橋梁高墩偏位檢測與加固分析

宋 崇 進(jìn)

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

橋梁高墩施工難度大，容易受到施工、周邊環(huán)境、車輛荷載等因素影響，造成橋梁墩柱產(chǎn)生偏位，導(dǎo)致梁體出現(xiàn)較大變形和位移，甚至發(fā)生落梁等重大事故。在車輛荷載和橋梁結(jié)構(gòu)重力的綜合作用下，會增加橋墩彎矩，進(jìn)而造成墩柱開裂，甚至斷裂破壞。在高墩設(shè)計與施工過程中，應(yīng)充分考慮周邊地形、橋梁結(jié)構(gòu)等因素，并做好質(zhì)量控制，有效控制施工偏差，避免棄土、滑坡等自然災(zāi)害對橋梁墩柱產(chǎn)生破壞。結(jié)合高速公路高墩偏斜調(diào)查結(jié)果，制定方案進(jìn)行加固，并開展檢測確定加固效果。

1 工程概況

榮烏高速公路幸福河大橋設(shè)計全長392 m，橋梁中心設(shè)計樁號為K599+928。橋梁共7跨，主橋采用連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，主跨設(shè)計采用2×32 m+(68+128+68)m，兩側(cè)引橋采用簡支梁結(jié)構(gòu)，跨度為24 m。橋梁橫跨幸福河，河內(nèi)有常年流水，兩岸地勢陡峭。主橋橋墩設(shè)計采用雙薄壁空心墩，墩身混凝土強(qiáng)度等級為C40，墩身尺寸為6.5 m×2.5 m，最高墩為85 m，最低為62 m。橋面設(shè)計凈寬為11.25 m，左右幅橋面兩側(cè)各設(shè)置0.5 m鋼筋混凝土護(hù)欄。橋面鋪裝設(shè)計采用10 cm鋼筋混凝土+6 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)。橋梁在運營使用一段后，左幅4號主墩出現(xiàn)了傾斜情況，橋面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了伸縮縫拉開，支座也出現(xiàn)了破損。為了確定主墩偏位的原因，為采取措施進(jìn)行處治提供參考，對左幅4號主墩進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查和觀測，橋梁墩柱傾斜如圖1所示。

2 主墩偏位檢測分析

2.1 檢測結(jié)果分析

通過對橋面、伸縮縫、支座、橋墩等部位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)距離橋梁左幅4號主墩最近的伸縮縫拉開，4號主墩出現(xiàn)了傾斜，其上部支座出現(xiàn)變形破損。為了進(jìn)一步確定主墩傾斜變形情況，對左右兩幅1號～7號墩開展墩柱偏位測量、支座變形測量和伸縮縫間距測量，橋墩偏位檢測結(jié)果見表1，4號墩縱橫向偏位如圖2所示。縱向以大里程方向為正，小里程方向為負(fù)，橫向以向左為正，向右為負(fù)。

表1 橋墩偏位檢測結(jié)果

分析檢測結(jié)果，通過比較可以得出左幅4-1墩縱向和橫向位移最大，縱向位移為-12.15 cm，向小樁號方向傾斜，橫向位移為8.04 cm，向左傾斜。結(jié)合圖2所示不同高度墩身偏位，隨著距離地面的高度的增加，縱向位移不斷增大，橫向位移在-2.5 cm～4 cm范圍內(nèi)擺動，且幅度不大?？傮w來說，左幅4-1墩縱向位移較大，超過10 cm，結(jié)合伸縮縫、支座變形情況可以得出已使橋梁結(jié)構(gòu)造成了破壞。另外，左幅4-1墩橋梁支座小樁號方向位移為12.5 cm～17.2 cm，大樁號方向支座位移為10.1 cm～15.4 cm，已出現(xiàn)明顯的變形破壞?？拷蠓?號的兩條伸縮縫間距檢測結(jié)果分別為8.3 cm，5.2 cm，已出現(xiàn)明顯位移。

2.2 病害成因分析

結(jié)合調(diào)查結(jié)果，產(chǎn)生橋梁偏位的主要原因可總結(jié)為以下兩個方面：一方面是橋梁兩側(cè)道路高差較大，在橋梁自重、車輛荷載等荷載的綜合作用下，造成橋梁整體向下坡方向移動，導(dǎo)致橋梁墩柱產(chǎn)生變形偏位；另一方面是當(dāng)?shù)剡^度開采河砂，在河流沖刷作用下橋梁樁基外露，影響樁基的穩(wěn)定性，導(dǎo)致產(chǎn)生變形。在兩方面因素的綜合作用下，橋梁墩柱傾斜，支座產(chǎn)生變形破壞，伸縮縫拉開，對車輛安全通行產(chǎn)生了一定的影響，必須進(jìn)行維修加固。

3 高墩加固與分析

3.1 高墩加固方案

3.1.1更換支座

原橋梁支座采用盆式橡膠支座，已出現(xiàn)嚴(yán)重變形破壞，說明這種類型支座已不能滿足使用要求。擬采用自適應(yīng)球型支座代替盆式橡膠支座，這類支座具有坡度自適應(yīng)功能，可適應(yīng)橋梁所處環(huán)境的使用要求，自適應(yīng)球型支座結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

更換前使用千斤頂將梁體頂起，留出足夠的施工空間，取出損壞的橡膠支座，更換自適應(yīng)球型支座。根據(jù)支座的尺寸確定安裝位置，然后在橋墩上安裝千斤頂，頂起梁板，抬起高度高出支座高度5 mm，以便于安裝。

3.1.2高墩復(fù)位

高墩偏位采用千斤頂進(jìn)行糾正，復(fù)位過程中嚴(yán)格控制頂推力，并做好豎直度的修正。分別在橫隔梁和墩蓋梁位置布置千斤頂，兩個千斤頂相互協(xié)調(diào)完成頂推復(fù)位工作。高墩偏位千斤頂糾正是在舊支座拆除后，新支座安裝之前完成。舊支座拆除后，安裝臨時支座、落梁，然后操作千斤頂對橋墩開展頂推作業(yè)。頂推過程中隨時觀測施工現(xiàn)場的施工狀況，達(dá)到要求值后停止頂推。高墩偏位糾正后拆除臨時支座，安裝新支座。另外，在樁基和承臺部位澆筑150 cm厚C40混凝土，對樁基進(jìn)行加固。

3.2 糾偏后檢測結(jié)果分析

在橋墩糾偏過程中，使用鋼尺測量千斤頂?shù)捻斖莆灰疲斖? cm量測一次。采用人工操作鋼尺的量測方式雖然操作簡單，但容易產(chǎn)生誤差。為了減小誤差，準(zhǔn)確確定橋墩糾偏值，采用北斗測量和人工鋼尺測量同時進(jìn)行檢測，對比分析確定糾偏效果。對橋梁左幅4-1橋墩糾偏水平位移進(jìn)行檢測，人工鋼尺測量和北斗測量結(jié)果見表2，糾偏位移隨時間變化曲線如圖4所示。

結(jié)合表2數(shù)據(jù)，對比分析人工鋼尺測量和北斗測量結(jié)果，二者觀測結(jié)果差值均不超過3 mm，其中最大2.7 mm。結(jié)合圖4所示曲線變化情況，人工鋼尺測量和北斗測量結(jié)果隨時間變化曲線基本一致，二者檢測結(jié)果匹配度較好，說明糾偏后橋墩偏位得到了明顯改善。通過開展檢測確定糾偏效果，糾偏前左幅4-1橋墩初始垂直度偏差值為-12.15 cm，糾偏后橋墩垂直度偏差值為-2.48 cm，糾偏值為9.67 cm。

表2 人工鋼尺測量和北斗測量結(jié)果 mm

4 結(jié)語

通過對幸福河大橋高墩偏位調(diào)查、檢測和加固進(jìn)行全面闡述，并對加固效果進(jìn)行檢測，分析得出以下結(jié)論：

1)采用自適應(yīng)球型支座代替盆式橡膠支座，可有效適應(yīng)橋梁縱坡過大的問題，減少支座變形；2)采用千斤頂頂推技術(shù)糾正橋墩偏位，施工后有效降低了高墩垂直度偏差，糾偏值達(dá)到9.67 cm；3)分析人工鋼尺測量和北斗測量結(jié)果，二者檢測結(jié)果十分接近，相差不超過3 mm，分析檢測結(jié)果得出糾偏后高墩偏位得到了有效改善。