大縱坡、高墩橋梁橋墩檢測及糾偏方案

劉 明

(1.遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166； 2.遼寧大通公路工程有限公司 沈陽市 110111)

1 工程概況

某座大橋建成于2012年。該橋分為上、下行，跨徑布置均為11×30m，橋梁全長均為342.3m。上、下行各有4道型鋼伸縮縫，分別設置在0號臺頂，4、7號墩頂，11號臺頂。支座均為盆式橡膠支座，上部結構均為預應力混凝土T梁，每孔5片梁。該橋為彎橋，上、下行橋面分別位于半徑為2600m的左偏圓曲線的緩和曲線內，橋梁縱坡均為2.62%(大樁號方向為升坡)。下部結構0號臺均為鋼筋混凝土肋板臺、樁基礎，11號臺均為重力式臺、擴大基礎，橋墩均為鋼筋混凝土雙柱式墩、樁基礎[1]。

2 病害現狀

(1)上下行線4號、7號墩順、橫橋向實測偏位情況如表1所示。

表1 橋墩柱橫、順橋向偏差值數據表 mm

(2)上下行線4號、7號墩墩身裂縫情況如下：

根據《公路橋梁技術狀況評定標準》[2](JTG /T H21—2011)的檢測評定要求，得到上行4-1、4-2號柱未見橫向裂縫；7-1號柱小樁號側距底部0.3～3.3m范圍內15條橫向裂縫，長度為0.8～2.5m，寬度為0.08～0.2mm，橫向裂縫間距約20cm，左、右側中線附近均有豎向裂縫，長度分別為4.5m、4.0m，寬度均為0.2mm；7-2號柱小樁號側距底部0.3～3.3m范圍內12條橫向裂縫，長度為1.0～2.5m，寬度為0.08～0.15mm，橫向裂縫間距約 20cm左右，左、右側中線附近均有豎向裂縫，長度分別為5.4m、4.4m，寬度均為0.2mm，詳見圖1。

圖1 上行 7-1 號柱小樁號側橫向裂縫照片

(3)T梁支座病害情況，詳見圖2。

圖2 上行 7-7-2 號支座逐年累積攢動痕跡

(4)檢查結論如下：

①上行支座實測位置與支座設計中心線順橋向偏差值為3～69mm，橫橋向偏差值為1～76mm；下行支座實測位置與支座設計中心線順橋向偏差值為2～95mm，橫橋向偏差值為1～95mm。

②上行過渡墩支座頂鋼板距鋼盆邊緣距離為69～340mm；下行過渡墩支座頂鋼板距鋼盆邊緣距離為77～300mm。

③上、下行橋梁過渡墩墩柱及蓋梁均向升坡方向偏移，過渡墩墩柱的偏差值均超過 20mm。

④梁底預埋鋼板、支座頂底鋼板的實際尺寸均與設計有較大偏差，鋼板放置不水平。

⑤梁底鋼板找平作用不明顯，過渡墩處梁底鋼板存在一定縱坡。

⑥現場檢查發現大部分支座頂鋼板與梁底預埋鋼板焊接連接不牢固。

3 墩柱偏移原因分析

(1)經現場實測梁端預埋鋼板未處于水平的理論狀態，導致支座上鋼板形成與設計縱坡一致的縱向傾斜滑動面，如圖3所示。

圖3 梁底鋼板實際情況

(2)當梁體升溫伸長時，第二聯主梁將對傾斜的滑動面產生額外的水平推力(向升坡方向)，導致墩身向上坡方向產生位移；當梁體降溫收縮時，第一聯主梁將對傾斜的滑動面產生額外的水平拉力(向升坡方向)。經過周而復始的循環作用后，墩身將不斷向升坡方向傾斜[3]。

(3)墊石位置向降坡方向發生偏位導致墩頂支撐反力作用線與墩身軸線不重合，從而產生向升坡方向偏轉的附加彎矩。

(4)當水平推力和附加彎矩大于墩身抗推能力時，墩身將發生嚴重的縱向偏位。

4 墩柱糾偏方案

4.1 總體方案

(1)對偏位墩柱進行復位，以恢復墩身及主梁的承載能力。

(2)對墩頂盆式支座全部進行拆除并修復支座墊石。

(3)更換新的球形支座。

(4)在墩頂蓋梁設置縱向限位擋塊，預防類似病害再次發生。

(5)修復墩柱病害。

4.2 施工流程

封閉橋面交通→復測墩頂偏移量、確定墩柱糾偏復位量→墩頂搭設施工吊架(或從墩底搭設鋼管支架)→支座準備，水平頂推復位裝置加工→對墩頂下坡側梁端進行同步豎向頂升，取出原支座并在梁底安裝水平滑動裝置→落梁于水平滑動裝置上→對墩頂上坡側梁端進行同步豎向頂升，取出原支座并在梁底安裝水平頂推復位裝置→落梁于水平頂推復位裝置上→安裝縱向水平頂推千斤頂并進行調試→對墩身進行縱向頂推復位→將梁端頂起并落于臨時支撐上，拆除頂推裝置→修復支座墊石→安裝新支座→將梁端頂起并落于新支座上→縱向限位擋塊施工→拆除施工支架→恢復交通。

(1)水平頂推復位裝置加工

根據我們類似工程的成功經驗，可直接在支座墊石頂部安裝水平頂推裝置，利用梁體自重產生的摩擦力作為墩柱復位反力，在墊石和梁底之間設置滑動面，通過水平千斤頂加載推動墩柱復位[3]。此方案的優點是不需要在蓋梁和T梁打孔安裝鋼板反力架，對原結構無損傷。

水平頂推裝置由2cm厚鋼板組合加工而成，外形尺寸為1.2m×0.25m。為保證頂推過程中安全可靠，水平頂推復位裝置在專業加工廠進行加工(圖4)。

圖4 墩柱水平頂推復位裝置示意圖

(2)主梁豎向頂升

在本次豎向頂升施工中，采用同步頂升控制液壓系統，頂升系統使用兩臺電動泵站，蓋梁每側分配一臺泵站，多個分配器及調速截止閥和規格型號一致的油壓千斤頂可實現同步頂升功能。頂升過程中用同步增加臨時鋼板支撐將T梁支撐緊密，防止出現意外情況造成橋梁結構損壞或其他危險。

頂升時在上、下坡側各設置10臺150t(下坡側千斤頂布置在端隔板靠近梁肋附近，上坡側千斤頂布置在梁端底面)液壓千斤頂進行頂升，單側總頂升能力為1500t，確保頂升能力是墩頂反力的2倍以上。頂升時每側所有千斤頂采用分配閥連接到一臺油泵上實現同步。頂升按照分級控制，每級頂升高度為5mm，總的豎向頂升高度不超過15mm，以能夠取出原支座和安裝水平頂推復位裝置為原則，不宜過高。如兩側伸縮縫已產生高差，應先將較低一側的梁體頂升至兩側齊平后再兩側同步頂升。

(3)安裝千斤頂

為了滿足頂升同步的要求，單側千斤頂必須采用統一型號。為了保證頂升時梁體受力均勻，在千斤頂上下均支墊多層250mm×250mm×20mm 鋼板，并在與梁底接觸面用硬雜木板進行調平，保證千斤頂完全垂直發力。千斤頂布置圖如圖5。

圖5 豎向頂升千斤頂及臨時支撐平面布置圖(單位：cm)

(4)墩身頂推復位

縱向頂推千斤頂為50t液壓千斤頂，每個縱向復位裝置設置1臺，單個蓋梁上坡側共設置4臺縱向頂推千斤頂。本次橋梁復位共需加工頂推復位裝置4套，設置在上坡側蓋梁除中間T梁外其它4個T梁底板下，中間位置的T梁底板下只設置滑動面無需頂推。墩身縱向水平頂推按照分級控制，前3級每級頂推距離為30mm，最后50mm每級頂推距離為10mm，中間各級每級頂推距離為20mm，總的頂推距離按各墩復測數據控制。

頂升時以豎向位移和千斤頂油壓表讀數進行雙控。豎向位移用梁底設置的觀測標志確定，要求豎向位移差基本保持一致。豎向位移觀測人員要隨時與油泵操作人員保持密切聯系，指導操作人員進行操作。同時，各油泵操作人員通過油壓表讀數隨時進行調整。頂升時各油壓表讀數與理論計算誤差值不超過±0.5MPa。在頂升過程中如發現異常情況，要立即停止頂升，查明原因處理后方可繼續頂升。頂升時一定要緩慢同步，且一邊頂升一邊支墊，以防發生突發事件，見圖6。

圖6 墩柱縱向復位施工案例照片

5 結論

(1)加強施工期的施工質量，保證梁體安裝、縱坡等參數與設計一致。

(2)在設計階段，應充分考慮溫度、荷載等對墩柱推力的影響。

(3)建議在高墩上安裝監測裝置，在日常檢查過程中加強觀測。

在本工程項目實施過程中，總結和完善了糾偏施工工藝，通過多座橋梁的實施，得到了一套較完整的施工方案，且施工工藝簡單、操作方便，為類似工程提供參考。