黄石主梁加固施工方案.doc

黄石主梁加固施工方案
一、工程概况
1.1 项目背景
黄石主梁位于黄石市某市政桥梁工程，桥梁全长280m，主桥为三跨连续梁结构，跨径组合为（60+100+60）m，设计荷载等级为公路-Ⅰ级。该桥梁始建于2005年，运营至今已近20年，经第三方检测机构评估，主梁存在混凝土碳化、钢筋锈蚀、跨中挠度超限等病害，结构承载能力下降，需进行系统性加固以满足后续15年运营需求。
1.2 主要病害描述
· 混凝土结构损伤：梁体腹板存在多处竖向裂缝，最大缝宽0.3mm；跨中区域混凝土碳化深度达50mm，保护层厚度不足30mm。
· 钢筋锈蚀：受拉区钢筋锈蚀率超过15%，部分箍筋因保护层剥落外露。
· 结构变形：跨中实测挠度180mm，超出设计限值（150mm），影响车辆通行安全性。
· 附属设施老化：伸缩缝渗漏、支座老化变形，加剧主梁受力不均。
1.3 加固目标
· 提升主梁承载能力至公路-Ⅰ级标准，跨中挠度控制在120mm以内；
· 修复混凝土裂缝及钢筋锈蚀问题，延长结构使用寿命；
· 确保施工期间交通通行安全，减少对周边居民生活影响。
二、加固设计方案
2.1 设计依据
· 《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）
· 《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）
· 桥梁检测报告及荷载试验数据（2024年3月）
2.2 主要加固措施
2.2.1 增大截面加固法
· 腹板加厚：对主梁腹板采用C40无收缩混凝土加厚处理，厚度由原50cm增至65cm，配置HRB400E级纵向钢筋（Φ25@150mm）及箍筋（Φ12@100mm），提高抗剪承载力。
· 底板加固：跨中区域底板增设10cm厚钢筋混凝土叠合层，配置双层双向钢筋网（Φ20@150mm），增强抗弯能力。
2.2.2 体外预应力加固
· 在主梁两侧腹板外侧设置2束15-7Φ5钢绞线体外预应力束，采用折线形布置，锚固于梁端承压板，控制张拉力为1800kN，减小跨中挠度。
· 预应力管道采用高密度聚乙烯（HDPE）波纹管，压浆材料选用无收缩水泥浆（水灰比0.45）。
2.2.3 裂缝修复与耐久性处理
· 裂缝封闭：宽度＜0.2mm的裂缝采用环氧树脂表面涂刷封闭；宽度≥0.2mm的裂缝采用压力注浆法灌注改性环氧树脂浆液。
· 钢筋防锈：对锈蚀钢筋进行喷砂除锈，涂刷阻锈剂（干膜厚度≥100μm），恢复保护层厚度至50mm。
2.2.4 附属设施改造
· 支座更换：将原板式橡胶支座更换为盆式支座（GPZ(II)3.5DX），调整梁体标高，消除不均匀沉降。
· 伸缩缝改造：更换为模数式伸缩缝（GQF-MZL400），设置止水带防止雨水渗漏。
三、施工流程
3.1 施工总体部署
· 工期计划：总工期180天，分三个阶段实施：
1. 前期准备阶段（15天）：材料采购、设备进场、交通导改；
2. 主体加固阶段（150天）：裂缝修复→体外预应力施工→增大截面施工→附属设施改造；
3. 验收阶段（15天）：荷载试验、竣工清理。
· 施工分区：采用半幅封闭施工，分左右两幅流水作业，单幅施工周期75天。
3.2 关键施工步骤
3.2.1 施工准备
· 交通导改：设置临时围挡及交通标志，保留半幅双向两车道通行，限速40km/h，配备2名交通协管员现场指挥。
· 临时支架搭设：采用碗扣式脚手架（立杆间距60cm×60cm，横杆步距120cm），搭设前对地基进行硬化处理（10cm厚C20混凝土+碎石垫层），支架预压加载至1.2倍设计荷载，消除非弹性变形。
3.2.2 裂缝修复施工
1. 表面处理：采用角磨机清除裂缝周边浮浆，用高压风枪吹净灰尘，涂刷界面剂（环氧树脂：固化剂=3:1）。
2. 压力注浆：采用手动注浆泵（工作压力0.3-0.5MPa），从裂缝低端注入浆液，待排气孔出浆后封闭，保压30分钟。
3.2.3 体外预应力施工
1. 波纹管安装：按设计坐标固定波纹管，采用U型钢筋卡（Φ10@50cm）与腹板连接，确保管道位置偏差≤5mm。
2. 钢绞线张拉：采用两端对称张拉，分3级加载（30%→70%→100%设计拉力），持荷时间每级3分钟，张拉完成后及时压浆。
3.2.4 增大截面施工
1. 旧混凝土凿毛：采用风镐凿除表面松散层，露出新鲜混凝土面，凿毛深度≥5mm，间距≤50mm。
2. 钢筋绑扎：纵向钢筋采用直螺纹连接（Ⅰ级接头），箍筋与原结构采用植筋连接（钻孔直径Φ16mm，深度15d，植筋胶为A级环氧型）。
3. 混凝土浇筑：采用泵送C40无收缩混凝土（坍落度180±20mm），分层浇筑厚度≤50cm，振捣采用插入式振捣棒（Φ50mm），养护采用覆盖土工布洒水养护，养护期≥14天。
3.3 施工设备配置
设备名称
型号规格
数量（台）
用途
汽车起重机
QY25K5C
2
材料吊装
混凝土输送泵
HBT60C-1816DⅢ
1
混凝土浇筑
预应力张拉设备
YCW250B
2
钢绞线张拉
注浆机
ZJB-3
1
裂缝注浆
碗扣式脚手架
Φ48×3.5mm
5000m³
临时支撑
四、质量控制措施
4.1 材料质量控制
· 原材料检验：
o 钢材：每批钢筋（≤60t）进行力学性能试验，屈服强度≥400MPa，伸长率≥25%；
o 混凝土：采用商品混凝土，进场时检验坍落度、扩展度，留置试块（每100m³一组），28天抗压强度≥40MPa；
o 预应力钢绞线：弹性模量≥1.95×10⁵MPa，极限抗拉强度≥1860MPa。
4.2 施工过程控制
· 测量监控：采用全站仪（Leica TS60）实时监测梁体挠度，施工期间日变化量控制在5mm以内，累计变形≤20mm。
· 钢筋工程：直螺纹接头外露丝扣≤2牙，植筋抗拔力试验值≥设计值1.1倍（每500根一组，每组3根）。
· 混凝土工程：浇筑前检查模板接缝严密性，防止漏浆；养护期间温度控制在5-35℃，低于5℃时采取蒸汽养护。
4.3 验收标准
· 分项工程验收：
o 裂缝修复：注浆饱满度≥95%，表面平整度≤3mm；
o 预应力施工：张拉力偏差≤±5%，管道压浆饱满度100%；
o 增大截面：混凝土强度达标，钢筋保护层厚度偏差±5mm。
五、安全施工措施
5.1 安全管理体系
· 成立安全领导小组，项目经理为第一责任人，配备专职安全员3名，每日开展安全巡查并记录。
5.2 高空作业安全
· 作业人员佩戴双钩安全带，搭设临边防护栏杆（高度1.2m，间距2m），设置安全网（阻燃型，网目密度≥2000目/100cm²）。
· 脚手架搭设完成后验收合格方可使用，严禁超载（荷载≤2kN/m²）。
5.3 临时用电安全
· 采用TN-S接零保护系统，配电箱安装漏电保护器（动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s），电缆架空敷设高度≥2.5m。
5.4 交通安全保障
· 施工区域设置防撞墩（高度80cm，间距1.5m），夜间开启警示灯（红色，闪烁频率50次/min），配备应急照明设备（连续照明时间≥12h）。
六、应急预案
6.1 突发事件应急处置
6.1.1 支架坍塌事故
· 预警机制：监测支架沉降速率≥2mm/h时立即停工，疏散人员。
· 应急响应：启动应急小组，使用千斤顶临时支撑梁体，调用备用支架加固，24小时内完成结构稳定处理。
6.1.2 火灾事故
· 预防措施：施工现场严禁吸烟，动火作业办理许可证，配备干粉灭火器（每50m²1组，每组4具）。
· 处置流程：立即切断火源，组织人员使用灭火器扑救，拨打119报警，疏散周边群众。
6.2 恶劣天气应对
· 暴雨天气：提前检查排水系统，储备沙袋（500袋）防止基坑积水；暂停高空作业，加固临时设施。
· 高温天气：调整作业时间（避开11:00-15:00），施工现场设置饮水点（供应含盐饮用水），配备防暑药品（藿香正气水、清凉油等）。
6.3 应急物资储备
物资名称
规格
数量
存放位置
应急发电机
200kW
1台
施工现场东侧仓库
急救箱
含绷带、消毒液等
3个
项目经理部、施工班组驻地
应急照明设备
强光手电
20支
各施工区域工具箱
七、施工组织与管理
7.1 组织机构
· 项目经理部：设项目经理1名、技术负责人1名、施工员5名、质量安全员3名，下设钢筋、混凝土、预应力3个专业班组，总人数85人。
7.2 进度保障措施
· 采用Project软件编制进度计划，每周召开进度协调会，延误超3天启动赶工措施（增加作业班组、延长作业时间）。
7.3 环境保护措施
· 施工废水经三级沉淀池处理后排放，建筑垃圾分类堆放，每日清运至指定消纳场；
· 易扬尘材料（水泥、砂子）采用密闭棚存放，运输车辆覆盖篷布，出入场地冲洗轮胎。
八、验收与交付
8.1 验收内容
· 结构性能检测：委托第三方机构进行荷载试验，测试跨中挠度、应变值，验证加固效果；
· 资料验收：施工记录、材料合格证、检测报告等资料归档，形成竣工文件。
8.2 交付标准
· 桥梁外观无裂缝、露筋等缺陷，结构变形符合设计要求；
· 交通设施恢复到位，具备开放交通条件。
本方案通过系统性加固设计与精细化施工管理，可有效解决黄石主梁病害问题，确保桥梁结构安全运营。施工期间严格执行质量、安全控制措施，最大限度降低对交通及周边环境的影响。