茅草灣大橋墩柱置換施工技術(shù)措施探討

文 / 貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司 梁康

解決橋梁工程墩柱遭遇外力局部破壞，采用有效施工技術(shù)措施，保證上部構(gòu)造穩(wěn)定，對下部構(gòu)造進行置換，從而降低事故經(jīng)濟損失，節(jié)約工程修復(fù)造價，同時降低社會影響，穩(wěn)定了社會環(huán)境。本文將以茅草灣大橋的施工為例，對1～3#墩偏位處治施工過程中2號墩墩柱置換施工技術(shù)進行了深入的探討和分析，以期為災(zāi)害后橋梁處治工程提供相應(yīng)的參考。

工程概況

茅草灣大橋項目區(qū)地處黔北高原北部，屬桐梓縣新站鎮(zhèn)所轄。根據(jù)貴州省桐梓縣氣象臺統(tǒng)計，2020年汛期以來，項目所在地從6月11日20時至7月7日20時累計降雨量為607.4毫米，處于歷史第1位，其中6月30日、7月1日、7月5日、7月6日均達到暴雨等級。項目所在區(qū)遭遇嚴重自然災(zāi)害，茅草灣大橋2號墩發(fā)生地質(zhì)滑坡，2號墩樁柱向左側(cè)滑移偏位17-34cm，同時造成橋梁梁體偏位，支座位移、變形，其中左幅2-2#橋墩墩身存在環(huán)向裂縫墩身環(huán)向裂縫共計16條，長度 0.5m～2.8m，最大縫寬0.27mm。墩柱傾斜度為：0%～1.03%，墩身豎直度超過規(guī)范限值，不滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

茅草灣大橋第一聯(lián)橋梁形式：上部結(jié)構(gòu)為：3×40m預(yù)應(yīng)力砼T梁，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。0號橋臺為擴大基礎(chǔ)U型臺，左幅1號墩平均墩高為11.88米，樁長15米，右幅1號墩平均墩高8.53米，樁長15米。左幅2號墩平均墩高為3.58米，樁長20米，右幅2號墩采用樁柱一體式樁基，樁長16米。左幅3號墩采用樁柱一體式樁基，樁長18米，右幅3號墩采用樁柱一體式樁基，樁長11米。

茅草灣大橋橋梁處治：左幅1#墩增設(shè)4根樁基，厚4米H型承臺包裹原地系梁及墩柱進行基礎(chǔ)加固；2#墩增設(shè)6根樁基為群樁基礎(chǔ)，搭設(shè)臨時鋼支撐，轉(zhuǎn)換上部構(gòu)造荷載于鋼支撐上，保留原有蓋梁，進行墩柱及樁基置換。

如圖1設(shè)計方案所示，影音部分為需要置換的墩柱。左幅2#墩需置換墩高分別為6.772m和7.054m，墩柱直徑2.0m。右幅2#墩需置換墩高分別為7.222m和7.504m，墩柱直徑2.0m。置換墩柱上部與原有蓋梁連接，下部接入新增承臺中（如圖2所示）。

圖1 橋梁墩柱置換斷面圖

圖2 墩柱置換后側(cè)斷面圖

墩柱置換施工技術(shù)措施

荷載轉(zhuǎn)換

在2#墩大小里程分別設(shè)立臨時支撐，通過千斤頂循環(huán)同步頂升，使臨時支撐承受上部結(jié)構(gòu)恒載以及鎖定蓋梁的全部荷載，實現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)換，便于墩柱置換安全實施。

臨時支撐立柱對應(yīng)梁片設(shè)置，采用?630x12螺旋焊縫鋼管，橫向間距241cm，前后間距150cm；水平聯(lián)系、斜撐桿件采用雙拼[18槽鋼，施工時，立柱連接采用法蘭盤結(jié)構(gòu)連接，水平聯(lián)結(jié)斜撐桿件與立柱采用現(xiàn)場焊接工藝，采用二級貼腳焊縫，焊縫高度8mm。臨時支撐頂部設(shè)置3拼56工字鋼作為分配梁，使兩排支撐立柱受力合理分配，分配梁上設(shè)置3組雙拼56工字鋼，作為梁體頂升橫梁，每組之間間距6cm，鎖定蓋梁懸掛吊桿（32精軋螺紋鋼）從兩組橫梁間穿過，將蓋梁鎖定于橫梁之上。

在橫梁上通過千斤頂和頂升調(diào)節(jié)鋼板循環(huán)同步頂升梁體，使上部結(jié)構(gòu)恒載以及鎖定蓋梁的全部荷載全部作用于臨時支撐上，實現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)換。頂升鋼板采用2-30mm厚度不等的鋼板以滿足不同高程的需要，若調(diào)節(jié)鋼板支墊總高度過大（＞28cm)，可采用I25工字鋼組合代替。所有支墊鋼板必須采用直接焊接、壓板焊、幫條焊工藝以防止支墊滑移。

新舊混凝土界面處理

從施工安全以及新舊混凝土界面的連接效果方面考慮，蓋梁下端樁柱保留60-70cm不拆除，同時預(yù)留上端1.0米墩柱采用人工鑿除，保留主筋，以便墩柱置換重建時，鋼筋連接達到規(guī)范要求。

為了新舊混凝連接效果更好，將原墩柱鑿成凸出臺階狀，臺階寬40cm，中心高于邊部40cm。為了施工安全，蓋梁支架鎖定后，將吊桿張拉至蓋梁和支架荷載總和的相應(yīng)應(yīng)力，使蓋梁荷載轉(zhuǎn)換至臨時支撐橫梁上。先對人工鑿除部分墩柱環(huán)向鑿除40cm深，預(yù)留核心部分。并在原樁柱新舊混凝土接觸面植入連接鋼筋，從外向內(nèi)按照環(huán)向間距15cm植入直徑16螺紋鋼，植入深度10cm，外留40cm，采用植筋膠植筋，植入連接鋼筋前，務(wù)必保證錨孔植筋膠已灌滿，增強新舊混凝土粘結(jié)，預(yù)防墩柱偏心受力時，新舊混凝土界面出現(xiàn)裂縫。

墩柱模板安裝前，繩據(jù)切割面需鑿毛，不得留有切割光滑面，并將混凝土接觸面沖洗干凈，表面不得有松散體和其他雜物。

原墩柱切割與拆除

墩柱拆除采用繩據(jù)切割，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行合理分段切割。第一段切割位置選擇為平車橫梁對應(yīng)墩身處，凈高為30±5cm，便于平車移動時，避免墩柱與平車橫梁碰撞。后續(xù)段落切割長度理論計算為4m（35T），但需根據(jù)墩柱切割現(xiàn)場實際情況和平車運行效果進行調(diào)整，以平車能安全平穩(wěn)運行出為宜，建議不大于2m。

墩柱切割一段，平車轉(zhuǎn)運一段，高于平車橫梁上方的墩柱采用托運的方式，低于平車橫梁下方的部分墩柱采用吊運方式，移動動力采用卷揚機牽引至橋位區(qū)域外，破碎后，運至棄渣場填埋。

置換墩柱鋼筋安裝

置換墩柱鋼筋必須按照設(shè)計要求與承臺二次澆筑部分鋼筋同步安裝。為了提高墩柱與承臺力的傳遞效果，承臺頂部沿墩柱鋼筋籠向四周增設(shè)同主筋植筋傳力鋼筋，分配、增強承臺抗剪應(yīng)力，長度200cm斜向45度安裝，按20cm一道增設(shè)?10環(huán)形鋼筋。墩柱上部與原墩柱鋼筋連接時，采用焊接連接，同一斷面鋼筋接頭不得多于50%，保證焊接長度及焊接質(zhì)量，使用二氧化碳保護焊。鋼筋安裝時，不得影響新舊混凝土界面增設(shè)的連接鋼筋。

置換墩柱模板設(shè)計與混凝土灌注施工

置換墩柱模板采用與原墩柱直徑相同的圓柱模板，采用卷揚機與手拉葫蘆配合，分塊吊裝就位，所有栓孔必須采用高強度螺栓錨緊，并在模板四周每5米安裝1道型鋼支撐，固定圓柱墩模板，防止在混凝土灌注過程中，模板移位。在圓柱模板下端開孔，接入混凝土輸送泵管，固定牢靠。接入模板的輸送管需用軟管，消除混凝土輸送對模板的沖擊，在墩柱頂部模板位置，環(huán)向均勻設(shè)置6根排漿管，排漿管直徑100，高度80cm～100cm。

置換墩柱模板安裝后，已成封閉空間，人工無法進入振搗，為了提高混凝土密實度，降低混凝土收縮，采用自密實微膨脹混凝土，強度提高至C40澆筑設(shè)計混凝土配合比。從墩柱底部混凝土灌注孔壓灌混凝土，直至頂部排漿出氣口排出合格混凝土。并在模板四周每4米1道安裝附著式振搗器，輔助混凝土排漿排氣，提高墩柱外觀質(zhì)量。

混凝土養(yǎng)護

墩柱養(yǎng)護采用包薄膜富水養(yǎng)護，混凝土澆筑完畢24小時后，拆除墩柱模板，噴水淋濕墩柱后，包裹薄膜，并采取滴水養(yǎng)護，至少養(yǎng)護14天。

施工安全風(fēng)險與監(jiān)控

蓋梁懸掛采用8組16根吊桿，通過受力計算安全系數(shù)已達3.2，但吊桿受力的均勻性十分關(guān)鍵，需專人查看受力傳感器，受力不均時，立即暫停，采用千斤頂調(diào)整吊桿，滿足要求后，再進行其他施工作業(yè)。原墩柱部分需要人工鑿除以及置換墩柱施工均是在懸吊的原蓋梁下施工作業(yè)，風(fēng)險較大，現(xiàn)場管理人員須執(zhí)行班前安全隱患排查，召開班前教育，講清安全分項和防范措施。施工過程中全程旁站，需對吊桿、分配梁、錨箱等構(gòu)件進行監(jiān)控，但凡有異常情況，必須停止作業(yè)，并撤除作業(yè)人員，全面檢查無隱患后方可施工。置換墩柱采取壓灌方式澆筑，混凝土輸送泵壓力不得太大，以防模板爆模。

結(jié)語

綜上所述，本文對茅草灣大橋1～3#墩偏位處治過程中的墩柱置換施工的關(guān)鍵技術(shù)進行了相對全面的論述和探討，對于施工過程中常見的問題給出了相應(yīng)的解決方案，希望能夠為同行業(yè)的工作人員提供一些有益的參考。