上橫大橋加固設(shè)計(jì)技術(shù)方案研究

鄧明堯

（珠海市香洲公路養(yǎng)護(hù)管理與應(yīng)急中心，廣東 珠海 519000）

0 引 言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是緊密結(jié)合的，橋梁事業(yè)的發(fā)展也是借助于這種形勢(shì)，承擔(dān)著保持交通暢通的重要任務(wù)。建成于上個(gè)世紀(jì)50到80年代的橋梁，其使用年限已快到期，甚至有些已超期服役，長(zhǎng)期服役使橋梁出現(xiàn)了一些不安全因素，逐漸不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，若對(duì)其進(jìn)行全部重建則需耗費(fèi)巨大的資金[1]。另外，部分橋梁還具有一定的歷史意義。因此，對(duì)橋梁進(jìn)行安全分析并采取加固技術(shù)有重要研究意義。

由于已建成的橋梁頻頻出現(xiàn)事故，目前在世界范圍內(nèi)對(duì)舊橋加固問題非常關(guān)注，對(duì)如何加固舊橋進(jìn)而提升其承載力和延長(zhǎng)其使用年限，也成為有關(guān)從業(yè)者比較關(guān)注的問題。1982年國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)會(huì)議和1983年第十七屆國(guó)際道路會(huì)議等國(guó)內(nèi)外會(huì)議對(duì)橋梁安全狀態(tài)評(píng)估、橋梁檢測(cè)、維養(yǎng)、加固等問題展開了研究和討論。1991年，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)推行的《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》[2]和2004年交通部組織由長(zhǎng)安大學(xué)等單位編制的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11—2004），規(guī)范了國(guó)內(nèi)的公路橋梁的管養(yǎng)加固等工作[3]。

綜上所述，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者就橋梁加固進(jìn)行了大量研究，但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析資料對(duì)橋梁加固方案與實(shí)施方面所進(jìn)行的研究工作還較少。本文正是基于前人研究的基礎(chǔ)，以珠海市斗門區(qū)蓮洲鎮(zhèn)上橫大橋加固為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析資料提出切實(shí)可行的加固方案。

1 工程概況

珠海市斗門區(qū)蓮洲鎮(zhèn)上橫大橋位于X581縣道上，建于1988年，跨越澇澇溪水道，是連接珠海市和江門市的主要橋梁。原橋主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）道路等級(jí)：三級(jí)；

（2）設(shè)計(jì)荷載：汽車-20級(jí)，掛車-100；

（3）地震基本烈度：7度；

（4）通航標(biāo)準(zhǔn)：五級(jí)航道；

（5）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/300。

上橫大橋全長(zhǎng)212 m，其中跨徑總長(zhǎng)208 m，單孔最大跨徑16 m，橋梁全寬7.6 m，橋面凈寬7 m上部結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土T梁，橋墩為雙柱式墩，跨徑組合為13×16 m。支座為板式橡膠支座，伸縮縫形式為模數(shù)式伸縮縫，護(hù)欄形式為混凝土防撞護(hù)欄，橋面鋪裝形式為混凝土橋面鋪裝。橋面中心標(biāo)高為7 m；兩端橋頭標(biāo)高4.8 m。

2 病害分析

2.1 上部結(jié)構(gòu)病害

上部結(jié)構(gòu)主梁的主要病害為：混凝土破損、露筋、泄水孔處主梁外表面水漬、混凝土表面麻面、裂縫泛堿、龜裂、混凝土滲水、混凝土表面涂裝脫落。

2.2 下部結(jié)構(gòu)病害

下部結(jié)構(gòu)橋墩的主要病害為混凝土表面粗糙、破損，墩身裂縫、泛堿，水跡等。橋臺(tái)典型病害是護(hù)坡破損、橋臺(tái)脫空。橋墩蓋梁的主要病害為銹脹、露筋、裂縫等病害，且病害出現(xiàn)較多。

2.3 水下橋墩病害

水下橋墩主要病害為墩柱與橫系梁相交處混凝土破損掏空、承臺(tái)頂面露筋等。

2.4 橋面病害

橋面系病害主要為橋面鋪裝坑槽、麻面，以及裂縫等；人行道主要病害為坑槽、混凝土破損，以及人行道磚缺失。排水系統(tǒng)的病害為泄水孔堵塞。

3 加固論證

該項(xiàng)目是珠海市公路網(wǎng)的重要組成部分，具體論證如下：

3.1 安全論證

根據(jù)2013年上橫大橋的檢測(cè)報(bào)告，該橋技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果為四類橋。根據(jù)報(bào)告顯示，該橋混凝土破損、露筋、裂縫等病害有所發(fā)展，結(jié)合水下基礎(chǔ)檢查，發(fā)現(xiàn)的樁基鋼護(hù)筒銹蝕，墩柱混凝土脫落、銹脹露筋等病害，已經(jīng)影響到該橋使用的耐久性和安全性[4]。為保障人民群眾出行安全，需盡快進(jìn)行加固。

3.2 經(jīng)濟(jì)論證

隨著斗門區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是近年來，多家世界500強(qiáng)企業(yè)和國(guó)內(nèi)知名企業(yè)先后落戶斗門區(qū)，給斗門區(qū)經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的發(fā)展契機(jī)。另外，珠海已實(shí)施的近期建設(shè)規(guī)劃（2003—2005年）將斗門確立為次中心城。斗門區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，必然帶來交通需求的迅猛增長(zhǎng)。因此，上橫大橋的加固是促進(jìn)斗門區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

3.3 發(fā)展趨勢(shì)論證

2007年3月5日，珠海市委、市政府在斗門區(qū)召開加快斗門交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)。會(huì)議指出，目前斗門的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)明顯與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市發(fā)展不適應(yīng)，與高速公路建設(shè)不同步[5]，交通發(fā)展滯后已嚴(yán)重制約了斗門乃至全市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐。上橫大橋的加固，是加快斗門區(qū)交通設(shè)施建設(shè)促進(jìn)斗門區(qū)發(fā)展的具體體現(xiàn)，是落實(shí)市委、市政府指導(dǎo)精神的具體體現(xiàn)，是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的具體體現(xiàn)。

4 加固方案

4.1 勘測(cè)資料分析

上橫大橋橋位處地層從上而下共分為五層，分別為：淤泥層、細(xì)砂層、亞粘土層、全風(fēng)化花崗巖層與強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。該地區(qū)處于珠江三角洲平原區(qū)，屬亞熱帶海洋性氣候，雨量充沛，地表水網(wǎng)密布，地下水補(bǔ)給來源極為豐實(shí)，其地下水類型主要有第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水。

該項(xiàng)目總體上路線走廊內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)大型破壞性斷裂直接危及公路工程安全，同時(shí)除軟土外，也沒有其它不良地質(zhì)問題。從地質(zhì)角度上說，路線區(qū)域是穩(wěn)定的，適宜公路工程建設(shè)，不存在因地質(zhì)問題而引起的線路繞避問題。

4.2 加固思路

該項(xiàng)加固主要根據(jù)橋梁的外觀、水下及靜載檢測(cè)報(bào)告，考慮到主梁撓度已經(jīng)不滿足規(guī)范要求，承載能力不滿足設(shè)計(jì)要求[6-7]。主要構(gòu)件有大的缺損，嚴(yán)重影響橋梁使用功能，不能保證正常使用。該方案為臨時(shí)便橋建成后拆除舊橋的上部T梁結(jié)構(gòu)及蓋梁、樁基系梁，保留舊橋的墩柱；在舊橋兩墩柱之間增設(shè)1個(gè)墩柱，下部增設(shè)墩柱與舊墩柱共同受力，新建蓋梁，更換橋梁上部結(jié)構(gòu)。根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG H11—2004）可知，四類橋應(yīng)經(jīng)檢測(cè)后進(jìn)行中修或大修工程[8]。

4.3 加固方案

該項(xiàng)加固從臨時(shí)交通組織、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和樁基承臺(tái)施工四方面提出具體方案。

4.3.1 臨時(shí)交通組織

在舊橋北邊修建臨時(shí)便橋及連接便道。臨時(shí)便橋設(shè)置臨時(shí)通航孔，有通航需求時(shí)可把橋面吊起，見圖1所示。臨時(shí)便橋?yàn)?2 m跨度，全長(zhǎng)216 m，貝雷梁結(jié)構(gòu)，全寬7 m，滿足雙向通行需求。引道占用的農(nóng)田，魚塘及臨時(shí)板房需臨時(shí)征用，待工程完成后可原狀恢復(fù)。

圖1 臨時(shí)交通平面圖

4.3.2 上部結(jié)構(gòu)

根據(jù)主梁靜載檢測(cè)報(bào)告，原橋的上部T梁結(jié)構(gòu)撓度已經(jīng)不滿足規(guī)范要求，承載能力不滿足設(shè)計(jì)要求。待更換的上部結(jié)構(gòu)采用16 m跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橫斷面見圖2所示，采用后張法施工，按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計(jì)。中板寬1.24 m，預(yù)制板板高0.8 m。根據(jù)三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)及前后道路的路幅寬度，橋梁寬度取9.5 m，雙向兩車道設(shè)置。

圖2 空心板橫斷面圖（單位：cm）

4.3.3 下部結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目橋梁橋墩樁基、系梁存在露石、露筋、蜂窩、被沖刷腐蝕等病害，為保證結(jié)構(gòu)安全性，在不影響現(xiàn)狀通航條件的情況下，原墩柱兩樁基間增設(shè)一墩柱與原墩柱共同受力，見圖3所示。

圖3 墩位平面圖（單位：cm）

新增設(shè)的墩柱橫橋向?qū)?.8 m，順橋向厚度為1 m，與舊橋墩柱保持一致，不減少現(xiàn)狀通航寬度。墩柱底設(shè)1.5 m厚，2 m×2 m承臺(tái)，承臺(tái)埋于河床底下，承臺(tái)基礎(chǔ)為1根D150樁基。蓋梁為新建結(jié)構(gòu)，通航孔位置的新建蓋梁底部與原蓋梁頂部齊平，通航高度比現(xiàn)狀提高1.8 m，橋面標(biāo)高比現(xiàn)狀提高1.2 m，其余非通航孔位置處的蓋梁底標(biāo)高根據(jù)橋梁縱斷面調(diào)整，原則上不低于原蓋梁底標(biāo)高。

原橋臺(tái)全部拆除。新橋臺(tái)采用薄壁式橋臺(tái)結(jié)構(gòu)，雙排4根D100鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

4.3.4 樁基承臺(tái)施工

因通航及防洪需求，新加設(shè)的承臺(tái)須埋在河床以下，此處水深達(dá)5 m，施工難度較大。該項(xiàng)目樁基、承臺(tái)及墩柱施工采用圍堰法施工，主要施工工藝為：

（1）鋼支架搭設(shè)，施工灌注樁基礎(chǔ)。

（2）鋼圍堰制作好后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)定位安裝并封底、抽水。

（3）施工承臺(tái)，墩柱。

（4）養(yǎng)護(hù)完成后，拆除模板和圍堰至下個(gè)橋墩。

5 結(jié) 語

依托珠海市斗門區(qū)蓮洲鎮(zhèn)上橫大橋加固項(xiàng)目提出了橋梁加固方案的設(shè)計(jì)思路，得出以下結(jié)論：

（1）通過對(duì)上橫大橋病害的分析，并對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、安全等多方面論證，明確橋梁加固的必要性，為橋梁加固方案的提出奠定基礎(chǔ)。

（2）依據(jù)橋梁的外觀、水下及靜載檢測(cè)報(bào)告與相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從臨時(shí)交通組織、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)和樁基承臺(tái)施工四方面提出了全面合理的加固方案。