工技术方案..docx

省道S238分离式立交桥墩柱纠偏施工技术方案
一、编制依据
1、交通部部颁标准《公路工程技术标准》JTGB01-2014
2、交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
3、交通部部颁标准《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004
4、交通部部颁标准《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22-2008
5、交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
6、交通部部颁标准《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTGD63-2007）
7、国标《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006参考
8、《两阶段施工图设计第三册第一分册》
9、汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段东岭隧道先行施工标段（K109+770～K116+120）S238分离式立交桥桥墩加固工程设计说明
10、我司既往成熟经验
二、工程概况
S238分离式立交桥上跨主线，桥跨组合为20+2*26+18m,桥长90m,半幅桥宽12米，上部构造采用P.C连续梁，下部结构为D130双圆柱式桥墩和D180独柱式桥墩，D130桩径柱式桥台，钻孔灌注桩基础。
S238分离式立交桥桥位地处低山丘陵，桥位区第四系覆盖层及全风化层较厚，植被较发育，跨越省道S238，地势起伏较大，根据勘察成果及区域地质资料，未测得地层裂隙等结构面产状，未见饱和砂土和其它影响场地稳定性的不良地质存在。
省道S238立交桥1#墩受K115+385～640右侧边坡滑移影响，1#墩柱已发生位移，经测量，右幅1#-1立柱顶累计偏移6.16cm（横桥向左侧偏移5.46cm，顺桥向大里程偏移2.86cm)，柱底累计偏移6.75cm（横桥向左侧偏移6.08cm，顺桥向大里程偏移2.93cm)；右幅1#-2立柱顶累计偏移21.41cm（横桥向左侧偏移19.61cm，顺桥向大里程偏移8.61cm）,柱底累计偏移13.85cm（横桥向左侧偏移12.8cm，顺桥向大里程偏移5.29cm）。左幅1#-1立柱累计偏移3.4cm（横桥向左侧偏移3.12cm，顺桥向大里程偏移1.42cm），1#-2立柱累计偏移6.49cm（横桥向左侧偏移6.28cm，顺桥向小里程偏移1.64cm）。
经各方研究讨论，决定对偏移墩柱进行纠偏。
三、施工准备
1、劳动力资源配置

2、主要施工设备及材料

ZB4/800B油泵

1台备用

四、施工计划

五、施工方案
（一）、支座更换方案
根据设计要求，此次对省道S238分离式立交桥连续箱梁右幅1#-a、1#-b（支座型号：GPZ（2009）5.0）盆式支座进行更换。
主要技术方案：1#墩柱横向大桩号处采用浇筑长9.5m、宽3m、高1m、强度为C40的砼基础作为箱梁顶升受力的支撑基础，基础加设钢筋，等支撑基础强度达到设计要求后，在基础上搭设贝雷架支撑，贝雷架搭设时需离墩柱外缘30cm，且搭设高度低于梁体底部1.2m。为保证贝雷架刚度，采用多排多层多拼方式组合。然后在贝雷架顶部垫工字钢，在工字钢顶部放置6个400T千斤顶， 0#台放置8个150T千斤顶（见后附图纸）。
1、工程应用技术说明及设备选用
（1）操作系统
本次施工采用具手工同步顶升系统，该系统采用位移和顶升压力的双控作为顶升控制依据，微位移误差控制、微油路压力控制。
顶升过程中不同点的位移差在2mm以内。本次操作不会对梁体产生不均匀受力，并导致梁体开裂受损。
（右图为泵站）
（2）超高压千斤顶
针对本次工程中所涉及盆式支座，将选用我公司特有的外径220mm，活塞直径180mm、高度为212mm、顶升行程为50mm、顶升力为150T的薄型超高压千斤顶8台，外径300mm、活塞直径220mm、高度为350mm、顶升行程200mm、顶升力为400T的超高压千斤顶6台作为本次工程的主要顶升设备。
该设备的选用依据为：
本次工程施工涉及两种类型的盆式支座，高度分别为140mm、155mm，加上垫石高度，盖梁上空间高度大约为300mm。为满足不同空间高度的需求，更好的放置千斤顶，故选用高度为212mm和350mm、顶升行程为50mm和200mm的超高压千斤顶。对于空间较大的地方，在千斤顶下加刚性支垫调整；对于空间特小的地方还可采用超薄型千斤顶。

根据盆式支座的结构进行计算得出，支座可承受的最大支座反力为500T，经查原施工设计图，支座承受的永久垂直荷载（即恒载）为300T，考虑车辆荷载，每个支座承担的实际最大荷载约在400T以内；故选用顶升力为400T安全系数为1.5的超高压千斤顶。即使按支座能承受的最大反力计算也能达到1.6倍，所以选用400T的超高压千斤顶作为动力顶升是安全的。
2、支座更换施工工艺
根据安全施工的需要，在桥梁支座进行更换前，应对施工部分的桥梁梁体进行全面检测，主要检测内容为梁体是否有明显开裂、混凝土剥落、露筋等不宜施工的情况出现，如有上述情况出现，应先向业主建议对梁体进行维修加固后方可更换桥梁支座。
（1）更换支座施工工艺
由图纸显示，本桥为双幅4孔连续箱梁组成。因此为保证结构的整体安全，支座更换必须按照同一整体结构同步顶升、同步更换的方式进行。考虑到单跨跨径较大（26米），仅在同一桥墩处顶升桥面产生的纵向转角位移很小（0.0019rad），对梁体结构受力基本没什么影响，故本次施工采取两跨同步顶升及更换是安全高效的。
这样的顶升方案是否引起梁体的开裂是大家关心的问题。首先说转角变形的影响，梁体结构本身是允许墩顶产生转角变形的，而顶升产生的墩顶附加转角位移（最大0.0019rad）远小于设计荷载作用下产生的转角位移；其次再看顶升中竖向强迫位移的影响，由于梁体长度较长（为26m），如按顶升最大高度1cm计，在桥面产生的伸长微应变仅为4.4×10-7，在桥面铺装产生的纵向附加拉应力几乎可以忽略不计（砼0.0132 Mpa、钢筋0.09Mpa）。因此，梁体顶升过程中是不会产生新的开裂。
(2)搭设施工平台
更换支座工作是一项高空作业，工人要在高空进行拉提重物、观测和更换支座等工作，因此搭建高空操作平台是一项必不可少的工作。
对施工平台的要求：
①施工平台有足够的强度、刚度和稳定性，能承载竖向和水平推力作用，变形小，稳定度高；
②平台与梁底保持1.6m-2m的空间，充分保证人员的易操作性；
③梁体下面的施工平台及搭设的支架联成整体；
（3）对施工部分进行梁体和垫石检测，如梁体或垫石有损坏，则会同业主根据其损坏情况确定梁体的维修加固方案或垫石的修补方案。支座更换需在梁体维修加固完成后方可进行。
（4）安装防侧移装置
由于在顶升更换支座的过程中，桥梁可能发生偏移，尤其是向外侧滑移，因此在台帽上安装防侧移装置确保万无一失。
防侧移装置根据台帽上的空间位置（约34cm）、梁体侧移推力决定材质和尺寸，装置主体采用高60cm、宽30cm、纵向20cm的型钢骨架，在型钢与箱梁间加2cm厚的橡胶板（仅与型钢面粘牢固定），并使橡胶板紧贴于箱梁上，在台上植入4颗直径20mm 的高强膨涨螺杆固定，每颗螺杆植入深度不小于18cm，4颗螺杆的设计剪力为22T，破坏剪力可达30.56T，可足以抵抗桥梁侧向滑动力。同时建议该装置作为永久装置予以保留，既允许桥梁因温度或荷载而产生的横向偏移，又限制了桥梁偏移的位移范围。

（5）安装千斤顶
采用薄型超高压千斤顶，千斤顶放于台帽上，对台帽上的所有支承点同步顶升。
1#墩处使用6台400T千斤顶和6台超高压ZB4/800B油泵（千斤顶必须设置在箱梁腹板中心线位置），0#台帽上使用8台200T千斤顶和3台超高压ZB4/800B油泵。
根据实际情况，防止顶升时损坏梁体，我公司特采用无变形刚性托架，很好的保护梁体安全。
千斤顶上部垫钢板，钢板与梁体接触中间垫5毫米的胶垫，防止损坏桥梁的外观，如图：

千斤顶布置示意图
（6）整体顶升
千斤顶初始顶升力：0#台2500KN（千斤顶顶升力合力），1#墩6000KN（千斤顶顶升力合力），顶升力合力增加步长值为100KN，每增加一个步长值实时监控支座位移情况，并做好记录。若支座脱空立即停止施加顶升力，抽出支座橡胶体，顶升过程中需将支座脱空间隙控制3mm以内。
在顶升过程中每升高一级就安装专用保护环，以防止油管爆裂或油缸泄漏造成梁体急落而损坏。专用保护环如图：
（7）支座更换
由于支座使用时间较长，将原支座按照不同位置编号，以便查对和更换。清除杂物，以便取下原支座，更换新支座。支座更换完毕后，如垫石出现损坏，用环氧砂浆进行垫石修补。在实际施工过程中，对环氧砂浆进行合理配置，可使其在修补后3-5小时内达到C30强度。在盆式支座也标上十字交叉中心线，使支座的中心线同墩台上的设计位置中心线相重合，调节施工完毕，就可以慢慢落梁。
（8）卸载落梁
落梁时将梁体稍稍顶升，解除临时支撑，开始卸载。卸载时与分级加载的顺序相反分级卸载。卸载完毕检查上垫石和支座之间结合是否紧密，或用修补砂浆进行部分修补。
（9）施工流程如下：
顶升施工流程：施工准备→表层砼的处理→放置千斤顶→安装监控设备→顶升→更换支座→卸载
施工准备
卸载
更换支座
顶升
安装监控设备
放置千斤顶
表层砼处理

3、控制措施
由于桥梁顶升时必将会引起桥梁结构的变化，因此在起梁时必须采取严格的控制措施，系统自动实施位移监控，为更好的保障顶升过程中梁体的安全，我们还在每一个顶升点安装百分表进行人工监控，对每一点进行双重控制，将误差控制在最小范围。
监控是保证梁体安全受力所必须的，主要是记录起梁前及顶升过程中千斤顶的顶升情况，并在顶升过程中观察梁跨、梁底面和桥两侧、腹板处裂缝情况，如果有异常，则必须马上中止顶梁，找原因，确定解决办法，方可重进行顶梁。
位移监控包括起梁过程中每一阶段位移监控，箱梁下安装百分表测量不同阶段的顶升位移量，控制起梁的高度和速度。梁体左右之间位移差不得超过1mm。
其他控制措施包括：
①根据桥梁实际情况进行顶升力测算，满足顶升承重力达到原受力1倍以上安全系数。
②在顶升前认真检查顶升系统各部件是否正常，超高压千斤顶应保证油路良好，各并联千斤顶超高压均匀，工作状态正常。
③起梁时应对梁顶起时的位移和千斤顶的起顶力进行双控，保证起梁能达到设计位置；
④为保证达到要求和施工质量，按要求配置人员和设备；
⑤ 起梁时，用钢垫片和千斤顶作临时辅助支撑，安装完支座后落梁前将其拆除。
⑥在墩顶、台帽顶设置位移观测系统，即安装百分表，以便更方便、更快捷、更直观地控制起梁的高度和速度，严格控制每次顶升量和总顶升量。
⑦在加载时，分级进行，以便各千斤顶之间的力均衡增加，达到同步顶升，同时加强对梁体的观测；
⑧对梁体根部进行应力和裂缝监控，起梁时，如果出现裂缝，即超过了规范和设计允许值，则必须停止起梁，查找原因，找到解决办法后，再进行起梁安置支座。
⑨加垫钢板施工工艺
主要针对一半面积未受力、产生受力不均现象和有脱空现象的支座，采取如下方法：先用塞尺量出脱空的尺寸，再以上述方法顶梁，将支座粘回原支座所在的梁体底，将支座固定好，根据脱空的空间高度选择适宜的钢板垫入支座与垫石之间，最后用环氧树脂将钢板固定。
（二）、墩柱纠偏
由于本次省道S238分离式立交桥1#墩左右幅墩柱纠偏，本桥情况特殊（上部结构已全部施工完成），所以先将箱梁整体顶升后再进行墩柱纠偏。
（1）支撑顶推准备
因地表覆盖粘土层，不宜采用地锚，所以选用支撑顶推。顶推梁采用贝雷架组合，双排单层，与土坑相连端采用A3钢，厚1cm的钢板作挡头板，与千斤顶接触面用3cm厚钢板，而千斤顶与桩头的连接器为特殊加工的顶头靴。施工水平力选用550T的液压千斤顶，这样通过土坑利用贝雷梁作为传力杆，就可以给桩头施加水平推力，从而使桩基复原或接近原设计值。
（2）纠偏观测方案
首先是检测点布设。沿桥轴线在靠近桥台的地方选一原点，并以此为固定点，然后在需要纠偏的桥墩盖梁上设定其中轴线，通过仪器观测中主线上各点，与假设的固定之间的距离变化，可知纠偏情况。其次，盖梁在其横向边缘悬挂垂球，把观测点引至地面，桥底的人员可通过垂球与测点的相对位移值判断桩基纠偏情况。另外，同一个墩基础纠偏过程需分为几步才能完成，时间间隔较长，观测需全天候进行，因此观测时间分为白天和夜间。不同时间段采用方法有所不同，白天观测采用在固定点假设全站仪，通过观测点的距离或角度变化值来计算墩柱的纠偏情况，夜间观测主要采用拿钢卷尺的方式来判断中主线的位移变化情况。施工时通过上述观测结果指导施工，达到预期目的。
（3）施工工序
①减少桩基周边约束力
桩基在软土侧压力的挤压下，一侧受主动土挤压力的作用，另一侧受被动土压力的作用，两侧的压力差超过桩基的抵抗水平推力时，桩基就产生移位。该压力差越大，则桩基移位就越大。因此，要把桩基恢复原位或接近原位，必须先减小桩基前后方向的土压力差。具体做法是桩基受主动土压力一侧进行钻孔，减小主动土压力，钻孔深度一般依据桩长和软土层的厚度而定。本桥桩长26m，软土层厚约5m，通过比较决定钻孔深度，控制为15m。每桩钻孔3个，孔径为30cm。相邻孔间的孔壁厚度不宜塌孔为宜，钻孔时为避免钻头破坏桩身砼，因离桩周边一点距离约30cm开孔，钻孔完毕应用木板把孔口盖住防止发生意外。
②顶推设备安装
在钻孔的同时，应进行土坑（以土坑侧壁压力决定坑槽面积，通过计算坑槽侧面积应为180cm*120cm=2160cm2）的开挖。具体做法为：先按顶推点（在桩头以下1m处）的位置在平面上大致放出基坑的轮廓线，人工一次进行基坑开挖。复测符合要求后，利用汽车吊把贝雷平梁、千斤顶（使用必须进行标定）、顶头靴（与桩周长同曲率的异形钢板，长为桩周长的1/3,高1.5m，在其凸面焊型钢组成）等构件安装好。 贝雷梁挡头板与土壁之间则用沙袋回填密实，使挡板与土壁能均匀接触。
（4）顶推实施
当同排所有桩基的顶推条件准备完毕后，即可对桩基施加水平推力，具体做法为：
每个千斤顶同时同步缓慢施加50%的推力，然后停留2h,在此时间里对各观测点进行观测，分析偏移量的变化情况。
将剩余的设计顶推力平分为3次施加在桩基上，每次的时间间隔均要求隔2小时，以便让桩基有足够的时间恢复弹性变形在此期间必须做好观测，比较结果是否符合要求，若不符合要求则应请设计单位共同分析对策，推算顶推力是否足够，能否加大等。
当桩基纠偏达到设计要求后，为防止桩基回位，桩基的整体顶移量比原来的偏移量稍大。
（5）承台施工
当顶推完毕后，卸除顶撑梁，然后按设计图纸施工承台。
（三）、平台加固、立柱包裹
1、平台加固
（1）按设计尺寸和位置在新承台范围内原墩柱桩四周刻剪力槽，刻槽深度约为7cm,刻槽时不应伤及墩柱钢筋。墩柱钢筋出露时应在钢筋表面涂阻锈剂。新承台以上墩柱表面凿毛，并按设计文件中 “墩柱植筋立面展开图”进行植筋。

（2）植筋前应采用无损结构设备探明墩柱钢筋位置，核对标记植筋部位，植筋若与墩柱钢筋相冲突，可适当调整植筋位置；严禁采用钻孔机探测钢筋位置。
（3）钻孔：按规定的钻孔直径垂直于植筋结构平面钻孔，孔深与锚筋埋设深度相同，孔位应避让构造钢筋，孔道应顺直。
（4）清理钻孔：利用压缩空气清孔，用毛刷刷三遍，吹三遍，确保孔壁无尘干燥。
（5）注胶：首先将植筋胶直接放入胶枪中，将搅拌头旋到胶的头部，扣动胶枪直到胶流出为止，前两次打的胶不用。注胶时，将搅拌头插入孔的底部开始注胶，逐渐向外移动，直至注满孔体积的2/3 即可。注射下一个孔时，按下胶枪后面的舌头，因为自动加压，避免胶继续流出，造成浪费。更换新的胶时，按下胶枪后面的舌头，拉出拉杆，将胶取出。
（6）插入锚筋：锚筋插入前应钢刷清除插入部分的表面污物，再用丙酮擦净，并予拭干。然后将备好的钢筋旋转着缓慢插到孔底，按照产品固化时间表规定的时间进行安装，使得锚固剂均匀地附着在钢筋的表面及缝隙中，孔口多余的胶应清除。
（7）在植筋胶固化之前，避免扰动锚筋，待其固化后再进行其他各项工作。
（8）为减小对原墩柱截面的削弱，植筋不能在全部钻孔完成后再进行，应分批进行钻孔植筋。施工时应严格按设计要求顺序施工。
（9）为确保加固施工质量，植筋施工应严格按《植筋锚固技术暂行规定》和设计要求进行。
2、立柱包裹
（1）为加强旧墩柱与新承台砼与旧结构粘结的紧密性，在墩身刻槽同时应对其余表面砼进行人工凿毛处理，凿毛深度6mm。浇筑新砼前，应清除干净混凝土表面的附着物油污，污垢，灰尘等。
（2）承台普通钢筋绑扎。承台主筋须严格按照设计要求布置。
（3）承台混凝土浇筑前对桥墩与承台结合部喷涂界面胶，界面胶产品及施工要求要符合设计要求。
（4）承台砼浇筑完成后, 注意洒水养生, 以减少表面温度裂缝的发生；盖梁砼浇筑完成后,注意薄膜覆面养生, 以减少表面温度裂缝的发生。
3、混凝土界面胶施工工艺及要求
（1） 老混凝土表面处理：清理所有的表面，并清除灰尘，疏松的材料，灰泥，油脂，腐蚀沉积物或藻类。通过轻轻的粗凿或喷砂，粗化表面，并清除浮皮，露出固料。然后用高压水冲洗干净。浇筑新混凝士前，老混凝土表面必须保持干燥状态。
（2） 配制界面胶：按照供应商提供的产品说明书要求,分别搅拌固化剂与基料组份,然后将固化剂组份倒在基料组份罐里，用带搅拌页板的低速搅拌器，搅拌均匀，搅拌时间应不少于2 分钟，直致颜色完全均匀为止。然后将罐的周边刮净并继续搅拌2 分钟，并要求在适用期内用完。
（3） 喷涂界面胶：界面胶搅拌完成后，应尽快开始喷涂施工。将配好的界面胶用刷子涂刷在已成干燥状态的经表面处理过的老混凝土表面上，完全覆盖老混凝土，且不能形成有残缺的涂膜。若钢筋较密或大面积施工，可使用空气压缩机和压力容器及喷枪来喷涂作业,胶体喷涂应均匀，满布于喷涂面。涂敷一层后，应让界面胶渗入混凝土，待成胶凝状后，再涂敷第二层，并将其用作粘结层。两层界面胶的涂敷厚度应控制，用量不低于0.3 升/m2。
（4） 浇筑新混凝土：在老混凝士面上涂敷界面胶后应及时浇筑新拌混凝土，浇筑新拌混凝土的工序应控制在界面胶的适用期内完成。界面胶在30oC 环境下适用期不得小于4 小时，在新混凝土施工前应将涂敷过的基层按原状保持1 小时。
（5）植筋胶必须采用专门配制的改性亲水型环氧树脂胶粘剂或改性乙烯基酯类胶粘剂(包括改性氨基甲酸酯胶粘剂)。植筋胶性能指标必须符合<<公路桥梁加固设计规范>>JTG/T J22-2008 中 A 级胶标准要求, 要求胶粘剂有耐高温性和抗震性能，胶黏剂钢-钢黏结抗剪性能的湿热老化检验应按照国家标准<<混凝土结构加固设计规范>>（GB50367-2006）附录L 规定的方法进行，胶粘剂的耐久性达50 年以上。禁止使用现场混合配置和含乙二胺的胶粘剂。

（6）钢筋混凝土承重结构加固用的胶粘剂，其钢-钢粘结抗剪性能必须经过湿热老化检验及格。湿热老化检验应在50℃温度和98％相对湿度的环境调节下按本规范附录L 规定的方法进行;老化时间；重要构件不得少于90d；一般构件不得小于60d，经过湿热老化后的试件，应在常温条件下进行钢--钢拉伸抗剪试验，A 级胶强度降低的百分率(%)应不得大于10％.
（7）施工质量注意事项：在任何情况下，均不允许在界面胶干固后再直接浇筑新拌混凝土，因界面胶在其固化前的胶凝状态时与其他材料贴合才能对其他材料进行粘结，否则将不会有任何粘结力。若涂刷的界面胶已经干固，应再次涂刷界面胶，并重复以上施工工艺。
（8）植筋直径与对应的钻孔直径设计值见下表

（9）植筋时，其钢筋宜先焊接后种植;若有困难而必须后焊，其焊点距基材混凝土表面应大于15d，且应采用冰水浸渍的湿毛巾包裹植筋的根部。
（10）整个施工期内，要求对桥梁进行连续监测，以防意外情况。
（11）在墩柱上刻槽时钻孔，对原墩柱的截面会产生削弱，刻槽时不得野蛮施工，尽量减少震动；钻孔时应采用震动小的钻孔机，同时保证尺寸精确，孔周清洁，不损坏表面。且严格按设计施工顺序进行施工。
六、安全保障措施
（1）项目部在现场设专职安全员，做到分工明确，责任到人。所有的安全主任、安全员均保持相对的稳定。
（2）施工前，由安全室组织向各部门、施工班组进行安全技术交底，让每一个作业人员撑握安全操作技术，做到无违章、违规作业，确保施工安全。
（3）施工现场旁边为运输通道，车流量较多，需要封闭S238分离式立交桥右幅，右幅设置标志引导交通，做好路面警示标志。
（4）梁体顶升时，有专人进行指挥，并配备专用的对讲机。
（5）所有特殊工作（吊车司机及指挥人员、电工、电焊工、起重工）必须持证上岗。
（6）高空作业时必须拴好安全带。
（7）施工过程中，实时监控桥梁位移情况，若有异常停止作业。
（8）在顶升过程中每升高一级就安装专用保护环，以防止油管爆裂或油缸泄漏造成梁体急落而造成事故。
七、文明、环保施工措施
（1）项目经理部设专职环保工程师，施工班组设专职环保员。建立健全的环境保护管理体系，实行项目经理总负责、副经理及各部门负责人分工负责、环保工程师具体负责、各施工班组和作业小组具体落实的环保管理体系。
（2）环保管理的主导部门是综合机材室。综合机材室、各施工班组、砼拌和站均配备相应的环保管理员。所有的环保管理员均保持相对的稳定。
（3）严格执行有关工程环保各项规章制度，做好向全体参建员工的宣传教育工作，尊重当地人民的风俗习惯，提高全员环保意识。
（4）定期检查管段范围内环保工作的执行情况，加强监督、检查，保证施工现场整洁，施工人员文明礼貌。无条件的接受国家、地方环保监测部门、业主环保监督的检查、指导和监督。
（5）墩柱下部土方开挖后不得随意堆放，要堆放至指定位置，防止污染路面。
（6）禁止在施工现场焚烧有毒、有害及有恶臭气味物质。
（7）大型履带式机械在已施工好的路面上行走，需垫垫板以保护面层。