橋梁主梁復(fù)位及橋墩糾偏施工技術(shù)

■左懷梅 王鈺冊 劉大鵬

（1.江西通慧科技集團(tuán)股份有限公司，南昌 330000;2.江西省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，南昌 330000）

近年來隨著公路建設(shè)不斷發(fā)展，橋梁安全已成為公路運(yùn)行安全的關(guān)注熱點(diǎn)。 我國大量的既有橋梁都存在缺陷與損傷，為確保其正常安全運(yùn)營，對這些橋梁進(jìn)行維修、加固與改造是必不可少的[1]。 本研究以某運(yùn)營高架橋為例，根據(jù)實橋位移病害，探討其糾偏技術(shù)方法及具體施工步驟，以期為類似的橋梁加固工程提供借鑒參考。

1 工程概況

1.1 原地形及設(shè)計情況

某高架橋橫跨一溝谷凹地，地形起伏較大。 橋址區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡單，主要為第四系全新沖洪積層及殘坡積碎屑堆積層， 巖性主要為中粗?；◢忛W長巖。橋梁上部采用15×25 m 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁。 橋梁分左右幅，單幅每孔橫向布置4 片箱梁。 每幅分為3 聯(lián)，橋臺位置處伸縮縫為D80 型伸縮縫，其余分聯(lián)端為D160 型伸縮縫。橋面鋪裝為10 cm 瀝青混凝土+10 cm 防水混凝土。 下部采用柱式墩，每個墩采用2 根Ф160 墩柱，樁基采用Ф180樁，橋臺采用Ф150 樁。

1.2 橋梁主要病害現(xiàn)狀

該橋存在左右幅主梁整體滑移現(xiàn)象。 主要病害為：第3 聯(lián)主梁存在縱橋向移位；3#（10# 墩處）伸縮縫抵死；4#（15# 臺處）伸縮縫寬度過大；橡膠條破損；支座剪切變形、外鼓、開裂串動、位移；墩柱傾斜；橋臺搭板處臺背填土存在的下沉現(xiàn)象。 綜合伸縮縫寬度檢測、 支座檢測和橋墩豎直度檢測結(jié)果，第3 聯(lián)主梁及11#-13# 橋墩出現(xiàn)了約5 cm 的往小樁號方向的縱向位移，14# 橋墩出現(xiàn)了約3 cm 的往小樁號方向的縱向位移。 第3 聯(lián)橋面系檢測結(jié)果：主梁及支座橫向位移未發(fā)現(xiàn)明顯變化。 第1、2 聯(lián)（0# 臺～10# 墩），0# 臺、5# 墩橋面伸縮縫型鋼間隙變化不明顯，橋跨主梁及墩臺支座橫向位移未發(fā)現(xiàn)明顯變化。11#～14# 墩墩底及樁基均出現(xiàn)裂縫，樁基最大裂縫寬度超規(guī)范， 但未達(dá)到斷樁等嚴(yán)重程度；目前狀態(tài)下11#～14# 墩柱及樁正常使用極限狀態(tài)均滿足規(guī)范要求，墩柱承載能力滿足規(guī)范要求。 但其大部分墩底和樁基出現(xiàn)了裂縫，因而對橋梁的安全和耐久性均有不利影響。

1.3 橋梁偏移原因分析

2013 年7 月該橋進(jìn)行了定期檢查，報告顯示橋梁技術(shù)狀況評定等級為2 類，2015 年9 月因新建某高速互通樞紐匝道下穿高架橋， 第13、14 跨工程項目開始在橋下填土施工，在第3 聯(lián)12、13、14 跨填土高度10 m 左右，第15 號橋臺填土高度約8 m 左右，同月完成。 2017 年7 月進(jìn)行定期檢查發(fā)現(xiàn)該橋存在主梁整體滑移現(xiàn)象，并評定該橋梁技術(shù)狀況等級為3 類，隨后進(jìn)行專項檢測，對橋下填土進(jìn)行卸載，歷時2 個月清運(yùn)卸載工作完成，通過對該高架橋第3 聯(lián)上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系在卸載前與卸載后外觀質(zhì)量檢測對比中得出， 裂縫病害在卸載前及卸載后未發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展。通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出如下結(jié)論：在大面積回填土的堆載作用對墩柱產(chǎn)生側(cè)向推擠作用，使得墩柱發(fā)生側(cè)向撓曲變形，并帶動橋墩頂端及上部結(jié)構(gòu)發(fā)生偏移， 故12#、13#、14#墩柱受下穿互通樞紐高回填土（約10 m），土壓力導(dǎo)致存在傾斜；施工階段支座或墊石高程與設(shè)計存在一定偏差，并未進(jìn)行調(diào)平。 綜合上述情況，橋跨在溫度、恒載及活載共同作用下沿縱坡向滑移導(dǎo)致位移量單向累計造成，同時該橋未設(shè)置固定約束，不能有效限制梁體位移產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形， 同時填土又減少了墩身自由高度，導(dǎo)致墩身縱橋向變形能力減弱[2]。

2 處理方案

2.1 主梁復(fù)位

先在11#～14# 橋墩兩側(cè)設(shè)置臨時輔助墩，輔助墩采用鋼管柱墩身、混凝土現(xiàn)澆擴(kuò)大基礎(chǔ)；在第3 聯(lián)所有橋墩上設(shè)置縱向限位塊， 對主梁進(jìn)行單向限位，對第1 聯(lián)0#臺、第2 聯(lián)5#墩處伸縮縫塞墊，約束主梁縱向位移，通過在墩頂布設(shè)頂升系統(tǒng)，將第3 聯(lián)主梁整體頂升， 并設(shè)置可縱向滑動的臨時支承；然后在10# 墩處鑿除伸縮縫錨固區(qū)混凝土，并在利用伸縮縫錨固區(qū)凹槽及端隔板布置千斤頂，將第3 聯(lián)主梁縱向頂推回位50 mm。

2.2 橋墩偏位處治

完成主梁復(fù)位頂推后，在各墩頂處小箱梁底面設(shè)置臨時反力座，并塞墊10# 墩伸縮縫，然后采用同步千斤頂逐墩縱向頂推11#～14# 橋墩，恢復(fù)橋墩彈性偏位。

2.3 其他處治

由于第3 聯(lián)支座工作狀況普遍較差， 部分支座剪切變形較大，完成橋墩糾偏后，更換第3 聯(lián)所有支座，然后落梁并拆除頂梁臨時措施。新更換支座型號與原設(shè)計保持一致。 對箱梁、橫隔板、墩柱等構(gòu)件的混凝土局部破損、露筋等缺陷，先應(yīng)清除損壞部分至露出完好的基材， 同時對混凝土結(jié)構(gòu)中生銹的鋼筋進(jìn)行除銹處理， 然后采用結(jié)構(gòu)修補(bǔ)劑進(jìn)行修補(bǔ)、修復(fù)。更換10#墩160 型伸縮縫裝置，更換15#臺80=型伸縮縫裝置。 灌漿填充15#橋臺護(hù)坡局部沉降。

3 施工步驟

施工工藝流程如下所示： 臨時支架基礎(chǔ)施工→臨時支架搭設(shè)→安裝頂升系統(tǒng)→箱梁頂升→安裝臨時支座→0#、5# 墩臺處伸縮塞墊→安裝四氟板及縱向頂推系統(tǒng)→箱梁頂升拆除臨時支座→箱梁縱向頂推復(fù)位→10# 墩處伸縮塞墊→14# 墩至11# 墩逐個進(jìn)行傾斜糾偏→支座更換→支架拆除→現(xiàn)場清理。

具體施工步驟如下：（1）施工現(xiàn)場準(zhǔn)備：清理挖運(yùn)左右幅15# 橋臺至10# 墩堆積多余土方，挖至地系梁頂面，在挖運(yùn)時，橋臺坡度按原坡度下沿取土。 對臨時支撐地基進(jìn)行處理，確?；A(chǔ)底面承載能不得小于180 kPa。（2）臨時支撐施工：臨時支撐采用整體鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)， 其尺寸為1042 cm×350 cm×100 cm，8 根60.9 cm 的鋼管支撐在同一基礎(chǔ)上，搭設(shè)腳手架和施工作業(yè)平臺。 施工過程中注意機(jī)械應(yīng)不碰撞橋梁墩柱、 箱梁等結(jié)構(gòu)物，橋梁臨時支撐如圖1、2 所示。 （3）頂升系統(tǒng)安裝：清理蓋梁、臺帽頂面垃圾，在蓋梁上安裝頂升系統(tǒng)、調(diào)試頂升系統(tǒng)，調(diào)整頂升支承面縱向傾角滿足0°～3°； 同時在臨時支撐系統(tǒng)安裝臨時支撐體系；全橋安裝主梁單向限位擋塊。 （4）梁體頂升：將第3 聯(lián)主梁整體頂升，在鋼支撐上安裝臨時支座使得11#～14#橋墩處的支座脫空5 mm～10 mm,保持橋墩墩頂自由48 h 以上；同時拆除橋梁原有支座，在橋墩支座墊石上安裝四氟滑板， 保持與原支座高度相同，橋梁梁體頂升如圖3 所示。 （5）梁體復(fù)位：在10#墩主梁縫隙處安裝縱向頂推系統(tǒng)；拆除0# 臺和5# 墩伸縮縫止水帶并用鋼板塞墊伸縮縫， 將在5# 墩的防撞墻伸縮縫下部用混凝土澆實， 約束縱向位移；主梁整體頂升撤去臨時支座將梁體支撐在四氟滑板上，并將箱梁進(jìn)行橫橋向限位；采用千斤頂縱向頂推第3 聯(lián)主梁復(fù)位， 橋梁梁體復(fù)位如圖4 所示。（6）墩柱傾斜糾偏：塞墊10# 墩伸縮縫，約束縱向位移； 在小里程側(cè)梁端安裝臨時反力座及頂推系統(tǒng)，從14# 墩開始至11# 墩逐個進(jìn)行縱向頂推對墩柱傾斜糾偏墩柱傾斜復(fù)位如圖5、6 所示。 （7）更換支座：復(fù)核支座墊石高程，拆除臨時支座及四氟板，更換安裝新的橋梁支座； 拆除0# 臺、5# 墩、10# 墩伸縮縫臨時塞墊和橫向限位。 （8）臨時結(jié)構(gòu)拆除：拆除橋梁下部鋼管支架系統(tǒng)，拆除其他腳手架等。 主梁復(fù)位和橋墩傾斜糾偏左、右幅依次處理，上述步驟重復(fù)一次。 （9）其他病害維修：修補(bǔ)橋梁上下部混凝土裂縫、破損等局部病害，清除構(gòu)件表面游離物；灌漿填充橋臺護(hù)坡局部沉降；重新施工10# 墩、15# 臺的伸縮縫，更換0#臺、5#墩的伸縮縫止水帶。

圖1 橋梁臨時支撐下承式支架

圖2 橋梁臨時支撐上承式支架

圖3 橋梁梁體頂升

圖4 橋梁梁體復(fù)位

圖5 墩柱傾斜復(fù)位

4 結(jié)語

圖6 墩柱傾斜復(fù)位

經(jīng)委托具備相關(guān)資質(zhì)和能力的專業(yè)檢測公司通過施工中、施工后，對糾偏橋梁進(jìn)行了包括橋墩變形、橋墩應(yīng)力、橋面線形、梁端間距等內(nèi)容的監(jiān)測，顯示沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)突變、數(shù)據(jù)變化趨勢異常的情況。 具體監(jiān)測情況如下：（1）第3 聯(lián)橋墩變形：各工況下橋墩未發(fā)生明顯變形；（2）橋墩應(yīng)力：施工完成梁體荷載施加在橋墩上后，橋墩回到初始的受力狀態(tài)；（3）橋面線形：各工況下橋面線形未出現(xiàn)突變或其他異常情況；（4）梁端間距：10# 墩頂梁端間距增大了40 mm～42 mm，15# 橋臺梁端間距減小了31 mm；（5）墩柱糾偏：在滿載持荷狀態(tài)下糾偏量在20 mm 左右，卸載后糾偏量有所恢復(fù)，最終維持在14 mm 左右，并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；（6）第1、2 聯(lián)橋墩變形：各工況下橋墩未發(fā)生明顯變形；（7）橋面線形：各工況下橋面線形未出現(xiàn)突變或其他異常情況。 主梁復(fù)位和墩柱傾斜糾偏處治的目的是滿足橋梁的安全使用，保證道路的暢通，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，本次加固施工中、施工后橋墩的變形控制是穩(wěn)定、可控的，始終在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，能保證處治后的橋墩仍然滿足設(shè)計承載力要求[3]。 綜上所述，本研究通過對某運(yùn)營高架橋第3 聯(lián)主梁整體縱向頂推回位50 mm，11#～14#橋墩采取糾偏的技術(shù)措施，能恢復(fù)橋墩彈性偏位，其變形滿足規(guī)范要求，滿足設(shè)計要求，達(dá)到了預(yù)期的效果[4]，說明本工程實施的主梁復(fù)位和墩柱傾斜糾偏方法是成功可行的，具有較強(qiáng)的適用性，且糾偏效果能夠得到保證。