廣西某立交橋匝道橋病害分析與處治方案

韋丘德，李勤武

(廣西交通工程檢測有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

橋梁建設(shè)需要關(guān)注邊坡穩(wěn)定性問題，破壞邊坡穩(wěn)定的常見因素有不合理削坡、高填土、大邊坡角、坡體質(zhì)量差等。一旦受到強(qiáng)降雨等災(zāi)害天氣的影響，邊坡內(nèi)含水量增加就容易發(fā)生滑坡，從而導(dǎo)致橋梁基樁和墩柱嚴(yán)重開裂或者偏位，并引起橋梁上構(gòu)的損壞[1-2]。本文分析了廣西某立交橋匝道橋出現(xiàn)病害的原因，根據(jù)現(xiàn)場情況比選出經(jīng)濟(jì)而有效的處治方案，為類似橋梁工程提供了技術(shù)參考。

1 工程概況

廣西某立交橋匝道橋中心樁號為XK0+225.000，起點(diǎn)樁號為XK0+152.300，終點(diǎn)樁號為XK0+297.700，橋梁全長145.4 m，橋面布置為：0.50 m(防撞護(hù)欄)+7.5 m(機(jī)動車道)+0.50 m(防撞護(hù)欄)=8.5 m。全橋上部共兩聯(lián)：第一聯(lián)為4×20 m普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁；第二聯(lián)為3×20 m普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用寶瓶式墩，0#臺、7#臺均為墻式橋臺。基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁防撞等級為ss級。上部結(jié)構(gòu)已施工完成，橋面鋪裝和伸縮縫還未安裝。由于橋梁側(cè)面的堆土在連續(xù)強(qiáng)降雨的情況下出現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致匝道橋橋基隆起開裂、橋墩開裂、位移，上部結(jié)構(gòu)偏移，橋梁支座變形等病害。

2 病害檢測及原因分析

2.1 病害情況

經(jīng)過對匝道橋進(jìn)行全面病害檢測，對病害進(jìn)行統(tǒng)計和分析如下。

2.1.1 裂縫或開裂

箱梁共發(fā)現(xiàn)L型裂縫96道、斜向裂縫37道、豎向裂縫89道、橫向裂縫122道、縱向裂縫8道，裂縫寬度范圍為0.02～0.16 mm，根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ 99-2003)[3]的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，均未超限。

橋墩共發(fā)現(xiàn)斜向裂縫10道、豎向裂縫11道、橫向裂縫8道，裂縫寬度范圍為0.04～2.5 mm，超限裂縫出現(xiàn)在3#墩，其余橋墩裂縫均未超限。

根據(jù)現(xiàn)場橋基隆起開裂、橋墩開裂、上部結(jié)構(gòu)偏移等情況，推斷橋墩樁柱可能已產(chǎn)生側(cè)彎、開裂，甚至斷樁現(xiàn)象，于是對本橋1#～4#墩樁基礎(chǔ)進(jìn)行開挖檢測。開挖檢測發(fā)現(xiàn)基樁發(fā)育有環(huán)向、斜向裂縫，其寬度為0.30～20.0 mm，已超過《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ 99-2003)的規(guī)定限值，其中5#墩偏移值較大(橫向82 mm)。

另外，3#、4#墩上支座均存在偏位，2#、3#墩上支座墊塊存在開裂，其他支座未見明顯病害。

2.1.2 偏位

根據(jù)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ-2 2008)[4]第23.0.11條，本橋上部結(jié)構(gòu)偏位嚴(yán)重，不滿足橋梁實(shí)體檢測允許偏差的要求。匝道橋軸線偏位如表1所示。

表1 匝道橋軸線測量結(jié)果表(與原設(shè)計軸線比較)

本橋0#～7#墩、臺存在不同程度偏位，根據(jù)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ 2-2008)第11.5.3條及《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)[5]第13.4條的規(guī)定，本橋下部結(jié)構(gòu)各墩臺均不滿足墩臺允許偏差及施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。匝道橋墩偏位如表2所示。

表2 匝道橋墩位移測量結(jié)果表(與原設(shè)計墩臺中心坐標(biāo)比較)

依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果，按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)[6]計入承載能力檢算系數(shù)、惡化系數(shù)、截面折減系數(shù)，按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2015)[7]進(jìn)行荷載組合，按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2018)[8]進(jìn)行檢算。本橋上部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果顯示，該橋抗彎、抗剪、抗裂承載能力均滿足規(guī)范要求。

2.2 病害產(chǎn)生原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋梁側(cè)面有施工單位棄方場，經(jīng)人工大量堆填棄土，地面高程為74～102 m，高差28 m，橋梁建于填土層坡腳處。填土成分主要由粉質(zhì)黏土、黏土、粉土及少量卵石、礫石組成，土質(zhì)不均勻，均為新近堆填土，回填時間不足3年，尚未完成自重固結(jié)，具有高壓縮性。受連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，該堆積填土層發(fā)生了圓弧滑動地質(zhì)災(zāi)害，滑坡平面呈簸箕形狀，后緣呈弧形，寬約360 m，前緣呈舌狀，寬約150 m。在巨大的側(cè)向土壓力下導(dǎo)致該匝道橋橋基隆起開裂及橋墩開裂、移位，下構(gòu)的偏移和傾斜引起了上部結(jié)構(gòu)的偏移和次生裂縫的產(chǎn)生，橋梁支座變形。在災(zāi)害發(fā)生之后，對邊坡、匝道橋的墩臺和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了90 d的位移和沉降監(jiān)測，其變形逐漸趨于停止。

根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG 5120-2021)[9]第3.5.4條款規(guī)定：四類橋梁需進(jìn)行大修或改建，及時進(jìn)行交通管制。因此建議對該橋梁匝道橋整體進(jìn)行大修或重建。

3 處治方案

根據(jù)匝道橋的上構(gòu)、橋墩和基樁的病害狀況，為了對匝道橋的病害進(jìn)行徹底處治，結(jié)合具體情況提出三套方案如下。

3.1 方案一

對所有橋墩樁基礎(chǔ)進(jìn)行加樁和對承臺加大尺寸，通過在原橋墩承臺邊增設(shè)新樁基礎(chǔ)，在其上設(shè)置臨時鋼支架，對橋梁上部箱梁進(jìn)行頂升并利用原橋墩對箱梁進(jìn)行頂推糾偏，拆除重建病害較嚴(yán)重的1#～5#墩后(利用0#臺、6#墩、7#臺)，再使箱梁復(fù)位，最終完成加固施工，如圖1所示。

圖1 處治方案一示意圖(cm)

主要工序：

(1)平整場地(場地標(biāo)高均應(yīng)保證橋下施工凈空>7 m，滿足鉆孔樁機(jī)械高度要求)，在原橋墩旁實(shí)施沖孔，澆筑樁基礎(chǔ)。

(2)在新樁頂部搭設(shè)臨時墩鋼支架，將箱梁頂升、拆除橋墩擋塊，利用舊橋墩作為反力作用點(diǎn)，對箱梁進(jìn)行頂推糾偏。

(3)拆除1#～5#墩墩身、承臺，在新樁基礎(chǔ)上澆筑新承臺、墩身及支座墊石等。

(4)落梁至新橋墩上后，切割、拆除臨時墩鋼支架。

3.2 方案二

方案一雖能保證橋下凈空滿足鉆孔樁機(jī)具的使用，但受高度限制，施工過程中仍有一定難度，因此本方案考慮通過搭建鋼管臨時支架，將橋梁上部結(jié)構(gòu)橫向移出墩臺范圍之外，留出施工空間，方便下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建，如圖2所示。

圖2 處治方案二示意圖(cm)

主要工序：

(1)對橋位下方及右側(cè)附近地基用松木樁加固后，在其上澆筑混凝土條形基礎(chǔ)，搭設(shè)鋼管支架平臺。

(2)拆除墩、臺擋塊、橋臺背墻及其他阻礙箱梁橫移的構(gòu)件。

(3)在支架平臺上設(shè)置導(dǎo)軌，將箱梁頂升后沿導(dǎo)軌推至橋位范圍外部的鋼管支架平臺上。

(4)拆除1#～5#橋墩及其樁基礎(chǔ)后，按照原設(shè)計重建。

(5)將箱梁頂推回正確位置。

3.3 方案三

以上兩種加固方案施工措施較繁瑣，梁體的頂升、推移、復(fù)位等步驟施工技術(shù)需精確，稍有偏差將造成梁體的破壞，且施工成本較高，加固方案的造價占到了原工程造價的60%左右，為保證整個項(xiàng)目工程的質(zhì)量易控性，也可以考慮對現(xiàn)橋全橋拆除后再完全重建。

在專家評審會議上對三個方案進(jìn)行了探討，方案比選如表3所示，綜合考慮經(jīng)濟(jì)合理性、施工難易程度等因素，采用了方案一對匝道橋進(jìn)行處治。在處治完成后，對匝道橋的墩臺和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行6個月的位移和沉降監(jiān)測，其最大變形為1.5 mm，并逐漸趨于停止。

表3 方案比選表

4 結(jié)語

(1)本工程缺少邊坡地質(zhì)情況對橋梁構(gòu)筑物的影響評估和防治，同時在基樁受力設(shè)計時也缺少來自對邊坡的水平荷載與彎矩等因素的考量，是造成本次橋梁損害的內(nèi)在原因。

(2)本工程最終采用的抬升上構(gòu)以實(shí)現(xiàn)重建下構(gòu)的處治方案是一種局部處治的方法，盡管在頂升和糾偏上構(gòu)過程施工技術(shù)難度較大，新增基樁施工受高度限制存在一定危險性，但是該方案避免了橋梁的大規(guī)模重建而損耗大量人力、物力以及時間。該橋梁處治方案為類似工程提供了有利參考。

(3)根據(jù)本工程處治經(jīng)驗(yàn)，本文還提出兩點(diǎn)建議：

①通過野外調(diào)查、勘察工作、土工試驗(yàn)及室內(nèi)資料分析，采用定性、定量相結(jié)合的評價方法分析滑坡穩(wěn)定性可知：雖然經(jīng)開挖修整后，滑坡體在正常天氣下處于相對的基本穩(wěn)定狀態(tài)，但仍舊需要對滑坡體加強(qiáng)監(jiān)控并治理，確保橋梁施工和運(yùn)營的安全性。

②對寬度未超限的裂縫，尚未對結(jié)構(gòu)截面形成較大削弱，結(jié)構(gòu)復(fù)位、內(nèi)力釋放后裂縫應(yīng)有一定程度收斂，但影響結(jié)構(gòu)耐久性，建議及時進(jìn)行封閉或灌漿處理。