地震災(zāi)后橋梁恢復(fù)重建工程設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

祁富輝，李映才，羅維東，吳超

（西南交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，昆明 650000）

1 工程簡(jiǎn)介

茅沙坪電站橋位于斷山線上， 橋梁全長(zhǎng)52.0 m， 全寬5.0 m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，重力式橋臺(tái)，橋面鋪裝為水泥混凝土鋪裝，作為大漾云高速公路施工便道，于每跨跨中加臨時(shí)鋼橋墩加固。 2021 年5月，云南大理州漾濞縣發(fā)生地震，云南多地州震感強(qiáng)烈。 在此次地震災(zāi)害影響下，茅沙坪電站橋出現(xiàn)了一定程度的損壞，橋梁梁板開裂比例較高，大部分空心板有斷續(xù)縱向裂縫，支座頂面完全脫空，承載能力不滿足通行荷載要求，使用功能受損。該橋繼續(xù)采用加固方式提升上部結(jié)構(gòu)承載能力的作用不大，針對(duì)該橋的實(shí)際情況，決定對(duì)該橋進(jìn)行拆除重建。

漾濞彝族自治縣地處低緯高原， 屬亞熱帶和溫帶高原季風(fēng)氣候類型，具有干濕季分明、垂直差異大、水平差異不大、冬無嚴(yán)寒、夏無酷暑、晝夜溫差大等氣候特點(diǎn)。 隨海拔升高降雨量逐漸增大，山區(qū)降雨量大于平壩區(qū)及河谷地帶。 境內(nèi)有大小溪流117 條，均屬瀾滄江流域漾濞江水系，擬建場(chǎng)地位于漾濞江流域。 工程區(qū)屬構(gòu)造、河流侵蝕堆積成因的河谷斜坡地貌單元，地勢(shì)總體陡峭，局部平坦。 勘察場(chǎng)地區(qū)域上位于地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西部，青藏—滇緬—印尼巨型 “歹” 字形構(gòu)造體系的滇西構(gòu)造褶皺帶，周圍10 km 以內(nèi)無發(fā)震斷裂通過，可以不考慮地震動(dòng)參數(shù)的近場(chǎng)影響。 漾濞縣橫跨兩個(gè)不同的構(gòu)造單元，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈， 東側(cè)的紅河斷裂帶和北部的喬后斷裂帶上的地震經(jīng)常波及縣境，因而強(qiáng)感地震經(jīng)常發(fā)生。 根據(jù)綜合調(diào)查結(jié)果，該區(qū)處于區(qū)域地殼次不穩(wěn)定區(qū)。 為了確定本場(chǎng)地各地層的物理力學(xué)指標(biāo)， 對(duì)各地層的原位測(cè)試以及土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分層統(tǒng)計(jì)，綜合得出各地層主要物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)參數(shù)值。

2 地震災(zāi)后橋梁恢復(fù)重建工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁全長(zhǎng)48.08 m，平面位于直線上。 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)支梁式橋，采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板作為主要承載結(jié)構(gòu)，預(yù)制空心板高0.95 m，中板寬1.24 m，邊板寬1.49 m，頂板和底板厚度為12 cm。 在下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用柱式橋墩和重力式橋臺(tái)，基于建設(shè)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)，采用摩擦樁，能夠保證受力的可靠性和穩(wěn)定性，橋臺(tái)兩側(cè)設(shè)置D80 伸縮縫。 在橫斷面設(shè)計(jì)上，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，由兩邊的防撞護(hù)墻和中間車行道組成。 防撞護(hù)墻厚度為0.5 m，車行道寬度為7 m，橫斷面寬度合計(jì)為8 m。 使用Civil2020 空間有限元程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，按照單梁模型建立中梁、邊梁模型，荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法和杠桿原理法計(jì)算。 注意防落梁設(shè)計(jì)，通過在端部鉸縫處設(shè)置防震錨栓可以有效解決， 能夠?qū)?cè)向位移產(chǎn)生很好的限制作用。 橋梁支座采用板式橡膠支座，每塊板按四支座設(shè)計(jì)。 支座的材料和力學(xué)性能均應(yīng)符合相關(guān)要求，能夠滿足荷載作用下的變形需求。 柱式橋墩由承臺(tái)、柱式墩身、蓋梁等部分組成，沿橋橫向布置，可設(shè)計(jì)橫系梁加強(qiáng)柱身的橫向聯(lián)系。 墩臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為樁基礎(chǔ)，需要滿足橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)地基強(qiáng)度、變形、穩(wěn)定性的要求，其中，橋墩摩擦樁基礎(chǔ)有效樁長(zhǎng)不能低于20 m，橋臺(tái)摩擦樁基礎(chǔ)有效樁長(zhǎng)不能低于15 m[1]。

2.2 附屬工程設(shè)計(jì)

橋面鋪裝采用8 cm 瀝青混凝土+ 聚合物改性瀝青防水涂料+10 cm 現(xiàn)澆混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 合理設(shè)置縱橫坡度，保證排水和通行能力。 主橋橋面采用泄水管直排，計(jì)算泄水管數(shù)量和管徑，泄水管縱向間距5 m，設(shè)置在橋面橫坡較低的兩側(cè)護(hù)欄內(nèi)側(cè)，設(shè)置1.5%的橫坡、0.3%縱坡，選擇合適的坡度設(shè)置方式。 橫坡主要通過墩、臺(tái)帽及墊石調(diào)整而成，縱坡通過調(diào)整板底梁靴形成，支座不能安裝傾斜。 加強(qiáng)細(xì)節(jié)處理，根據(jù)橋梁橫坡、縱坡及支承總高度要求，對(duì)墊石高度、梁靴尺寸進(jìn)行計(jì)算。 伸縮縫通常在梁端之間、梁端與橋臺(tái)之間、鉸接位置設(shè)置，保證在平行和垂直兩個(gè)方向都能自由伸縮。 本橋梁采用FD-80 型伸縮縫， 保證伸縮縫主要構(gòu)件和易損構(gòu)件的使用年限能夠滿足要求。 橋面鋪裝和欄桿也要根據(jù)伸縮縫設(shè)計(jì)做相應(yīng)調(diào)整。 防撞護(hù)欄采用鋼筋混凝土墻式護(hù)欄，護(hù)欄高度1.2 m，護(hù)欄底寬45 cm，防撞等級(jí)SB 級(jí)。 為防止橋頭跳車，臺(tái)后設(shè)置橋臺(tái)搭板，橫橋向在行車道范圍內(nèi)設(shè)置搭板，厚35 cm。搭板底部鋪設(shè)30 cm 厚C20 素混凝土，臺(tái)后填土壓實(shí)度不小于96%。

3 地震災(zāi)后橋梁恢復(fù)重建工程施工要點(diǎn)分析

3.1 預(yù)制空心板施工

本橋梁工程上部承載結(jié)構(gòu)采用后張法施工， 即先澆筑混凝土，后張拉預(yù)應(yīng)力筋，主要依靠預(yù)應(yīng)力筋兩端的錨具傳遞預(yù)應(yīng)力，比較適合用于現(xiàn)場(chǎng)施工。 在制作混凝土構(gòu)件時(shí)，采用了鋼模板，先安裝底模，然后安裝鋼骨架、支模，最后埋管制孔。澆筑混凝土，嚴(yán)格控制澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定要求后，才能拆模，清理孔道，這樣能夠有效避免板邊棱破損和裂縫的產(chǎn)生。 鋼筋的加工安裝都要按規(guī)范進(jìn)行，焊接必須符合技術(shù)規(guī)范，如果鋼筋位置出現(xiàn)沖突，可以適度調(diào)整，明確工序間的相互關(guān)系，做好相關(guān)預(yù)埋預(yù)留工作。 張拉孔道的留設(shè)可以采用不同方式，除了常規(guī)的鋼管成型工藝，還可以采用橡膠充氣氣囊成孔。 在使用前，要嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量檢查，不能出現(xiàn)鼓包、漏氣等問題，保證氣囊壓力穩(wěn)定。 在澆筑混凝土的過程中，要保持均勻性和平衡性，著重控制氣囊內(nèi)模的移動(dòng)。 底板采用粒徑較小的骨料，通過交頻插入式振搗棒振搗，防止振搗棒刺破內(nèi)模產(chǎn)生漏氣。 加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量檢測(cè)，底板厚度要滿足設(shè)計(jì)要求。 預(yù)制空心板堆放時(shí)，應(yīng)該做好臨時(shí)支撐，如果場(chǎng)地有限，可以采用多層堆放的方式，但不能超過3層。 利用方木連通支撐，保證受力均勻，防止因負(fù)彎矩過大導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫[2]。

3.2 預(yù)應(yīng)力張拉施工

預(yù)應(yīng)力張拉是本橋梁工程施工的核心內(nèi)容， 也是技術(shù)控制重難點(diǎn)。 常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋種類有高強(qiáng)度鋼絲、冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、鋼絞線等。 高強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼絲是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主力鋼筋。 本工程采用的是鋼絞線，必須按有關(guān)規(guī)定抽檢鋼絞線的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，不得使用不合格產(chǎn)品。 根據(jù)實(shí)測(cè)的截面積和彈性模量數(shù)據(jù)，修正計(jì)算鋼絞線的伸長(zhǎng)量。 嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保存、 加工鋼絞線， 不能采用氣焊或電焊切割，一般使用圓盤鋸機(jī)械切割。 同時(shí)，加強(qiáng)夾片和錨板硬度檢測(cè)，必須能夠和鋼絞線匹配，避免出現(xiàn)滑絲或斷絲的情況。 空心板鋼束張拉施工主要步驟包括初張拉力、持荷3 min、測(cè)伸長(zhǎng)量、張拉到總噸位、持荷3 min、測(cè)伸長(zhǎng)量、錨固。 其中，伸長(zhǎng)量的測(cè)量需要測(cè)定鋼絞線直接伸長(zhǎng)值， 不能以千斤頂油缸變位為準(zhǔn)，應(yīng)直接測(cè)量鋼絞線在不同狀態(tài)下的伸長(zhǎng)值。 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)該以板跨中心線對(duì)稱布置， 當(dāng)需要對(duì)多根鋼絞線同時(shí)進(jìn)行張拉時(shí)，需要通過有效措施保證各鋼絞線均勻受力。 后張法施工需要保證預(yù)制混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度和齡期能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)稱施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉，并按要求做好記錄。 為了保證主梁預(yù)應(yīng)力鋼束張拉質(zhì)量，加強(qiáng)張拉噸位和伸長(zhǎng)量控制，以張拉噸位為主。 將伸長(zhǎng)量誤差控制在6%之內(nèi)，如果達(dá)不到要求，可以通過灌中性肥皂水，或提高張拉噸位的方式加以解決，但必須在灌漿前將肥皂水沖洗干凈。 如果預(yù)應(yīng)力管道和普通鋼筋出現(xiàn)位置干擾，需要確保管道位置準(zhǔn)確，適當(dāng)調(diào)整普通鋼筋位置。 若鋼束封錨端鋼筋影響預(yù)應(yīng)力施工，可以將其適度彎折， 等到施工完成后及時(shí)復(fù)位。 一旦預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)滑絲問題，可以通過夾具機(jī)械錨固等方式進(jìn)行固定。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋有效長(zhǎng)度之外的部分，可以用硬塑料管套住，使混凝土和預(yù)應(yīng)力筋不產(chǎn)生握裹作用。

預(yù)應(yīng)力筋張拉后，要隨即進(jìn)行孔道灌漿，應(yīng)保證孔道內(nèi)水泥漿飽滿、密實(shí)，還應(yīng)防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，以有效增加結(jié)構(gòu)的耐久性和抗裂性。 嚴(yán)格控制灌漿用水泥漿，采用合適的水泥、水膠比以及灌注時(shí)間。 本工程孔道灌漿采用循環(huán)智能壓漿法施工，配備專業(yè)人員和設(shè)備。將水灰比控制在0.3 左右，滿足泌水性要求。 漿體初凝時(shí)間控制在3~6 h，終凝時(shí)間不超過24 h。做好灌漿孔數(shù)、位置記錄，防止出現(xiàn)漏灌問題。 儲(chǔ)漿罐的容量要合適，保證灌漿工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

3.3 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

本橋梁工程墩柱及橋臺(tái)基礎(chǔ)均為摩擦樁基礎(chǔ)， 主要通過樁側(cè)摩阻力承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)荷載，根據(jù)成孔方式的不同，又可以分為鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沉管灌注樁、沖孔灌注樁等，本工程施工采用機(jī)械成孔鉆孔灌注樁，不得采用人工挖孔樁，這樣能夠保證施工效率和安全性。 在正式施工前，應(yīng)認(rèn)真核對(duì)樁基礎(chǔ)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)存在與設(shè)計(jì)不符的情況，需要聯(lián)合相關(guān)部門進(jìn)行復(fù)查。 由于橋梁處于灰?guī)r區(qū)，巖溶較發(fā)育，所以，在施工時(shí)要逐樁檢測(cè)樁底地質(zhì)條件，檢驗(yàn)深度為樁底高程以下8 m，待檢測(cè)合格后才能進(jìn)行施工。施工過程中，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)文件不符，需要及時(shí)通知相關(guān)部門，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況優(yōu)化調(diào)整， 保證施工的順暢性。 嚴(yán)格控制泥漿護(hù)壁質(zhì)量，泥漿性能要符合相關(guān)規(guī)范，控制失水率，泥皮厚度要在一定范圍內(nèi)。 采取有效措施防止塌孔掉鉆，成孔后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清孔作業(yè)，保證沉渣厚度不能超過5 cm。對(duì)孔位、孔徑進(jìn)行測(cè)量，檢查樁底巖層高層，必須滿足允許偏差控制要求。 為了保證成樁質(zhì)量，需要對(duì)樁基進(jìn)行無破損檢驗(yàn)。 檢測(cè)樁的均質(zhì)性，在澆筑混凝土前預(yù)埋混凝土質(zhì)量檢測(cè)管。

3.4 墩柱、橋臺(tái)施工

本橋梁工程采用柱式橋墩， 由基礎(chǔ)之上的承臺(tái)、 柱式墩身、蓋梁組成，必須嚴(yán)格控制墩身垂直度，保證施工尺寸精確、表面光滑平整。 在鋼筋施工時(shí)，樁基墩柱的受力主鋼筋接頭應(yīng)該錯(cuò)開布置，采用機(jī)械連接方式，嚴(yán)格控制接頭數(shù)量，墩帽縱向鋼筋應(yīng)預(yù)先焊接成骨架， 直接將骨架安裝就位后， 綁扎鋼筋，澆筑混凝土。 嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量，優(yōu)先選用火山灰水泥、礦山渣水泥，不宜使用高標(biāo)號(hào)普通水泥，采用水平分層澆筑的方式， 盡可能保證施工的連續(xù)性。 在墩柱和蓋梁交界處，全面清理柱頭浮漿，接觸面鑿毛處理，并沖刷干凈，使新老混凝土有效結(jié)合。 支座擱置處應(yīng)粗糙、平整、干凈，按規(guī)定澆筑支座墊石，控制支座墊石的高程和位置，以及頂面平整度。 為了防止橋臺(tái)因單向受力出現(xiàn)位移， 橋臺(tái)周圍錐坡應(yīng)均勻?qū)ΨQ填筑，滿足分層填土和夯實(shí)要求。 一般情況下，分層厚度不能超過30 cm，壓實(shí)度應(yīng)該超過95%。在臺(tái)后填土?xí)r，不能使用大型機(jī)械推土筑高和填壓， 選擇使用水性好的砂性土效果會(huì)更佳。 在進(jìn)行橋臺(tái)側(cè)墻頂混凝土澆筑時(shí)，需要通過一定處理，保證混凝土間的結(jié)合度。 橋臺(tái)背墻澆筑施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際縱坡調(diào)整臺(tái)背傾角，保證伸縮縫寬度能夠滿足要求。 在板梁架設(shè)就位后，澆筑橋墩蓋梁、橋臺(tái)臺(tái)帽外側(cè)防震擋塊。

4 結(jié)語

綜上所述，地震災(zāi)害對(duì)橋梁工程影響較大，可能會(huì)產(chǎn)生一系列病害，影響正常通行功能。 對(duì)于采取加固措施仍然不能解決問題的工程，應(yīng)該積極進(jìn)行恢復(fù)重建。 通過對(duì)建設(shè)場(chǎng)地氣候條件、地質(zhì)水文、交通需求等方面的勘察分析，結(jié)合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)， 科學(xué)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)， 保證橋梁工程的適用性和可靠性。 同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，重點(diǎn)關(guān)注容易產(chǎn)生病害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保證施工效果能夠符合設(shè)計(jì)要求。