旧桥墩柱组合式加固体系及施工方法与流程

本发明涉及桥梁领域，尤其涉及一种旧桥墩柱组合式加固体系及施工方法。

背景技术：

公路、铁路等桥梁的墩柱基础基本上都采用大直径桩基且都为独立桩基，因此对墩柱和桩基的偏位限制较严。然而，在实际工程中，因施工处理不当、地质情况复杂、运行超载、长期老化等原因造成桥墩偏斜的现象经常出现。桥梁立柱一般直径大、造价高、施工难度大，当出现较大偏位甚至破坏时一般需要在原位继续成桩，施工难度更大，工期也难以控制。桥梁墩柱的偏位主要可以分为基础偏位和结构偏位两大类，其中基础偏位，特别是桩基础偏位较多，处理方法也日渐成熟，可根据实际情况综合采用基础托换、高压旋喷加固地基、顶推纠偏等方法进行处理。而对于上部结构偏位而言，情况更为复杂，在纠偏的同时往往还需要进行支座更换。

综上所述，目前拟寻求一种可修复老化墩柱、高效更换支座的旧桥墩柱组合式加固体系及其施工方法就显得十分重要。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种旧桥墩柱组合式加固体系及施工方法。

这种旧桥墩柱组合式加固体系，包括型钢混凝土增大截面墩柱、墩顶支座更换体系和附墩式滑升操作平台；

所述型钢混凝土增大截面墩柱包括植筋、型钢、新增混凝土、闭合钢板、辅助支座、旧桥墩柱和桥梁，旧桥墩柱的增大截面对应高度处植入钢筋形成植筋，型钢紧贴旧桥墩柱放置，型钢通过钢板封闭形成闭合钢板，闭合钢板内浇筑混凝土形成新增混凝土，型钢高度低于桥梁底面，型钢顶部设置辅助支座，辅助支座上接桥梁底部；

所述墩顶支座更换体系包括千斤顶、钢板、钢管支撑、支座、垫块、矩形槽和连接块，钢板、钢管支撑和千斤顶组合成竖向顶撑结构，竖向顶撑结构安装在墩柱两侧，钢管支撑位于钢板下方，千斤顶位于钢板上方，墩柱支座所在位置的桥梁通过千斤顶抬升；矩形槽位于垫块的顶部，矩形槽内放置有支座的楔形端头，矩形槽两侧埋入限位钉，矩形槽与楔形端头的空隙内灌入混凝土，支座通过顶部的连接块与桥梁连接；

所述附墩式滑升操作平台包括滑轨、操作平台、固定环、绞架、绞架连接杆、液压伸缩杆、滑轨嵌合凸起、底板、电机和万向轮，滑轨架通过固定环固定在墩柱上，操作平台的四个角上均设置有滑轨嵌合凸起，滑轨嵌合凸起与滑轨契合，操作平台由绞架支撑，操作平台下方两侧均布置一道绞架，同一水平面上的绞架之间连接着两根绞架连接杆，绞架连接杆之间设置液压伸缩杆，液压伸缩杆斜向连接在互成对角边的两根绞架连接杆上，液压伸缩杆与绞架平行设置；绞架放置在底板上，底板下方预留有预留槽，预留槽内放置电机；滑升操作平台底部设有万向轮。

作为优选：所述型钢下部位于新增混凝土中作为型钢混凝土的竖向骨架，型钢上部未浇筑的部分作为支撑体。

作为优选：相邻型钢之间焊接桁架形成一个整体。

作为优选：墩柱的破损严重区设有切槽，切槽内设置顶撑肋。

作为优选：所述支座顶部的连接块的侧模板为l型，l型侧模板外侧环绕环箍来固定模板；连接块为现浇钢筋混凝土块。

作为优选：所述滑轨为框架结构，即上下左右贯通，左右滑轨之间通过框架连接杆连接，滑轨外侧设有异形柱，滑轨中间为平台存放位，平台存放位与操作平台契合。

作为优选：所述绞架交叉处通过螺栓铰接。

这种旧桥墩柱组合式加固体系的施工方法，包括以下步骤：

1)钢筋植入；用冲击钻在墩柱上钻孔，钻头直径比钢筋直径大；初钻时要慢，待钻头定位稳定后再全速钻进；成孔垂直于植筋结构平面，钻孔中若遇到钢筋是主筋时，则改孔；然后将钢筋插入钻孔中，并用植筋胶将多余空隙密封；

2)型钢架安装；型钢架由两根h型钢柱与钢桁架焊接而成，其中型钢架底部待浇筑混凝土区域不焊接钢桁架；型钢架紧贴旧墩柱表面设置；

3)钢板围护；在型钢架外侧包裹钢板，形成闭合钢板，钢板与型钢架之间留有一定的间距，钢板作为混凝土保护层；

4)附墩式操作平台施工；附墩式操作平台底部设有万向轮，推动附墩式操作平台到墩柱周围，然后利用固定环将操作平台固定在墩柱上，启动电机控制操作平台的升降；

5)桥梁顶升；利用钢管支撑、钢板和千斤顶组合成临时顶升结构；在墩柱两侧分别安装顶升结构，然后顶升桥梁，使桥梁底面与支座分离；

6)支座拆除；将原旧桥墩顶支座拆除，并在垫块顶部开凿矩形槽，矩形槽的高度与支座底部的楔形端头高度相同，矩形槽的宽度比支座的宽度大；支座拆除及矩形槽开挖完成后，清除墩顶与梁底之间的砂石和垃圾物，凿除松散混凝土，并清理干净；

7)支座安装；将预制支座的楔形端头插入矩形槽内，然后往矩形槽与楔形端头之间的空隙内灌注混凝土，待混凝土凝固后，支座与垫块形成一个整体；随后绑扎连接块的钢筋笼，并将钢筋笼放在支座顶部，接着在支座顶部安装模板，将钢筋笼包裹进模板内，然后用环箍固定模板，最后浇筑混凝土形成连接块；

8)辅助支座安装；在型钢架顶部安装辅助支座；

9)拆除临时设备；拆除附墩式操作平台及千斤顶、钢板、钢管支撑等临时设备。

本发明的有益效果是：

(1)与传统技术相比，本发明的型钢架既可以作为墩柱截面增大区的骨架，又可以在其顶部设置辅助支座，承担一部分桥梁顶部的荷载。

(2)本发明在支座两侧打设限位钉，限制支座的侧向位移。

(3)本发明设计的支座底部为楔形端头，端头埋入垫块中的矩形槽，并用混凝土填充端头与矩形槽之间的空隙，待混凝土凝固后，支座底部与垫块将黏合在一起，结构合理，施工方便。

(4)本发明设计的附墩式操作平台既可以便捷移动，又可以根据施工高度进行升降，另外该操作平台的滑轨架为框架结构，在高处作业时，可防止作业员跌落。

附图说明

图1是旧桥墩柱组合式加固体系正视图；

图2是图1中的型钢混凝土增大截面墩柱示意图；

图3是图2中的型钢混凝土增大截面墩柱俯视图；

图4是图2中的破损区修复示意图；

图5是墩顶支座更换体系示意图；

图6是图5中的支座与垫块连接示意图；

图7是图6中的连接块模板示意图；

图8是图1中的附墩式滑升操作平台示意图；

图9是图8中的滑轨架俯视图(a)、操作平台俯视图(b)和液压伸缩杆与绞架连接杆的连接关系图(c)。

附图标记说明：1—旧桥墩柱；2—增大截面；3—植筋；4—型钢；5—新增混凝土；6—桁架；7—桥梁；8—辅助支座；9—切槽；10—顶撑肋；11—破损严重区；12—垫块；13—支座；14—钢板；15—千斤顶；16—钢管支撑；17—限位钉；18—矩形槽；19—楔形端头；20—混凝土；21—钢筋混凝土；22—连接块；23—环箍；24—l型侧模板；25—滑轨；26—异形柱；27—操作平台；28—固定环；29—螺栓；30—绞架；31—绞架连接杆；32—液压伸缩杆；33—框架连接杆；34—平台存放位；35—滑轨嵌合凸起；36—底板；37—电机；38—闭合钢板；39—万向轮；40—预留槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

所述的型钢混凝土增大截面墩柱，包括植筋3、型钢4、新增混凝土5、闭合钢板38、辅助支座8、旧桥墩柱1和桥梁7，旧桥墩柱1的增大截面2对应高度处植入钢筋形成植筋3，型钢4紧贴旧桥墩柱1放置，型钢4通过钢板封闭形成闭合钢板38，闭合钢板38内浇筑混凝土形成新增混凝土5即可增大墩柱的截面，型钢4高度略低于桥梁7底面，型钢4顶部设置辅助支座8，辅助支座8上接桥梁7底部，辅助支座8可以传递一部分桥梁荷载到地面，减缓支座13的压力。

所述型钢4下部位于新增混凝土5中作为型钢混凝土的竖向骨架，型钢4上部未浇筑的部分作为支撑体。

相邻型钢4之间焊接桁架6，以增加相邻型钢4的紧密性，形成一个整体，提高其稳定性。

切槽9为切除墩柱破损严重区11形成的，在切槽9内设置顶撑肋10，然后与新增墩柱截面整浇混凝土修复该破损区。

旧桥墩柱1上端设有垫块12，垫块12上端设有支座13支撑桥梁7。

所述墩顶支座更换体系包括千斤顶15、钢板14、钢管支撑16、支座13、垫块12、矩形槽18和连接块22，钢板14、钢管支撑16和千斤顶15组合成竖向顶撑结构，竖向顶撑结构安装在墩柱两侧，钢管支撑16位于钢板14下方，千斤顶15位于钢板14上方，墩柱支座所在位置的桥梁7通过千斤顶15抬升；矩形槽18位于垫块12的顶部，矩形槽18内放置有支座13的楔形端头19，矩形槽18两侧埋入限位钉17，矩形槽18与楔形端头19的空隙内灌入混凝土20，支座13通过顶部的连接块22与桥梁7连接。

所述支座13顶部的连接块22的侧模板为l型，l型侧模板24外侧环绕环箍23来固定模板；连接块22为现浇钢筋混凝土块。

所述附墩式滑升操作平台包括滑轨25、操作平台27、固定环28、绞架30、绞架连接杆31、液压伸缩杆32、滑轨嵌合凸起35、底板36、电机37和万向轮39，滑轨架通过固定环38固定在墩柱上，操作平台27的四个角上均设置有滑轨嵌合凸起35，滑轨嵌合凸起35与滑轨25契合，操作平台27由绞架30支撑，操作平台27下方两侧均布置一道绞架30，同一水平面上的绞架30之间连接着两根绞架连接杆31，绞架连接杆31之间设置液压伸缩杆32，液压伸缩杆32斜向连接在互成对角边的两根绞架连接杆31上，液压伸缩杆32与绞架30平行设置；绞架30放置在底板36上，底板36下方预留有预留槽40，预留槽40内放置电机37，电机37控制液压伸缩杆32的伸缩，而伸缩杆的伸缩促使绞架30顶升或下降，最终可控制操作平台的升降；滑升操作平台底部设有万向轮16。

所述滑轨25为框架结构，即上下左右贯通，左右滑轨之间通过框架连接杆33连接，滑轨25外侧设有异形柱26，滑轨25中间为平台存放位34，平台存放位34与操作平台27契合。

所述绞架30交叉处通过螺栓29铰接。

所述的旧桥墩柱组合式加固体系的施工方法，包括以下步骤：

(1)钢筋植入。用气动冲击钻在墩柱上钻孔，钻头直径应比钢筋直径大4cm；初钻时要慢，待钻头定位稳定后再全速钻进；成孔尽量垂直于植筋(螺栓)结构平面，钻孔中若遇到钢筋是主筋时，必须改孔；然后将钢筋插入钻孔中，并用植筋胶将多余空隙密封。

(2)型钢架安装。型钢架由两根h型钢柱与钢桁架焊接而成，其中型钢架底部待浇筑混凝土区域无需焊接钢桁架。型钢架紧贴旧墩柱表面。

(3)钢板围护。在型钢架外侧包裹钢板，形成闭合钢板38，钢板与型钢架间距40mm，作为混凝土保护层。

(4)附墩式操作平台施工。由于操作平台底部存在万向轮39，因此该操作平台可移动。推动附墩式操作平台到墩柱周围，然后利用固定环28将操作平台固定在墩柱上，启动电机37控制操作平台的升降。操作平台的升降既可以运送物质到顶部，又可以提供足够的平台给作业员作业。

(5)桥梁顶升。利用钢管支撑16、钢板14、千斤顶15组合成临时顶升结构。在墩柱两侧分别安装顶升结构，然后顶升桥梁7，使桥梁7底面与支座13分离。

(6)支座拆除。将原旧桥墩顶支座拆除，并在垫块12顶部开凿矩形槽18，矩形槽18的高度与支座13底部的楔形端头19高度相同，宽度比支座13的宽度稍大。支座拆除及矩形槽开挖完成后，清除墩顶与梁底之间的砂石和垃圾物，凿除松散混凝土，并用吹风机吹净。

(7)支座安装。将预制支座的楔形端头19插入矩形槽18内，然后往矩形槽18与楔形端头19之间的空隙内灌注混凝土20，待混凝土凝固后，支座13与垫块12将形成一个整体。随后绑扎连接块的钢筋笼，并将钢筋笼放在支座13顶部，接着在支座13顶部安装模板，将钢筋笼包裹进模板内，然后用环箍23固定模板，最后浇筑混凝土形成连接块22。

(8)辅助支座安装。在型钢架顶部安装辅助支座8。

(9)拆除临时设备。拆除附墩式操作平台及千斤顶15、钢板14、钢管支撑16等临时设备。