廣西某立交橋匝道橋病害分析與處治方案

韋丘德，李勤武

(廣西交通工程檢測有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

橋梁建設需要關注邊坡穩定性問題，破壞邊坡穩定的常見因素有不合理削坡、高填土、大邊坡角、坡體質量差等。一旦受到強降雨等災害天氣的影響，邊坡內含水量增加就容易發生滑坡，從而導致橋梁基樁和墩柱嚴重開裂或者偏位，并引起橋梁上構的損壞[1-2]。本文分析了廣西某立交橋匝道橋出現病害的原因，根據現場情況比選出經濟而有效的處治方案，為類似橋梁工程提供了技術參考。

1 工程概況

廣西某立交橋匝道橋中心樁號為XK0+225.000，起點樁號為XK0+152.300，終點樁號為XK0+297.700，橋梁全長145.4 m，橋面布置為：0.50 m(防撞護欄)+7.5 m(機動車道)+0.50 m(防撞護欄)=8.5 m。全橋上部共兩聯：第一聯為4×20 m普通鋼筋混凝土連續箱梁；第二聯為3×20 m普通鋼筋混凝土連續箱梁。下部結構橋墩采用寶瓶式墩，0#臺、7#臺均為墻式橋臺。基礎均采用鉆孔灌注樁基礎。橋梁防撞等級為ss級。上部結構已施工完成，橋面鋪裝和伸縮縫還未安裝。由于橋梁側面的堆土在連續強降雨的情況下出現滑坡地質災害，導致匝道橋橋基隆起開裂、橋墩開裂、位移，上部結構偏移，橋梁支座變形等病害。

2 病害檢測及原因分析

2.1 病害情況

經過對匝道橋進行全面病害檢測，對病害進行統計和分析如下。

2.1.1 裂縫或開裂

箱梁共發現L型裂縫96道、斜向裂縫37道、豎向裂縫89道、橫向裂縫122道、縱向裂縫8道，裂縫寬度范圍為0.02～0.16 mm，根據《城市橋梁養護技術規范》(CJJ 99-2003)[3]的相關標準，均未超限。

橋墩共發現斜向裂縫10道、豎向裂縫11道、橫向裂縫8道，裂縫寬度范圍為0.04～2.5 mm，超限裂縫出現在3#墩，其余橋墩裂縫均未超限。

根據現場橋基隆起開裂、橋墩開裂、上部結構偏移等情況，推斷橋墩樁柱可能已產生側彎、開裂，甚至斷樁現象，于是對本橋1#～4#墩樁基礎進行開挖檢測。開挖檢測發現基樁發育有環向、斜向裂縫，其寬度為0.30～20.0 mm，已超過《城市橋梁養護技術規范》(CJJ 99-2003)的規定限值，其中5#墩偏移值較大(橫向82 mm)。

另外，3#、4#墩上支座均存在偏位，2#、3#墩上支座墊塊存在開裂，其他支座未見明顯病害。

2.1.2 偏位

根據《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》(CJJ-2 2008)[4]第23.0.11條，本橋上部結構偏位嚴重，不滿足橋梁實體檢測允許偏差的要求。匝道橋軸線偏位如表1所示。

表1 匝道橋軸線測量結果表(與原設計軸線比較)

本橋0#～7#墩、臺存在不同程度偏位，根據《城市橋梁工程施工與質量驗收規范》(CJJ 2-2008)第11.5.3條及《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50-2011)[5]第13.4條的規定，本橋下部結構各墩臺均不滿足墩臺允許偏差及施工質量標準的要求。匝道橋墩偏位如表2所示。

表2 匝道橋墩位移測量結果表(與原設計墩臺中心坐標比較)

依據現場檢測結果，按照《公路橋梁承載能力檢測評定規程》(JTG/T J21-2011)[6]計入承載能力檢算系數、惡化系數、截面折減系數，按《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)[7]進行荷載組合，按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG D62-2018)[8]進行檢算。本橋上部結構驗算結果顯示，該橋抗彎、抗剪、抗裂承載能力均滿足規范要求。

2.2 病害產生原因分析

根據現場調查發現，橋梁側面有施工單位棄方場，經人工大量堆填棄土，地面高程為74～102 m，高差28 m，橋梁建于填土層坡腳處。填土成分主要由粉質黏土、黏土、粉土及少量卵石、礫石組成，土質不均勻，均為新近堆填土，回填時間不足3年，尚未完成自重固結，具有高壓縮性。受連續強降雨的影響，該堆積填土層發生了圓弧滑動地質災害，滑坡平面呈簸箕形狀，后緣呈弧形，寬約360 m，前緣呈舌狀，寬約150 m。在巨大的側向土壓力下導致該匝道橋橋基隆起開裂及橋墩開裂、移位，下構的偏移和傾斜引起了上部結構的偏移和次生裂縫的產生，橋梁支座變形。在災害發生之后，對邊坡、匝道橋的墩臺和上部結構進行了90 d的位移和沉降監測，其變形逐漸趨于停止。

根據《公路橋涵養護規范》(JTG 5120-2021)[9]第3.5.4條款規定：四類橋梁需進行大修或改建，及時進行交通管制。因此建議對該橋梁匝道橋整體進行大修或重建。

3 處治方案

根據匝道橋的上構、橋墩和基樁的病害狀況，為了對匝道橋的病害進行徹底處治，結合具體情況提出三套方案如下。

3.1 方案一

對所有橋墩樁基礎進行加樁和對承臺加大尺寸，通過在原橋墩承臺邊增設新樁基礎，在其上設置臨時鋼支架，對橋梁上部箱梁進行頂升并利用原橋墩對箱梁進行頂推糾偏，拆除重建病害較嚴重的1#～5#墩后(利用0#臺、6#墩、7#臺)，再使箱梁復位，最終完成加固施工，如圖1所示。

圖1 處治方案一示意圖(cm)

主要工序：

(1)平整場地(場地標高均應保證橋下施工凈空>7 m，滿足鉆孔樁機械高度要求)，在原橋墩旁實施沖孔，澆筑樁基礎。

(2)在新樁頂部搭設臨時墩鋼支架，將箱梁頂升、拆除橋墩擋塊，利用舊橋墩作為反力作用點，對箱梁進行頂推糾偏。

(3)拆除1#～5#墩墩身、承臺，在新樁基礎上澆筑新承臺、墩身及支座墊石等。

(4)落梁至新橋墩上后，切割、拆除臨時墩鋼支架。

3.2 方案二

方案一雖能保證橋下凈空滿足鉆孔樁機具的使用，但受高度限制，施工過程中仍有一定難度，因此本方案考慮通過搭建鋼管臨時支架，將橋梁上部結構橫向移出墩臺范圍之外，留出施工空間，方便下部結構進行拆除重建，如圖2所示。

圖2 處治方案二示意圖(cm)

主要工序：

(1)對橋位下方及右側附近地基用松木樁加固后，在其上澆筑混凝土條形基礎，搭設鋼管支架平臺。

(2)拆除墩、臺擋塊、橋臺背墻及其他阻礙箱梁橫移的構件。

(3)在支架平臺上設置導軌，將箱梁頂升后沿導軌推至橋位范圍外部的鋼管支架平臺上。

(4)拆除1#～5#橋墩及其樁基礎后，按照原設計重建。

(5)將箱梁頂推回正確位置。

3.3 方案三

以上兩種加固方案施工措施較繁瑣，梁體的頂升、推移、復位等步驟施工技術需精確，稍有偏差將造成梁體的破壞，且施工成本較高，加固方案的造價占到了原工程造價的60%左右，為保證整個項目工程的質量易控性，也可以考慮對現橋全橋拆除后再完全重建。

在專家評審會議上對三個方案進行了探討，方案比選如表3所示，綜合考慮經濟合理性、施工難易程度等因素，采用了方案一對匝道橋進行處治。在處治完成后，對匝道橋的墩臺和上部結構進行6個月的位移和沉降監測，其最大變形為1.5 mm，并逐漸趨于停止。

表3 方案比選表

4 結語

(1)本工程缺少邊坡地質情況對橋梁構筑物的影響評估和防治，同時在基樁受力設計時也缺少來自對邊坡的水平荷載與彎矩等因素的考量，是造成本次橋梁損害的內在原因。

(2)本工程最終采用的抬升上構以實現重建下構的處治方案是一種局部處治的方法，盡管在頂升和糾偏上構過程施工技術難度較大，新增基樁施工受高度限制存在一定危險性，但是該方案避免了橋梁的大規模重建而損耗大量人力、物力以及時間。該橋梁處治方案為類似工程提供了有利參考。

(3)根據本工程處治經驗，本文還提出兩點建議：

①通過野外調查、勘察工作、土工試驗及室內資料分析，采用定性、定量相結合的評價方法分析滑坡穩定性可知：雖然經開挖修整后，滑坡體在正常天氣下處于相對的基本穩定狀態，但仍舊需要對滑坡體加強監控并治理，確保橋梁施工和運營的安全性。

②對寬度未超限的裂縫，尚未對結構截面形成較大削弱，結構復位、內力釋放后裂縫應有一定程度收斂，但影響結構耐久性，建議及時進行封閉或灌漿處理。