綿茂公路某連續(xù)T梁橋病害分析及處治

裴 洋，朱中華

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210017）

綿茂公路某連續(xù)T梁橋病害分析及處治

裴 洋，朱中華

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210017）

文章以四川省綿竹至茂縣公路茂縣段一期工程某連續(xù)T梁橋為例，介紹了橋梁病害分析及處治的設計過程。根據(jù)地勘報告、檢測報告、監(jiān)測報告及現(xiàn)場調(diào)查，并收集相關資料，分析病害形成原因，最終確定處治方案，可供類似橋梁病害處治設計借鑒。

連續(xù)T梁；病害分析；加固；頂升；抗滑樁

1 工程概況

某橋跨徑布置為4×25 m，全長108.0 m。上部采用先簡支后連續(xù)預應力砼T梁。下部結構橋臺為U型橋臺、板凳式橋臺、鉆孔樁基礎；橋墩為柱式墩、鉆孔樁基礎。橋臺處采用GYZF4 350×87 mm四氟滑板橡膠支座，橋墩處采用GYZ500×90 mm板式橡膠支座。本橋平面位于R=700 m和R=400.29 m，ls=60 m的左彎平曲線上；縱斷面位于i=2.7%上坡段上。橋址區(qū)在區(qū)域上為龍門山斷裂帶的后山斷裂的茂汶斷層的北東段，橋梁跨越?jīng)_溝而設。工程地質(zhì)勘察表明，橋址處由原地面向下，分別分布有碎石土、強風化千枚巖、中風化千枚巖，橋位處地勢起伏較大，工程地質(zhì)條件相對較好，于2013年前完工。

橋梁施工后從橋梁上游40 m施工便道處斜坡至下部70～100 m斜坡均為工程棄渣（人工堆積）土所覆蓋，堆積物松散，主要為碎石土，順橋處斜坡堆積，厚度3～9 m不等，其中2號橋墩處人工填土厚度4.5～8 m。2013-07-09降雨后在人工堆積坡頂處可見多處與斜坡坡面垂直的弧形拉張裂縫，裂縫寬度達3～10 cm,長度18～20 m，該橋2號墩向坡外平移37 cm，帽梁防震擋塊被剪裂，底系梁出現(xiàn)裂縫，斜坡部分地帶發(fā)生土體坍塌現(xiàn)象，支座被混凝土覆蓋及發(fā)生剪切變形。

2 病害原因分析

根據(jù)地勘報告、檢測報告、監(jiān)測報告及現(xiàn)場調(diào)查，并收集相關資料，分析病害形成原因如下：

2.1 特大暴雨

“ 2013.7.9 ”特大暴雨前，四川省已經(jīng)歷9次強降雨過程，其中2013-06-29～07-06又連續(xù)經(jīng)歷了兩場區(qū)域性暴雨過程。從2013-07-07晚開始，遭受了此輪特大暴雨襲擊。此次降雨持續(xù)時間特別長，從7日晚開始，截至12日，持續(xù)6 d。降雨區(qū)域連片集中，從7日晚到10日，強降雨中心一直停留在廣元西部、綿陽、德陽、成都、雅安等地震重災區(qū)，汶川、蘆山地震災區(qū)納入國家規(guī)劃的46個極重災縣中，有27個縣超過100 mm，12個縣超過特大暴雨。10個縣降雨總量為1961年以來同期最大，其中綿竹清平、都江堰降水總量分別為835 mm、712.1 mm，突破歷史極值，都江堰幸福鎮(zhèn)5 d降水總量達到1 129 mm，超過都江堰1 121 mm的平均年降雨量，為百年一遇［1］。

大量雨水和地表流水滲入堆積層形成地下水，導致橋位區(qū)松散堆積層飽水，土體抗剪強度降低，其重度增加。2號墩于2013-07-09后發(fā)生位移變形，降雨是其中重要的誘發(fā)因素之一。

2.2 有感地震

根據(jù)“中國地震信息網(wǎng)”發(fā)布的2013—2015年地震歷史信息查詢可知，發(fā)生在四川省內(nèi)，距離本項目200 km內(nèi)，5級以上地震共5次。距離本項目600 km范圍內(nèi)2013—2015年5級以上地震統(tǒng)計如表1所示。

表1　 地震歷史信息統(tǒng)計表

2.3 工程活動由于施工時在橋梁的上部斜坡修建施工便道，并沿施工便道向橋下斜坡堆放施工棄渣，在橋左側(cè)及橋下堆積了大量的棄土，造成2號、3號等橋墩下部被掩埋，增加了橋墩基礎的荷載，由于棄渣屬于人工填土，密實性較差，斜坡表層松散土體更易于大氣降水的入滲軟化滑面并增加滑坡體重量，其抗剪強度降低，從而誘發(fā)堆積土體滑動擠壓橋墩，因此工程棄渣不合理堆放是橋墩位移變形的重要影響因素之一。

2.4 綜合分析滑坡中后緣以施工便道下面的弧形裂縫為界，前緣以橋下70 m陡坎為界，左右兩側(cè)邊界分別以2號墩向左右延伸為界，滑坡長約50 m，寬20～30 m，主滑方向17°，滑體平均厚約10 m，面積約0.12×104m2，總方量約1.2×104m3，規(guī)模等級為小型，屬松散堆積層推移式滑坡。對滑坡的形成條件及主要的影響因素綜合分析可知，滑坡的變形破壞原因主要是橋位所處較陡的斜坡地形、較厚的松散堆積物，特別是在橋左側(cè)及橋下堆積了大量的棄土，造成2號、3號等橋墩下部被掩埋，增加橋墩基礎的荷載，斜坡土體受強降雨影響，大量雨水和地表流水滲入堆積層，形成地下水，使橋位區(qū)松散堆積層飽水，土體重度增加，抗剪強度降低，導致土層滑動擠壓橋墩，造成2號墩發(fā)生位移等變形現(xiàn)象。

根據(jù)滑坡的勘察資料及2號橋墩位移、底系梁出現(xiàn)裂縫等變形現(xiàn)象綜合分析，認為2013-07-09的降雨所引起的該橋2號橋墩處的橋體變形主要為人工堆積層滑動擠壓導致橋墩滑移變形，其次為沿基覆界面的滑動引起的。目前整個滑坡區(qū)處于蠕滑變形階段，滑坡整體在天然工況條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)、在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

橋址區(qū)每年有數(shù)月的集中降水期。橋址區(qū)覆蓋層和巖體干濕交替規(guī)律明顯，導致物理力學性質(zhì)不斷變化，引起局部山體巖層和覆蓋層不斷產(chǎn)生微量下滑。T梁架設完畢后，經(jīng)歷了多次有感地震。這些有感地震導致橋址區(qū)的局部山體巖層和覆蓋層也產(chǎn)生多次微量下滑。

局部山體巖層和覆蓋層的下滑引起部分橋墩（含樁基）產(chǎn)生橫橋向整體性偏移。橋墩在橫橋向整體性偏移的過程中，T梁因結構連續(xù)的特征和支座約束的影響，橫向變位較小，從而導致部分橋墩蓋梁擋塊與T梁間距減小或發(fā)生抵觸。

蓋梁擋塊與T梁發(fā)生抵觸形成對墩柱橫向變形的約束，引起蓋梁擋塊與T梁相互擠壓，從而導致部分蓋梁擋塊的破壞。蓋梁擋塊與T梁的抵觸約束了墩柱整體結構的變形，從而引起系梁開裂。

通過對橋梁所處邊坡深層位移監(jiān)測，結合監(jiān)測結果曲線位移圖分析認為，由于橋梁所在坡體在雨季強降雨排水不暢，地表匯集水下滲使堆積物積水，在軟弱夾層形成蠕動。各監(jiān)測孔存在不同程度的蠕變現(xiàn)象，雨季過后各監(jiān)測孔相對變形有所收斂。因此，當工程地質(zhì)條件等因素改變時，地下水將會影響到該坡體的穩(wěn)定性。

3 處治方案

3.1 墩柱、樁基、系梁

1#～3#墩柱都存在不同程度傾斜，垂直度范圍為0.105%～0.334%，大部分墩柱朝小里程與右側(cè)傾斜，其中2#～3#墩柱的墩柱頂偏移量均超過了20 mm，且傾斜最大的2-1#墩柱垂直度為0.334%，墩柱頂偏移量為59 mm。根據(jù)檢測結果，2#～3#墩柱垂直度超過了規(guī)范的相應規(guī)定值“ 0.3%H且不大于20 mm ”［2］；低應變反射波檢測結果表明各基樁樁身較完整，未見明顯缺陷，但2-2#樁局部存在異常信號；根據(jù)旁孔透射波法檢測信號分析，2-2#樁的檢測樁長為23.9 m，檢測信號的首波到達時間-深度曲線僅存在一處拐點，說明樁身不存在樁身全斷面斷裂的情況；從鉆孔雷達檢測信號曲線可見，2-2#樁基未見明顯的異常信號；綜合現(xiàn)場檢測結果，認為2-2#樁基樁身較完整，可綜合判定為Ⅱ類樁。

對橋體上部斜坡填土進行減載，減緩或降低滑坡體對橋墩的推移和擠壓；對2#橋墩進行加固處理，在樁基周圍增加4根直徑為1.6 m樁基及3 m厚承臺，在原墩柱、樁基、系梁植筋后，使新增承臺與原墩柱、樁基、系梁進行連接；對2#橋墩外包20 cm厚鋼筋混凝土，根據(jù)墩柱傾斜方向及垂直度要求適當調(diào)整外包鋼筋混凝土平面，并保證新澆混凝土層的最小厚度不宜小于15 cm；新老混凝土結合面處，原樁基、墩柱、系梁的表面應鑿成凹凸差不小于6 mm的粗糙面［3］。

3.2 支座

1#墩頂部分支座被混凝土覆蓋；2#墩頂支座上鋼板隨梁體向左發(fā)生滑移，除2-2#支座外，其他3個支座都存在向左的剪切變形，最大剪切變形量約6.5 cm；3#墩頂支座都存在向右與小里程側(cè)剪切變形，變形量約1 cm。

對全橋T梁進行頂升，橫橋向應嚴格同步，更換全橋支座，新更換支座與原設計支座使用功能及幾何尺寸一致。

3.3 防震擋塊

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，鑿除2#墩左側(cè)蓋梁損壞部分及擋塊混凝土，切除原擋塊鋼筋，保留蓋梁部分鋼筋，重新澆筑40 cm鋼筋混凝土擋塊，新增擋塊部分鋼筋與原蓋梁內(nèi)鋼筋進行連接，并在新建防震擋塊內(nèi)側(cè)粘貼橡膠緩沖塊。

3.4 滑坡處治

（1）支擋措施

為減少巖體蠕動對橋梁樁基影響，在2#橋墩樁基下方距離橋梁中心線10 m處設置抗滑樁支擋，樁橫斷面尺寸2.0 m×3.0 m，樁長30 m，樁間距6 m，共6根。

（2）排水措施

為減少降雨對坡面沖刷，雨水滲入坡體，沿滑坡邊線5 m外增設截排水溝。同時，為了保護橋墩不受滑坡體上雨水沖刷，在2#橋墩樁基下游6.5 m處兩側(cè)增設截排水溝將水匯聚到溝底沿排水溝排出滑坡體。

4 橋梁頂升要點

橋梁同步頂升是一項復雜且?guī)в形ｋU性的工程，如何確保梁體在頂升過程中不受損壞是橋梁同步頂升工程的關鍵［4］。

4.1 頂升系統(tǒng)

為保證頂升過程中的同步性，保證梁體結構的安全，應采用PLC 控制液壓同步頂升系統(tǒng)。PLC控制同步頂升技術已經(jīng)成為一項日趨成熟的施工技術。它在施工技術、經(jīng)濟與社會效益方面的優(yōu)勢已得到大量實踐的證明［5］。采用位置閉環(huán)控制時，同步精度應達到±1 mm。

系統(tǒng)應具有：位移誤差的控制；行程控制；負載壓力控制；緊急停止功能；誤操作自動保護功能等。同時油缸液控單向閥可防止任何形式的系統(tǒng)及管路失壓，從而保證負載有效的支撐。所有油缸既可同時操作，也可單獨操作。

4.2 頂升流程及限位裝置

橋梁頂升應分聯(lián)同步進行，頂升前應對伸縮縫部位進行適當清理，拆除相鄰聯(lián)間的伸縮縫膠條，以免產(chǎn)生摩擦。

為避免頂升過程中橋梁產(chǎn)生橫、縱向偏移，應設立限位裝置，限位裝置在橋面伸縮縫兩側(cè)設置。

限位裝置由限位鋼結構柱和平面桁架組成，平面桁架卡在限位鋼結構中間，使梁體頂升時可以豎向位移，但不得有水平位移。

4.3 頂升重量

根據(jù)施工圖設計文件，上部結構恒載重量約1 600 t。由此計算得知，橋墩處恒載約400 t，橋臺處恒載約200 t。

千斤頂必須采用雙向千斤頂，千斤頂?shù)呐渲冒错斏亓康?倍安全系數(shù)考慮，擬采用200 t千斤頂。頂升前施工單位需對單點頂升力復核確認。

4.4 頂升過程控制

在頂升及落梁時速度應嚴格控制按比例、同步進行。以每聯(lián)梁體在頂升、落梁過程中，作剛體平動或轉(zhuǎn)動，不發(fā)生梁體自身變形為原則。

根據(jù)設計給出的支座安裝高度來控制頂升高度，現(xiàn)場頂升時應根據(jù)千斤頂位置，計算千斤頂位置的具體頂升高度，用于頂升控制。

梁體頂升可分階段進行，每一階段完成后，應設置臨時墊塊，臨時墊塊應與分配梁接觸緊密，然后調(diào)整千斤頂繼續(xù)頂升。頂升達到設定位置后，在橋下進行支座更換。

4.5 支撐體系

支撐體系施工單位可按照自身

的設備情況自行選擇，但必須保證支撐體系穩(wěn)定可靠，保證具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。例如：鋼支撐體系、利用墩頂及蓋梁支撐

4.6 注意事項

（1）施工單位必須具有特種專業(yè)工程專業(yè)承包資質(zhì)，具有類似工程施工經(jīng)驗和業(yè)績。

（2）所有的支撐、臨時墊塊、限位裝置等均應保證足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性［6］。

（3）在頂升、落梁及臨時支撐等任何施工狀態(tài)下，每聯(lián)梁體均只發(fā)生平動或轉(zhuǎn)動，不允許發(fā)生梁體自身變形，同時應做好應力監(jiān)測工作。施工單位應根據(jù)千斤頂及臨時支座安放位置，復核結構在頂升力作用下強度及穩(wěn)定性要求。

（4）施工平臺應保證安全可靠，保證施工人員和設備安全。

（5）頂升過程中需做好第三方監(jiān)測工作，以保證施工安全和施工質(zhì)量。

5 結論

對橋體上部斜坡削方減載后，邊坡整體穩(wěn)定性較好，這與近一年來邊坡監(jiān)測結果基本吻合；在樁基周圍增加樁基和承臺，通過植筋使新增承臺與原墩柱、樁基、系梁進行連接，對2#橋墩進行加固處理；對2#橋墩外包鋼筋混凝土，使糾偏后的墩柱垂直度滿足規(guī)范要求；在2#橋墩樁基下方設置抗滑樁支擋及橋梁周圍設置截排水溝，可減少巖體蠕動及雨水對橋梁結構的影響，上述處治措施，可供類似橋梁病害處治設計借鑒。

［1］譚小平.四川省抗擊“ 2013.7.9 ”特大暴雨洪災［J］.中國防汛抗旱，2013，23（5）：1-2.

［2］JTG F80/1—2004公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（第一冊土建工程）［S］.

［3］JTG/T J22—2008公路橋梁加固設計規(guī)范［S］.

［4］侯昭光，趙洲清，王萬平.基于PLC控制的液壓同步橋梁頂升系統(tǒng)［J］.筑路機械與施工機械化，2011（6）：28-31.

［5］袁臻，朱文霞，肖漢.PLC同步頂升系統(tǒng)在高速公路橋梁改造中的應用［J］.中外公路，2013（5）:170-173.

［6］JTG/T J23—2008公路橋梁加固施工技術規(guī)范［S］.

Disease Analysis and Treatment Method of A Continuous T Beam Bridge in Mianmao Road

Pei Yang, Zhu Zhonghua
（JSTI Group, Nanjing 210017, China）

Taking a continuous T bridge in Mianmao road as an example, this paper introduced bridge disease analysis and treatment method. According to the geological investigation reports, test reports, monitoring reports and on-site investigation, this paper analyzed disease causes and determined the treatment by collecting relevant information. It could be taken as reference for similar bridge disease treatment design.

continuous T beam; disease analysis; reinforcement; jacking; slide pile

U445.7

B

1672-9889（2016）04-0047-03

裴洋（1982-），女，江蘇泗洪人，工程師，主要從事道橋設計工作。

2015-10-13）