橋梁高墩偏位檢測與加固分析

宋 崇 進

(山西路橋第六工程有限公司，山西 晉中 030600)

橋梁高墩施工難度大，容易受到施工、周邊環境、車輛荷載等因素影響，造成橋梁墩柱產生偏位，導致梁體出現較大變形和位移，甚至發生落梁等重大事故。在車輛荷載和橋梁結構重力的綜合作用下，會增加橋墩彎矩，進而造成墩柱開裂，甚至斷裂破壞。在高墩設計與施工過程中，應充分考慮周邊地形、橋梁結構等因素，并做好質量控制，有效控制施工偏差，避免棄土、滑坡等自然災害對橋梁墩柱產生破壞。結合高速公路高墩偏斜調查結果，制定方案進行加固，并開展檢測確定加固效果。

1 工程概況

榮烏高速公路幸福河大橋設計全長392 m，橋梁中心設計樁號為K599+928。橋梁共7跨，主橋采用連續剛構結構，主跨設計采用2×32 m+(68+128+68)m，兩側引橋采用簡支梁結構，跨度為24 m。橋梁橫跨幸福河，河內有常年流水，兩岸地勢陡峭。主橋橋墩設計采用雙薄壁空心墩，墩身混凝土強度等級為C40，墩身尺寸為6.5 m×2.5 m，最高墩為85 m，最低為62 m。橋面設計凈寬為11.25 m，左右幅橋面兩側各設置0.5 m鋼筋混凝土護欄。橋面鋪裝設計采用10 cm鋼筋混凝土+6 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細粒式瀝青混凝土復合結構。橋梁在運營使用一段后，左幅4號主墩出現了傾斜情況，橋面結構出現了伸縮縫拉開，支座也出現了破損。為了確定主墩偏位的原因，為采取措施進行處治提供參考，對左幅4號主墩進行了系統的調查和觀測，橋梁墩柱傾斜如圖1所示。

2 主墩偏位檢測分析

2.1 檢測結果分析

通過對橋面、伸縮縫、支座、橋墩等部位進行檢查，發現距離橋梁左幅4號主墩最近的伸縮縫拉開，4號主墩出現了傾斜，其上部支座出現變形破損。為了進一步確定主墩傾斜變形情況，對左右兩幅1號～7號墩開展墩柱偏位測量、支座變形測量和伸縮縫間距測量，橋墩偏位檢測結果見表1，4號墩縱橫向偏位如圖2所示。縱向以大里程方向為正，小里程方向為負，橫向以向左為正，向右為負。

表1 橋墩偏位檢測結果

分析檢測結果，通過比較可以得出左幅4-1墩縱向和橫向位移最大，縱向位移為-12.15 cm，向小樁號方向傾斜，橫向位移為8.04 cm，向左傾斜。結合圖2所示不同高度墩身偏位，隨著距離地面的高度的增加，縱向位移不斷增大，橫向位移在-2.5 cm～4 cm范圍內擺動，且幅度不大。總體來說，左幅4-1墩縱向位移較大，超過10 cm，結合伸縮縫、支座變形情況可以得出已使橋梁結構造成了破壞。另外，左幅4-1墩橋梁支座小樁號方向位移為12.5 cm～17.2 cm，大樁號方向支座位移為10.1 cm～15.4 cm，已出現明顯的變形破壞。靠近左幅4號的兩條伸縮縫間距檢測結果分別為8.3 cm，5.2 cm，已出現明顯位移。

2.2 病害成因分析

結合調查結果，產生橋梁偏位的主要原因可總結為以下兩個方面：一方面是橋梁兩側道路高差較大，在橋梁自重、車輛荷載等荷載的綜合作用下，造成橋梁整體向下坡方向移動，導致橋梁墩柱產生變形偏位；另一方面是當地過度開采河砂，在河流沖刷作用下橋梁樁基外露，影響樁基的穩定性，導致產生變形。在兩方面因素的綜合作用下，橋梁墩柱傾斜，支座產生變形破壞，伸縮縫拉開，對車輛安全通行產生了一定的影響，必須進行維修加固。

3 高墩加固與分析

3.1 高墩加固方案

3.1.1更換支座

原橋梁支座采用盆式橡膠支座，已出現嚴重變形破壞，說明這種類型支座已不能滿足使用要求。擬采用自適應球型支座代替盆式橡膠支座，這類支座具有坡度自適應功能，可適應橋梁所處環境的使用要求，自適應球型支座結構示意圖如圖3所示。

更換前使用千斤頂將梁體頂起，留出足夠的施工空間，取出損壞的橡膠支座，更換自適應球型支座。根據支座的尺寸確定安裝位置，然后在橋墩上安裝千斤頂，頂起梁板，抬起高度高出支座高度5 mm，以便于安裝。

3.1.2高墩復位

高墩偏位采用千斤頂進行糾正，復位過程中嚴格控制頂推力，并做好豎直度的修正。分別在橫隔梁和墩蓋梁位置布置千斤頂，兩個千斤頂相互協調完成頂推復位工作。高墩偏位千斤頂糾正是在舊支座拆除后，新支座安裝之前完成。舊支座拆除后，安裝臨時支座、落梁，然后操作千斤頂對橋墩開展頂推作業。頂推過程中隨時觀測施工現場的施工狀況，達到要求值后停止頂推。高墩偏位糾正后拆除臨時支座，安裝新支座。另外，在樁基和承臺部位澆筑150 cm厚C40混凝土，對樁基進行加固。

3.2 糾偏后檢測結果分析

在橋墩糾偏過程中，使用鋼尺測量千斤頂的頂推位移，頂推2 cm量測一次。采用人工操作鋼尺的量測方式雖然操作簡單，但容易產生誤差。為了減小誤差，準確確定橋墩糾偏值，采用北斗測量和人工鋼尺測量同時進行檢測，對比分析確定糾偏效果。對橋梁左幅4-1橋墩糾偏水平位移進行檢測，人工鋼尺測量和北斗測量結果見表2，糾偏位移隨時間變化曲線如圖4所示。

結合表2數據，對比分析人工鋼尺測量和北斗測量結果，二者觀測結果差值均不超過3 mm，其中最大2.7 mm。結合圖4所示曲線變化情況，人工鋼尺測量和北斗測量結果隨時間變化曲線基本一致，二者檢測結果匹配度較好，說明糾偏后橋墩偏位得到了明顯改善。通過開展檢測確定糾偏效果，糾偏前左幅4-1橋墩初始垂直度偏差值為-12.15 cm，糾偏后橋墩垂直度偏差值為-2.48 cm，糾偏值為9.67 cm。

表2 人工鋼尺測量和北斗測量結果 mm

4 結語

通過對幸福河大橋高墩偏位調查、檢測和加固進行全面闡述，并對加固效果進行檢測，分析得出以下結論：

1)采用自適應球型支座代替盆式橡膠支座，可有效適應橋梁縱坡過大的問題，減少支座變形；2)采用千斤頂頂推技術糾正橋墩偏位，施工后有效降低了高墩垂直度偏差，糾偏值達到9.67 cm；3)分析人工鋼尺測量和北斗測量結果，二者檢測結果十分接近，相差不超過3 mm，分析檢測結果得出糾偏后高墩偏位得到了有效改善。