橋墩頂推糾偏技術(shù)在連續(xù)梁橋中的運(yùn)用

閆生龍，姜玉剛

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安710075）

1 工程概況

某互通式立交E匝道橋跨徑組合為10×18.5m（跨徑均指路線中心線處），上部結(jié)構(gòu)采用普通鋼筋混凝土等截面連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩采用柱式墩，橋臺(tái)采用肋式臺(tái)，墩臺(tái)均采用樁基礎(chǔ)。

橋梁施工過程中，檢測(cè)人員發(fā)現(xiàn)第9跨混凝土現(xiàn)澆臨時(shí)基礎(chǔ)隆起、縱向開裂等異常情況，隨即針對(duì)以上現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)核查，檢查發(fā)現(xiàn)9#墩受到橋臺(tái)背回填土的影響，柱頂向8#墩方向偏位6.6cm（目前墩柱及橋臺(tái)未發(fā)現(xiàn)有裂縫），給今后橋梁安全使用帶來了極大的隱患。

2 糾偏方案設(shè)計(jì)

為了恢復(fù)結(jié)構(gòu)的使用性能，增強(qiáng)其安全性和耐久性[1]，根據(jù)橋梁墩柱豎直偏位6.6cm的情況，準(zhǔn)備將9#墩向10#臺(tái)糾偏4.6cm，以滿足JTG F80/1—2017《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》表8.6.1-2墩柱豎直度允許偏差值0.3%H（H為橋墩高度）且不大于20mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，綜合考慮橋墩的高度、偏位及橋跨結(jié)構(gòu)支座布置的情況，擬采用以下措施對(duì)橋跨及墩柱偏位進(jìn)行恢復(fù)[2，3]：

圖1 E匝道橋墩柱偏位示意圖

1）檢查9#墩1#、2#支座滑動(dòng)面是否水平（9-1#支座設(shè)計(jì)為GPZ（Ⅱ）5.0SX，9-2#支座為橫橋向約束的 GPZ（Ⅱ）5.0DX 設(shè)計(jì)），確定支座處于解除臨時(shí)約束狀態(tài)。若以上2個(gè)支座滑動(dòng)面未處于水平狀態(tài)，那么采用同步頂升設(shè)備將9#墩及10#臺(tái)對(duì)應(yīng)的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行同步頂升，設(shè)置楔形塊及四氟滑板調(diào)平滑動(dòng)面。

2）鎖止10#臺(tái)的1#、2#支座或?qū)?0跨B端梁體與10#臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)固定，之后對(duì)9#墩進(jìn)行頂推糾偏，逐級(jí)頂推糾偏至規(guī)范要求，在9#墩A側(cè)設(shè)置臨時(shí)限位裝置，防止在補(bǔ)樁施工過程中9#墩向8#墩方向偏位。

3）補(bǔ)樁施工結(jié)束后，待監(jiān)控方檢測(cè)基礎(chǔ)穩(wěn)定后，解除臨時(shí)限位裝置。

3 監(jiān)控方案

本次墩柱頂推糾偏時(shí)，先在9#墩頂附近搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，然后在箱梁底部植筋埋設(shè)鋼牛腿，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，以鋼牛腿為著力點(diǎn)，采用千斤頂頂推9#墩，待橋墩復(fù)位后，將9#墩鎖定，為下一部補(bǔ)樁施工創(chuàng)造條件。糾偏施工時(shí)，采用位移控制模式，逐級(jí)頂推，為了保證在頂推過程中箱梁、牛腿、橋墩結(jié)構(gòu)等的受力安全，施工全過程對(duì)關(guān)鍵部位均進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。糾偏照片如圖2所示。

圖2 糾偏裝置

4 數(shù)值計(jì)算

通過上部計(jì)算，得到9#墩處的支反力，本橋采用盆式支座，頂推過程中，頂推力大小即為支座摩阻力+墩柱修正力[4]。分別對(duì)墩柱3種受力工況（設(shè)計(jì)狀態(tài)、偏位狀態(tài)、頂推復(fù)位狀態(tài)）下分別建模計(jì)算，就3種工況下橋墩的受力狀況進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)承載力進(jìn)行驗(yàn)算。

3種狀態(tài)下，通過計(jì)算可知：原設(shè)計(jì)狀態(tài)下，墩柱最大軸力4969kN,最大彎矩136kN·m，最大剪力 163kN；偏位狀態(tài)下,墩柱最大軸力4901kN,最大彎矩1235kN·m，最大剪力246kN；復(fù)位狀態(tài)下，墩柱最大軸力5009kN,最大彎矩5148kN·m，最大剪力 714kN（見圖 3）。

3種狀態(tài)下，分別對(duì)9#墩柱的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，通過驗(yàn)算可知，3種狀態(tài)下，墩柱的承載力均滿足要求。其中，原設(shè)計(jì)狀態(tài)下，墩柱承載力最小安全系數(shù)為8.92；偏位狀態(tài)下,墩柱承載力最小安全系數(shù)為6.21；復(fù)位狀態(tài)下，墩柱承載力最小安全系數(shù)為1.67。

圖3 各狀態(tài)下橋墩彎矩圖（單位：kN·m）

5 施工監(jiān)控

實(shí)際糾偏過程中，進(jìn)行了三階段頂推，共頂推18次，每次頂推完成后，持荷一段時(shí)間，待土壓力減小后繼續(xù)頂推。

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：最終9#墩頂部水平位移為5.1cm（向10#臺(tái)方向），達(dá)到糾偏施工目標(biāo)；在整個(gè)糾偏過程中，9#墩、8#墩墩底應(yīng)變?cè)隽孔畲鬄?29με，未超過限值150με（注：混凝土開裂應(yīng)變約為150με），通過肉眼檢查，墩底也未出現(xiàn)裂縫，說明糾偏施工過程中結(jié)構(gòu)受力正常。

在頂推過程中，同時(shí)還對(duì)箱梁和牛腿進(jìn)行了監(jiān)控，箱梁未發(fā)生平面位移，牛腿也未出現(xiàn)異常狀況。糾偏完成后，還對(duì)臨時(shí)鎖定措施進(jìn)行了檢查，墩頂位移保持穩(wěn)定，臨時(shí)鎖定措施受力正常。

6 結(jié)論

本文以實(shí)際工程為例，對(duì)墩柱糾偏過程中的施工方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過有限元數(shù)值模擬對(duì)頂推前后的承載力進(jìn)行了評(píng)定，通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控對(duì)施工過程中結(jié)構(gòu)的安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，采用本工程中的頂推糾偏技術(shù)方案，施工便易，對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷較小，糾偏效果明顯，可為同類工程的施工提供借鑒。