某U 型橋臺開裂原因分析及處治

■巫升杰 ■三明市交通規劃設計院，福建 三明 365000

漿砌片(塊)石U 型橋臺因造價低廉、施工方便、承載能力較高等優點，在我國上世紀90 年代前采用較為廣泛，但由于施工質量、后期養護等因素，橋臺開裂、沉降、位移等現象較為普遍，且隨著交通荷載的不斷增大，原設計橋梁墩臺承載能力已不能滿足現有交通荷載等級的要求，考慮到經濟、技術、施工難度、對交通的影響等因素，目前較多采用加大截面、外包鋼、預應力、噴射混凝土等方法進行加固［1］，從眾多加固實例來看，基本能達到預期質量及經濟指標。以下對某漿砌片(塊)石U 型橋臺的開裂原因進行分析，并提出綜合的治理方案。

1 橋梁概況

該橋為上世紀90 年代建成并投入使用，設計荷載汽-20、掛-100。上部結構采用20 孔跨徑16 米鋼筋混凝土空心板梁橋，板高85cm;下部結構橋墩為柱式橋墩、鉆孔灌注樁基礎，橋臺為漿砌片(塊)石U 型橋臺，擴大基礎，硬質亞粘土。1990 年竣工投入使用，2010 年對該橋橋面鋪裝進行拆除，重新鋪筑橋面鋪裝和設置鋼筋混凝土護欄。

后期檢查中發現該橋20#橋臺出現較為嚴重的病害。伸縮縫橡膠條脫落，雨水下滲，梁端與背墻間隙被混凝土及雜物填充，嚴重制約橋梁上部結構的熱伸長;臺后上游側路面沉降嚴重，表層積水并下滲，臺體結構內泄水孔未見明顯排水跡象;橋臺側墻出現外移，上大下小，側墻后端出現45°向后下延伸的階梯型斜向裂縫，最大縫寬達5cm，墻背與前墻交接處亦出現向下延伸的垂直裂縫現象。經養護人員觀察，以上病害有緩慢發展的趨勢。

2 裂縫原因分析

(1)橋臺路面排水設施不完善，雨水下滲，且臺內泄水裝置堵塞未及時清理維護，導致臺腔內積水難以排出，臺內土水壓力增大，超過砌體所能承受側壓力，引起側墻出現向外側較大變形，最終導致側墻前后端出現嚴重開裂現象。

(2)從開挖出的臺腔填筑材料來看，填料質量較差，材料透水性較差且壓實質量為達到要求，加上重型車輛不斷增加，荷載作用下產生垂直下沉變形，形成基坑，重車作用下對側墻產生向外擠壓變形。

(3)橋梁端部伸縮縫堵塞，溫度升高時空心板伸長受約束，使橋臺受到梁體傳來的較大溫度應力，擠壓臺腔內填料，致使臺腔填料向兩側擠出變形，引起側墻及前墻開裂。

因漿砌片(塊)石U 型橋臺整體抗彎拉能力的限制［2］，在以上因素的綜合作用下，最終引起橋臺向外側出現擠出性變形，且側墻向后下方出現45°延伸的階梯型斜向裂縫，最大縫寬達5cm，側墻與前墻交接處亦出現向下延伸的垂直裂縫現象。

考慮到橋梁現狀、經濟因素、目前的加固技術及對交通的影響程度，最終決定對該橋實行加固設計，要求加固后承載能力達到最新公路橋梁設計規范的要求。

3 橋臺加固設計及處治

根據該橋的病害狀況及加固設計要求，對該橋采用了預應力水平對拉錨索加固側墻、中空注漿錨桿外加鋼筋網噴射混凝土加固前墻、綜合排水設計等綜合治理方案，具體如下。

(1)對橋臺側墻采用錨索框架加固，如圖1 所示。利用框架結構約束開裂的側墻，使其形成整體結構，并為錨索預應力張拉提供錨固體，框架結構通過布置在側墻上的植筋與墻體形成整體。在橋臺的兩翼側墻設置3 根橫梁3 根豎肋和1 根頂梁，橫梁、豎肋寬度為40cm，厚度為30cm，頂梁的寬度為25cm，厚度為30cm，混凝土標號為C30，橫肋及豎肋與錐坡連接處沿錐坡做成臺階，框架格梁覆蓋側墻全部開裂部分。

圖1 錨索框架示意圖

圖2 橋臺前墻加固示意圖

(2)采用預應力對拉錨索使左右橋臺側墻與填料形成整體。病害范圍內，設置3 排預應力水平對拉錨索，沿錐坡呈階梯型分布，如圖1所示，通過對拉錨索，使橋臺本身實施自平衡，有效平衡側墻的側覆力矩，從而限制橋臺的變形;通過鉆孔注漿將鋼絞線固定于深部地層中，對側墻表面產生預壓應力，從而達到加固體穩定或限制其變形的目的。這種橋臺加固技術，最大優勢在于占用體外空間小，對地層沒有過多要求［3］，同時該法沒有改變原橋結構的基礎上加強了結構的整體性，其施工工藝簡單易行，是一種經濟有效的橋臺加固方法［4］。

錨索水平向間距為2.3 米，縱向間距為2.1 米，錨索孔道采用鉆孔設施垂直于側墻沿水平方向鉆取直徑為110mm 的孔道，錨索鋼筋采用4 根直徑為15.24mm 標準強度1860KPa 高強度低松弛預應力鋼絞線制作，單孔對拉錨固拉力為500KN，錨筋防腐采用在鋼絞線涂防腐油，外套波紋塑料管，再注水泥漿等多層防腐措施處理，對錨方向與路線垂直，框架節點張拉錨固點進行加固處理，為確保鋼絞線順直，每間隔1～1.5 米設置一道架線環。錨具采用OVM15 錨具，鋼板采用普通碳素結構鋼(A3)，封錨采用C40 混凝土，錨孔注漿采用1:1 水泥砂漿，水灰比為0.38～0.48，注漿采用高壓注漿，注漿壓力為0.5～1.0MPa。

(3)橋臺前墻采用中空錨桿與鋼筋網噴射混凝土進行加固，如圖2所示。錨桿穿透前墻伸入墻內填料，并采用壓力注漿，使墻體裂隙及土體松散空間得以填充，墻體與墻前填料形成整體受力，增強墻體整體穩定性，并減少臺前填料沉降;墻面采用鋼筋網噴射混凝土對表層松散、裂隙進行封閉，并與錨桿結構體形成整體，進一步增加了墻體的穩定性。

錨桿采用直徑為25mm 的中空注漿錨桿，單根長度350cm，在墻面采用梅花形布置，水平間距和豎直間距均為100cm 左右;墻面鋼筋網與與錨桿焊接，形成整體，外層采用20cm 厚C25 噴射混凝土覆蓋。壓力注漿在錨索框架施工后進行，用水灰比1:0.8 的灰漿，注漿壓力0.4～0.6MPa，注漿時以壓力控制，注滿為止。注漿孔的布置應使砌體縫隙在有效半徑以內，采取交錯布置，灌漿孔選在裂縫較大處。灌漿前先用壓水方法檢查灌漿咀及砌體孔隙通暢情況，注水壓力控制在0.4～0.6MPa，檢查完后用壓縮空氣將孔隙水吹擠干。

(4)清理伸縮縫梁端與背墻間的土石垃圾，以使上部梁板自由伸縮。

(5)完善地表及臺內排水設施。臺后加設雨水井，截斷臺后路面雨水;臺內通過注漿后鉆孔并埋設透水性排水管方式，及時排除臺內積水。

4 加固效果分析

該橋加固后，目前已經使用一年的時間，從管養單位反饋的信息可知，使用情況良好，裂縫和沉降得到了有效控制。

5 結束語

隨著老橋、危橋的不斷增多，對橋梁進行加固和維修改造是節省工程造價、縮短建設周期的有效辦法，但在進行加固的設計過程中，應分析橋梁病害的產生原因，對癥下藥，才能起到事半功倍的效果。

［1］張勁泉.橋梁維修與加固手冊［M］.人民交通出版社，2007(5).

［2］譚曉琦.用預應力對穿錨索方法加固高填土橋臺的工程實例［J］.公路，2008(1).

［3］方立人.預應力錨索在圬工橋臺加固中的應用［J］.山西建筑，2012(6).

［4］吳閩西.拉桿平衡法在U 型橋臺加固中的應用［J］.交通科技，2012(10).