格構(gòu)式橋墩在山區(qū)公路橋梁加固中的應(yīng)用

（臨滄公路局，云南 臨滄 677099）

鋼管混凝土格構(gòu)式橋墩是一種新的橋梁加固形式，施工工藝復(fù)雜，科技含量高，目前國(guó)內(nèi)已有部分施工實(shí)例，但總體數(shù)量不多。此次臨滄公路局成功實(shí)施鋼管混凝土格構(gòu)式橋墩施工，對(duì)西南山區(qū)公路橋梁采用同類型加固形式具有重要參考意義。

一、橋梁概況

安樂塘大橋位于國(guó)道214線西寧至瀾滄公路K2571+672公里處，2007年12月通車，2012年7月移交臨滄公路局養(yǎng)護(hù)。橋梁全長(zhǎng)265m，橋?qū)?2m，行車道寬11m，設(shè)計(jì)荷載為汽-20、掛-100。橋梁上部結(jié)構(gòu)為(64+115+64)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，橋梁支座采用盆式橡膠支座，橋梁伸縮縫為異型鋼伸縮縫，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙肢薄壁墩、鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)，重力式橋臺(tái)。

隨著車流量的日益增長(zhǎng)、重載車輛的不斷增加，安樂塘大橋通車運(yùn)營(yíng)不久后，跨中截面頂板底板出現(xiàn)了橫、縱向裂縫，且中跨跨中下?lián)?。由于病害持續(xù)增加，2011年業(yè)主組織施工單位對(duì)橋梁進(jìn)行了增加體外預(yù)應(yīng)力等處治措施。短短幾年后，橋梁又被檢測(cè)出其他病害：2014年——中跨跨中，左側(cè)腹板有4條自梁底向上發(fā)展的豎向裂縫，裂縫高度H=88～95cm，δmax=0.12mm，間距30～40cm；中跨跨中，右側(cè)腹板有3條自梁底向上的豎向裂縫，裂縫高度 H=58～60cm，δmax=0.08mm，間距53～67cm。2016年——中跨跨中，左側(cè)腹板有4條自梁底向上發(fā)展的豎向裂縫，裂縫高度H=88～94cm，δmax=0.12mm，間距30～40cm；中跨跨中，右側(cè)腹板有3條自梁底向上的豎向裂縫，裂縫高度H=42～54cm，δmax=0.08mm，間距53～67cm。

從檢測(cè)結(jié)果得知，2014～2016年中跨跨中裂縫未見明顯發(fā)展，說明對(duì)該橋?qū)嵤埨w外預(yù)應(yīng)力措施后，中跨跨中裂縫部分收斂，應(yīng)力狀態(tài)有所改善，但加固后中跨跨中仍持續(xù)下?lián)稀?/p>

二、加固目的

2017年，臨滄公路局對(duì)橋梁進(jìn)行荷載試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，橋梁上部結(jié)構(gòu)的整體承載能力已不能滿足設(shè)計(jì)荷載要求，為確保橋梁安全運(yùn)行，臨滄公路局決定根據(jù)橋梁的實(shí)際狀況，對(duì)不能滿足承載能力的構(gòu)件進(jìn)行加固處理，提高橋跨結(jié)構(gòu)承載能力，抑制中跨跨中下?lián)希纳浦髁簯?yīng)力狀態(tài)。

三、加固方案

云南省公路局組織橋梁專家對(duì)安樂塘大橋設(shè)計(jì)文件進(jìn)行評(píng)審后，決定在中跨跨中位置增設(shè)鋼管混凝土格構(gòu)墩，徹底解決主跨下?lián)蠁栴}。新增橋墩主要由4根外徑1524mm、壁厚30mm的Q345qDNH型鋼管分10節(jié)段焊接而成，鋼管間通過“N”字形橫向聯(lián)系并形成整體，管內(nèi)填充C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土。同時(shí)，通過在箱外腹板增設(shè)體外鋼束、跨中梁段設(shè)置腹板加厚層、橫梁的方式，加固橋梁上部結(jié)構(gòu)。

四、格構(gòu)墩施工

（一）施工準(zhǔn)備

將橋下入村道路拓寬后用作施工便道，施工場(chǎng)地布置在新增橋墩附近，并按要求進(jìn)行平整。在新增橋墩位置附近安裝塔吊，安裝前按規(guī)定編制專項(xiàng)方案，方案審批后實(shí)施，塔吊安裝完畢且自檢合格后，經(jīng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)、管理部門驗(yàn)收通過方可投入使用。

為保證橋墩施工正常進(jìn)行，施工前要做好以下技術(shù)準(zhǔn)備工作：進(jìn)行鋼管構(gòu)件極限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，編制焊接工藝評(píng)審試驗(yàn)報(bào)告和焊接工藝文件；進(jìn)行C50混凝土配合比、坍落度及膨脹量試驗(yàn)；管內(nèi)C50混凝土采用泵送頂升壓注法施工，以實(shí)際泵送距離和高度進(jìn)行模擬混凝土壓注試驗(yàn)。

（二）管節(jié)加工

新增格構(gòu)墩所用的Q345qDNH鋼板由湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司按照設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)，材料檢驗(yàn)合格后，運(yùn)至云南水利機(jī)械有限公司進(jìn)行廠內(nèi)制作。由于主鋼管間橫聯(lián)、斜聯(lián)及斜撐桿件在施工放樣及下料時(shí)難度較大，為確保與主鋼管連接尺寸、角度的準(zhǔn)確性，一定要在廠內(nèi)施工平臺(tái)按1：1放樣，以實(shí)際量取的長(zhǎng)度下料。桿件制作完成并驗(yàn)收合格后，還要進(jìn)行鋼管防腐處理，然后按各節(jié)段試拼裝，拼裝完成后做好標(biāo)記，成品分節(jié)段運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

（三）管節(jié)焊接

焊接完成的桿件應(yīng)具有足夠的韌性和塑性，以防裂防斷。格構(gòu)墩的各個(gè)鋼構(gòu)件均為焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)焊縫較多，且多為厚板焊接，尤其是主鋼管之間的對(duì)接焊縫及主鋼管和橫聯(lián)、斜聯(lián)、斜撐焊接部位，為確保焊接質(zhì)量滿足一級(jí)焊縫質(zhì)量要求，施工現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)置施焊專用場(chǎng)所，優(yōu)選焊接技術(shù)高、經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊接作業(yè)。

（四）管節(jié)存放、運(yùn)輸

為防止制作完成的桿件發(fā)生變形，需要采取多種防護(hù)措施。由于工廠離施工現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，在裝卸運(yùn)輸過程中，要做好安全防護(hù)措施，避免管節(jié)變形，影響安裝精度；施工場(chǎng)地空間有限且施工設(shè)備較多，將制作好的桿件全部存放在施工現(xiàn)場(chǎng)有一定困難，因此，可以在不影響吊裝進(jìn)度的前提下，與運(yùn)輸方協(xié)調(diào)，按照吊裝順序進(jìn)行多批次運(yùn)輸。

（五）管節(jié)拼接和安裝

主鋼管節(jié)段、斜撐、斜聯(lián)、橫聯(lián)等散件運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，在拼裝場(chǎng)地將其焊接成吊裝節(jié)段，相鄰節(jié)段間的斜撐、斜聯(lián)、橫聯(lián)等，在節(jié)段端部精確對(duì)齊后再進(jìn)行預(yù)組拼。每一節(jié)段組拼完后，采用平板拖車運(yùn)至吊裝平臺(tái)分開吊裝，以保證高空連接的精度。需要注意的是，吊裝前，務(wù)必按照要求進(jìn)行試吊，檢驗(yàn)吊裝系統(tǒng)的安全性、可靠性、可操作性。

主鋼管節(jié)段采用縱橋向?qū)ΨQ拼接，分10節(jié)段進(jìn)行吊裝。第1節(jié)段需要埋入混凝土中，其余管節(jié)在拼裝場(chǎng)地將主鋼管與橫向連接拼成大節(jié)段后，再進(jìn)行整體吊裝。第1節(jié)段采用單管吊裝，吊裝第1節(jié)段1號(hào)主鋼管前，將底端與承臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)錨栓連接，調(diào)整好標(biāo)高及位置后將錨栓緊固，然后按順序吊裝、安裝第1節(jié)段2號(hào)主鋼管，錨固后依次安裝橫聯(lián)、斜撐、斜聯(lián)，再吊裝、安裝第1節(jié)段3、4號(hào)主鋼管，待第1節(jié)段整體安裝完成并檢驗(yàn)合格后，逐管泵送頂升灌注C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，整節(jié)段施工才完成。緊接著，依次吊裝、灌注格構(gòu)墩第2～10節(jié)段。每節(jié)段主鋼管混凝土澆筑完成后，注意清除表面浮漿，初凝后灌水養(yǎng)護(hù)，用塑料布扎緊鋼管口，防止異物掉入。在安裝下一節(jié)鋼管前，要將管內(nèi)積水、浮漿、松散石子及雜物清除干凈。沿橋縱橫向兩根主鋼管間，在混凝土外包層底部各安裝一根直徑10cm的PVC排水管。各桿件在施工現(xiàn)場(chǎng)拼接與安裝時(shí)，需將溫度嚴(yán)格控制在15±2℃左右。

（六）混凝土澆筑

C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土，采用泵送頂升壓注法施工。自下而上按設(shè)計(jì)壓注順序，一次完成壓注。待管內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，再壓注下一根鋼管。在壓注前，及時(shí)清洗管內(nèi)污物，濕潤(rùn)管壁，泵入適量水泥漿后再壓注混凝土，直至鋼管頂端出現(xiàn)合格的混凝土為止?；炷翂鹤⑼瓿珊?，及時(shí)關(guān)閉設(shè)于壓注口的倒流截止閥。

為確保C50自密實(shí)混凝土的質(zhì)量，配制時(shí)一定要優(yōu)選水泥品種和級(jí)配集料，添加與水泥性質(zhì)相匹配的高效減少劑和摻合料，施工中嚴(yán)格按工地試驗(yàn)室確定的配合比和參數(shù)進(jìn)行投料計(jì)量工作。管內(nèi)壓注的混凝土密實(shí)度應(yīng)大于99%，由于管內(nèi)混凝土有鋼管包裹，對(duì)檢測(cè)、評(píng)定壓注的混凝土質(zhì)量有一定難度，壓注時(shí)應(yīng)同步取樣混凝土試塊，同條件養(yǎng)生，以便對(duì)壓注的混凝土進(jìn)行檢查。鋼管混凝土的質(zhì)量檢測(cè)以超聲波檢測(cè)為主、人工敲擊為輔的方法進(jìn)行。

五、結(jié)語

鋼管混凝土格構(gòu)式橋墩既是橋梁結(jié)構(gòu)的一部分，也是澆筑管內(nèi)混凝土的支架和模板，兼有縱向鋼筋和箍筋的作用。鋼管為承重骨架，省去了支撐、支模、拆模等施工工序，而且在混凝土澆筑中便于施工，可大大縮短施工工期。