格構式橋墩在山區公路橋梁加固中的應用

（臨滄公路局，云南 臨滄 677099）

鋼管混凝土格構式橋墩是一種新的橋梁加固形式，施工工藝復雜，科技含量高，目前國內已有部分施工實例，但總體數量不多。此次臨滄公路局成功實施鋼管混凝土格構式橋墩施工，對西南山區公路橋梁采用同類型加固形式具有重要參考意義。

一、橋梁概況

安樂塘大橋位于國道214線西寧至瀾滄公路K2571+672公里處，2007年12月通車，2012年7月移交臨滄公路局養護。橋梁全長265m，橋寬12m，行車道寬11m，設計荷載為汽-20、掛-100。橋梁上部結構為(64+115+64)m預應力混凝土連續剛構，橋梁支座采用盆式橡膠支座，橋梁伸縮縫為異型鋼伸縮縫，下部結構為鋼筋混凝土雙肢薄壁墩、鋼筋混凝土樁基礎，重力式橋臺。

隨著車流量的日益增長、重載車輛的不斷增加，安樂塘大橋通車運營不久后，跨中截面頂板底板出現了橫、縱向裂縫，且中跨跨中下撓。由于病害持續增加，2011年業主組織施工單位對橋梁進行了增加體外預應力等處治措施。短短幾年后，橋梁又被檢測出其他病害：2014年——中跨跨中，左側腹板有4條自梁底向上發展的豎向裂縫，裂縫高度H=88～95cm，δmax=0.12mm，間距30～40cm；中跨跨中，右側腹板有3條自梁底向上的豎向裂縫，裂縫高度 H=58～60cm，δmax=0.08mm，間距53～67cm。2016年——中跨跨中，左側腹板有4條自梁底向上發展的豎向裂縫，裂縫高度H=88～94cm，δmax=0.12mm，間距30～40cm；中跨跨中，右側腹板有3條自梁底向上的豎向裂縫，裂縫高度H=42～54cm，δmax=0.08mm，間距53～67cm。

從檢測結果得知，2014～2016年中跨跨中裂縫未見明顯發展，說明對該橋實施張拉體外預應力措施后，中跨跨中裂縫部分收斂，應力狀態有所改善，但加固后中跨跨中仍持續下撓。

二、加固目的

2017年，臨滄公路局對橋梁進行荷載試驗后發現，橋梁上部結構的整體承載能力已不能滿足設計荷載要求，為確保橋梁安全運行，臨滄公路局決定根據橋梁的實際狀況，對不能滿足承載能力的構件進行加固處理，提高橋跨結構承載能力，抑制中跨跨中下撓，改善主梁應力狀態。

三、加固方案

云南省公路局組織橋梁專家對安樂塘大橋設計文件進行評審后，決定在中跨跨中位置增設鋼管混凝土格構墩，徹底解決主跨下撓問題。新增橋墩主要由4根外徑1524mm、壁厚30mm的Q345qDNH型鋼管分10節段焊接而成，鋼管間通過“N”字形橫向聯系并形成整體，管內填充C50自密實補償收縮混凝土。同時，通過在箱外腹板增設體外鋼束、跨中梁段設置腹板加厚層、橫梁的方式，加固橋梁上部結構。

四、格構墩施工

（一）施工準備

將橋下入村道路拓寬后用作施工便道，施工場地布置在新增橋墩附近，并按要求進行平整。在新增橋墩位置附近安裝塔吊，安裝前按規定編制專項方案，方案審批后實施，塔吊安裝完畢且自檢合格后，經檢測機構檢測、管理部門驗收通過方可投入使用。

為保證橋墩施工正常進行，施工前要做好以下技術準備工作：進行鋼管構件極限抗壓強度試驗；進行焊接工藝評定試驗，編制焊接工藝評審試驗報告和焊接工藝文件；進行C50混凝土配合比、坍落度及膨脹量試驗；管內C50混凝土采用泵送頂升壓注法施工，以實際泵送距離和高度進行模擬混凝土壓注試驗。

（二）管節加工

新增格構墩所用的Q345qDNH鋼板由湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司按照設計要求生產，材料檢驗合格后，運至云南水利機械有限公司進行廠內制作。由于主鋼管間橫聯、斜聯及斜撐桿件在施工放樣及下料時難度較大，為確保與主鋼管連接尺寸、角度的準確性，一定要在廠內施工平臺按1：1放樣，以實際量取的長度下料。桿件制作完成并驗收合格后，還要進行鋼管防腐處理，然后按各節段試拼裝，拼裝完成后做好標記，成品分節段運輸到施工現場進行安裝。

（三）管節焊接

焊接完成的桿件應具有足夠的韌性和塑性，以防裂防斷。格構墩的各個鋼構件均為焊接結構，結構焊縫較多，且多為厚板焊接，尤其是主鋼管之間的對接焊縫及主鋼管和橫聯、斜聯、斜撐焊接部位，為確保焊接質量滿足一級焊縫質量要求，施工現場要設置施焊專用場所，優選焊接技術高、經驗豐富的焊工，按設計要求進行焊接作業。

（四）管節存放、運輸

為防止制作完成的桿件發生變形，需要采取多種防護措施。由于工廠離施工現場較遠，在裝卸運輸過程中，要做好安全防護措施，避免管節變形，影響安裝精度；施工場地空間有限且施工設備較多，將制作好的桿件全部存放在施工現場有一定困難，因此，可以在不影響吊裝進度的前提下，與運輸方協調，按照吊裝順序進行多批次運輸。

（五）管節拼接和安裝

主鋼管節段、斜撐、斜聯、橫聯等散件運輸至施工現場后，在拼裝場地將其焊接成吊裝節段，相鄰節段間的斜撐、斜聯、橫聯等，在節段端部精確對齊后再進行預組拼。每一節段組拼完后，采用平板拖車運至吊裝平臺分開吊裝，以保證高空連接的精度。需要注意的是，吊裝前，務必按照要求進行試吊，檢驗吊裝系統的安全性、可靠性、可操作性。

主鋼管節段采用縱橋向對稱拼接，分10節段進行吊裝。第1節段需要埋入混凝土中，其余管節在拼裝場地將主鋼管與橫向連接拼成大節段后，再進行整體吊裝。第1節段采用單管吊裝，吊裝第1節段1號主鋼管前，將底端與承臺進行臨時錨栓連接，調整好標高及位置后將錨栓緊固，然后按順序吊裝、安裝第1節段2號主鋼管，錨固后依次安裝橫聯、斜撐、斜聯，再吊裝、安裝第1節段3、4號主鋼管，待第1節段整體安裝完成并檢驗合格后，逐管泵送頂升灌注C50自密實補償收縮混凝土，混凝土強度達到設計強度的80%后，整節段施工才完成。緊接著，依次吊裝、灌注格構墩第2～10節段。每節段主鋼管混凝土澆筑完成后，注意清除表面浮漿，初凝后灌水養護，用塑料布扎緊鋼管口，防止異物掉入。在安裝下一節鋼管前，要將管內積水、浮漿、松散石子及雜物清除干凈。沿橋縱橫向兩根主鋼管間，在混凝土外包層底部各安裝一根直徑10cm的PVC排水管。各桿件在施工現場拼接與安裝時，需將溫度嚴格控制在15±2℃左右。

（六）混凝土澆筑

C50自密實補償收縮混凝土，采用泵送頂升壓注法施工。自下而上按設計壓注順序，一次完成壓注。待管內混凝土強度達到設計強度的80%后，再壓注下一根鋼管。在壓注前，及時清洗管內污物，濕潤管壁，泵入適量水泥漿后再壓注混凝土，直至鋼管頂端出現合格的混凝土為止?；炷翂鹤⑼瓿珊?，及時關閉設于壓注口的倒流截止閥。

為確保C50自密實混凝土的質量，配制時一定要優選水泥品種和級配集料，添加與水泥性質相匹配的高效減少劑和摻合料，施工中嚴格按工地試驗室確定的配合比和參數進行投料計量工作。管內壓注的混凝土密實度應大于99%，由于管內混凝土有鋼管包裹，對檢測、評定壓注的混凝土質量有一定難度，壓注時應同步取樣混凝土試塊，同條件養生，以便對壓注的混凝土進行檢查。鋼管混凝土的質量檢測以超聲波檢測為主、人工敲擊為輔的方法進行。

五、結語

鋼管混凝土格構式橋墩既是橋梁結構的一部分，也是澆筑管內混凝土的支架和模板，兼有縱向鋼筋和箍筋的作用。鋼管為承重骨架，省去了支撐、支模、拆模等施工工序，而且在混凝土澆筑中便于施工，可大大縮短施工工期。