淺析沙沙坡橋梁加固

譚開艷

【摘 要】本文通過沙沙坡橋梁加固實例，簡要闡述了重力式U型橋臺開裂后運用預應力錨索框格梁等加固的基本方法。

【關鍵詞】橋梁加固；預應力框格梁

中圖分類號： U445.72 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）06-0193-003

【Abstract】in this paper， the basic methods of reinforcement such as the prestressed anchor cable and girder are briefly introduced in this paper through the example of the reinforced concrete bridge.

【Key words】Bridge reinforcement； Prestressed beam

0 概述

隨著國家經濟的發展，公路里程快速增長，橋梁座數/里程也快速遞增，有的新建好的橋因為原來設計不合理，有的因為施工質量問題，大部份因為耐久性差和年久老化，部分功能喪失或者減弱，出現病害，存在安全隱患，加之車流量逐年增多、車輛超限超載嚴重，自然災害等原因，加速橋梁病害的產生。處理不及時，就會造成橋梁損壞、坍塌，影響橋梁正常通行使用功能。所以對橋梁的某些薄弱或者缺陷環節進行加固，消除病害，恢復橋梁的安全承載能力和通行能力，延長橋梁的使用壽命。

大關麻柳灣至水富（麻水） 公路，是省道主干線之一，全長150公里，該路段分別修建于上世紀六十、七十年代，路線區位于云南高原與四川盆地過渡地帶，地勢西南高東北低，山脈走向與公路走向基本一致，地勢陡峭，切割較深，屬典型的山地構造地貌。省道麻水線，麻柳灣至鹽津縣城屬山嶺重丘區三級公路，是1992年在四級公路的基礎上改建成的、其余路段為山嶺重丘區四級公路，（麻水）公路沿關河而下經過大關、鹽津、水富三個縣共計150公里。

1 橋梁主要技術狀況

沙沙坡橋，位于省道主干線（麻水）公路k23+500處，是1992年（麻水）公路（麻鹽）段改造時修建，橋長56米，主跨徑30米，為空腹式石拱橋，橋面總寬9.2米，行車道寬7米，設計荷載：汽-20級、掛-100，橋臺為重力式U型橋臺，寬8米，漿砌塊石支砌，基礎為石砌擴大基礎。

2 存在的病害和病害發生的原因分析

2006年10月4日，在橋梁例行檢查中發現沙沙坡橋鹽津岸橋臺前墻在主拱圈頂上距送水方向側墻邊沿50厘米，腹拱座下距送水方向側墻邊沿180厘米處有一條從主拱圈上到腹拱座下開裂的豎向裂縫，而且還在發展（見裂縫觀測記錄表）。

通過對裂縫的觀測和現場觀察分析，證明該橋臺送水方側墻向外傾移，出現病害的主要原因是橋臺回填不密實，渝昆高速公路修建緊靠該橋，鹽津岸橋臺送水方錐形護坡被部份破壞，支撐體受到破壞；橋臺施工精度不夠、地基處于不均勻沉降、交通量增大、車輛超載嚴重等原因造成沙沙坡橋臺側墻外傾，前墻開裂。

3 設計方案選擇

簽于鹽津岸橋臺前墻開裂，通過觀測分析證明送水方側墻以外移，鹽津岸橋臺迎水方與送水方已基本分離成兩個單獨的受力體系，對橋臺整體結構極為不利，如果不及時處理，極有可能造成橋臺側墻傾覆，后果不堪設想。根據該橋病害發生的主要原因，為消除其病害，恢復其橋臺整體結構功能，保證其橋臺的承載能力，提出下列處治方案：

3.1 方案一

（1）拆除鹽津岸橋臺上部開裂部分臺身和相連腹拱，重新恢復重建臺身和相連腹拱。

（2）修復橋臺錐坡，增加橋臺側墻抗側移及抗傾能力。

3.2 方案二

對橋臺周圍進行圍護，按照路基填筑方法，對原地面進行清理，分層填筑碾壓夯實，對橋臺側墻施加橫向壓力，以免橋臺側墻繼續外傾，造成嚴重后果。

3.3 方案三

（1）裂縫用水泥砂漿進行封閉，封裂目的使裂縫形成一個密封性空腔，再采用水泥注漿法自下而上分段將水泥漿注入、填充，以改善回填土密實度和強度，改善其物理力學性質，也為錨索施工鉆孔時不卡鉆掉鉆、順利成孔提供條件。

（2）在橋臺兩側設置預應力錨索框格梁，橋臺內部橫向對穿錨索，施加預應力，讓框格梁象兩塊夾板，在錨索預應力的作用下緊緊夾住橋臺側墻，約束橋臺向側向變形，恢復橋臺的整體性（見下圖）。

（3）在橋臺臺帽下設置厚40厘米鋼筋混凝土凹形現澆板補強，將橋臺前、側墻連成一整體，以增強橋臺前墻、側墻整體結構，分散車輛荷載應力，改善橋臺不均勻受力狀況（見下圖）。

（4）修復橋臺錐坡，增加橋臺側墻抗側移及抗傾能力。

3.4 設計方案比較、選擇

方案一，拆除橋臺開裂部分臺身，必然要拆除相連腹拱，拆除后主拱圈受到偏壓，增加了許多不確定因素，而且要阻斷交通，不可取。

方案二，采取填土圍護，投資最省，施工速度最快，又保證交通通行。但受到緊靠的、正在修建的渝昆高速公路的影響，基本不可行。

方案三，采用注漿法改善回填土，預應力錨索框格梁和鋼筋混凝土凹形板加固。此方案優點能維持交通通行，投資不大，完工后能恢復橋臺的正常使用功能，所以采用此設計方案。

4 施工工藝、施工注意事項

4.1 施工流水工藝

封裂——橋臺背注漿鉆孔——水泥注漿——搭設鋼管腳手架——測定錨索孔位——成孔——錨索加工與安裝——架立框格梁模板及鋼筋制作——澆筑框格梁混凝土——錨索張拉及鎖定——注漿——封錨——錐形護坡修復——開挖橋臺路面及填土——制作模板及鋼筋——澆筑鋼筋混凝土凹形板——路面恢復——開放交通

4.2 封裂

干凈清除裂縫表面松散物以及縫內異物，保持裂縫干燥，采用1：1水泥砂漿對裂縫口進行封裂，封裂目的是使裂縫形成一個密封性空腔，確保水泥注漿漿體不能從裂縫口溢出。

4.3 水泥注漿施工

（1）在橋臺頂施工面上，選擇注漿孔鉆孔住置，臺背注漿孔的深度3-10米不等，根據臺背回填土厚度確定；注漿孔的間距和孔數應按照臺背填料的注漿滲透能力來確定。

（2）注漿采用硅酸鹽水泥，強度等級為P32.5，注漿漿液濃度應根據施注前試驗數據確定，水泥砂漿拌合好后，考慮到沙沙坡橋臺體后空隙多，吸漿量大，首先采用無壓自重注漿，然后再有壓復注，注漿采用間斷式，注漿壓力大小根據現場試驗確定，注漿施工順序從橋臺后開始，向鹽津方向路基推進。

4.4 預應力錨索框格梁施工

4.4.1 搭設鋼管腳手架

腳手架各種桿件采用外徑48mm、壁厚3.5mm的3號鋼焊接鋼管、必須使用有合格證的合格產品。使用前技術人員對扣件要全數仔細進行檢查，不得有氣孔、砂眼、裂紋、滑絲、銹蝕等缺陷。扣件與鋼管的貼合面要嚴格整形，保證扣件與鋼管扣緊。腳手架搭設采用里外雙排架搭設，里側立桿距橋臺20cm（按設計），立桿橫距1m（按設計），縱距1.2m，大橫桿步距1.2m，小橫桿間距1.5m；立桿和大橫桿均采用一字扣件對接；在搭設過程中立桿要搭設在大橫桿的外側，相鄰兩根桿件接頭要相互錯開一步且不于500mm， 各接頭中心距主節點的距離不應大于步距的1/3。立桿支座要穩固架設在澆筑好的混凝土承臺上，并增設豎向鋼管以及剪刀撐，腳手架架立完成后要嚴格檢查其穩定性，防止因鉆機振動導致支架變形，影響鉆孔的效果和施工安全。

4.4.2 測定孔位、成孔

精確測定其孔位、對孔位進行測量放樣，互相復核結果，保證放樣的準確；錨孔成孔直徑大干110毫米，在送水側架設鉆孔機，對鉆機就位進行校核，確保準確無誤。鉆孔考慮到隨鉆桿加長因自重會產生向下的撓度變形，為此先考慮<1°仰角進行鉆孔，鉆孔時要經常檢測、校準，保證一次性鉆孔成功。

4.4.3 錨索加工與安裝

錨索在鉆孔的同時于現場進行編制，錨索采用4根7Φ5（按設計）的高強低松弛鋼絞線組成。安裝前，為避免在張拉過程中滑絲，同樣在張拉前需要將鋼絞線表面清理干凈，要確保每根鋼絞線順直，做到不扭不叉，且排列均勻、除銹、除油污，對有死彎、機械損傷及銹坑處必須剔出。向錨索孔裝索前，工作人員要核對錨索編號是否與孔號一致，確認無誤后，再以高壓風清孔一次，再著手安裝錨索。

4.4.4 框格梁施工

框格梁的施工應自下而上分級開展施工，框格梁鋼筋加工幾何尺寸、焊接和規格及數量必須符合設計要求和規范規定，電焊條規格必須符合要求，焊接要做好焊接試驗。技術人員要嚴格檢查鋼筋數量及布置情況。框架主筋的保護層一定要滿足設計要求，按照沙沙坡橋的設計要求最小不能少于50mm，箍筋凈保護層不得小于35mm。鋼筋最好制成整體長骨架，其制作、搭接、安裝均要符合設計及技術規范要求。模板要有足夠的強度、剛度、支撐牢固，不得彎曲變形。模板安裝嚴格按設計圖紙尺寸進行作業，垂直度、軸線偏差、標高均必須滿足技術規范要求。澆筑前一定檢查框架的截面尺寸，澆筑框架混凝土必須連續作業，邊澆筑邊振搗。澆筑過程中混凝土如有滑動跡象可采用蓋模壓住或采用速凝。

4.4.5 錨索張拉及鎖定

混凝土通過養生后達到設計強度再對錨索進行張拉。采用雙向張拉，張拉荷載為420KN，伸長量誤差控制在正負6%以內。張拉施加預應力時技術人員要隨時觀測墻體的變形情況，確保橋臺不產生新的變形。

根據規范要求，在張拉施工時對其實施雙控，張拉錨索前需對張拉設備進行標定。標定時，將千斤頂、油管、壓力表和高壓油泵聯好，在壓力機上用千斤頂主動出力的方法反復試驗三次，取平均值，繪出千斤頂出力（KN）和壓力表指示的壓強（MPa）曲線，作為錨索張拉時的依據。因國產壓力表初始起動壓強不完全相同，所以，標定曲線上必須注明標定時的壓力表號，使用中不得調換。壓力表損壞或拆裝千斤頂后，要重新標定。

4.4.6 注漿、封錨

張拉完備，在48小時內必須進行孔道壓漿，壓漿前技術人員應對每束孔道進行仔細檢查，清除孔道內的雜物和積水，并對錨墊板注漿孔進行疏通，用水泥漿對錨具夾片空隙進行封堵，待封堵料達到一定強度后方可壓漿，壓漿順序先下后上。水泥漿采用42.5#普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比為0.40-0.45，壓漿時要撐握技術，做到緩慢、均勻的進行，不得中斷。孔道壓漿完畢后，經檢查無不飽滿情況，待漿體己經凝固后，即進行封錨作業，封錨時，對錨具、錨墊板以及外露鋼絞線上的黏漿要鏟除干凈，用聚氨酯防水涂料進行防水處理，對封錨處的混凝土進行鑿毛處理，浮漿、灰渣等雜物要清理干凈。

4.5 錐形護坡修復

采用7.5#水泥砂漿砌片石對錐形護坡進行修復。

先對以破壞的，松散的原錐坡體進行清理，清除松散體到實體，并使實體面為平面，砌筑時應先立桿掛線放樣，外面線應順實，逐層收坡；砌體應自下而上逐層砌筑，砌體應分層坐漿錯縫砌筑，砌筑過程中經常校正線桿，砌筑中砂漿必須飽滿，嚴禁使用風化石。

4.6 40厘米厚鋼筋混凝土凹形現澆板施工

（1）由于要保證交通通行，40厘米厚鋼筋混凝土凹形板施工時采用半幅施工。

（2）開挖半幅橋臺路面及填土至設計標高，對設計標高下回填土如有松散部份必須清理干凈，重新回填合格料，并碾壓達到要求密實度。

（3）按設計要求技術人員指導施工人員架立邊緣模板，鋼筋按設計制作、焊接、架立到位。

（4）沙沙坡橋澆筑C30混凝土，并采用插入式與平板式振搗器配合振搗密實，達到設計要求強度。

（5）混凝土通過養生達到齡期后鋪筑路面完成后，開放交通后又對另一半幅進行同樣施工方法進行施工。

5 安全措施

施工按照貫徹執行“安全第一，預防為主”的方針，加強施工安全管理，特別是標志標牌設置，沙沙坡橋施工工程位于交通主干線上，不能中斷交通，車輛的通行管理顯得尤為重要、也會給施工安全管理造成很大的壓力。

5.1 交通管制

該橋位于交通主干線上，不能中斷交通，必須保證車輛通行，同時又要保證工程的施工場地，因此、中斷半幅交通，作為施工面，設置隔離墻，留出半幅路保證車輛通行，同時考慮減輕車輛荷載對送水方側墻的壓力，阻止送水方側墻因交通荷載造成繼續外傾，應盡量采用迎水方半幅通行，并實行嚴格的交通管制。

（1）施工兩端按交通安全規范要求設置明顯的安全警示標志。

（2）施工兩端設專人指揮交通，單向放行，24小時不間斷。

5.2 施工安全

施工前必須制定完善的安全生產管理規章制度，并嚴格執行，施工人員進場必須進行安全生產教育，施工中必須嚴格按安全施工規范、操作規程進行施工，必要時，與施工方簽訂安全施工合同書，確保其施工安全。

6 結束語

施工完備后，對橋臺開裂處和整個橋臺布設觀測點，對橋臺裂縫發展狀況和整個橋臺使用狀況進行觀測，每一個月進行一次觀測。經過完工后一年時間的觀測，未發現觀測點有位移變化，整個橋臺保持良好的使用狀況，說明外傾也穩定，達到了加固的目的。