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(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)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(shè)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(jié)構(gòu)均為預(yù)應(yīng)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(nèi)，橋梁縱坡均為2.62%(大樁號方向為升坡)。下部結(jié)構(gòu)0號臺均為鋼筋混凝土肋板臺、樁基礎(chǔ)，11號臺均為重力式臺、擴大基礎(chǔ)，橋墩均為鋼筋混凝土雙柱式墩、樁基礎(chǔ)[1]。

2 病害現(xiàn)狀

(1)上下行線4號、7號墩順、橫橋向?qū)崪y偏位情況如表1所示。

表1 橋墩柱橫、順橋向偏差值數(shù)據(jù)表 mm

(2)上下行線4號、7號墩墩身裂縫情況如下：

根據(jù)《公路橋梁技術(shù)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(cè)距底部0.3～3.3m范圍內(nèi)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(cè)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(cè)距底部0.3～3.3m范圍內(nèi)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(cè)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(cè)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(jié)論如下：

①上行支座實測位置與支座設(shè)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(shè)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(yù)埋鋼板、支座頂?shù)卒摪宓膶嶋H尺寸均與設(shè)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(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)大部分支座頂鋼板與梁底預(yù)埋鋼板焊接連接不牢固。

3 墩柱偏移原因分析

(1)經(jīng)現(xiàn)場實測梁端預(yù)埋鋼板未處于水平的理論狀態(tài)，導(dǎo)致支座上鋼板形成與設(shè)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(dāng)梁體升溫伸長時，第二聯(lián)主梁將對傾斜的滑動面產(chǎn)生額外的水平推力(向升坡方向)，導(dǎo)致墩身向上坡方向產(chǎn)生位移；當(dāng)梁體降溫收縮時，第一聯(lián)主梁將對傾斜的滑動面產(chǎn)生額外的水平拉力(向升坡方向)。經(jīng)過周而復(fù)始的循環(huán)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(fā)生偏位導(dǎo)致墩頂支撐反力作用線與墩身軸線不重合，從而產(chǎn)生向升坡方向偏轉(zhuǎn)的附加彎矩。

(4)當(dāng)水平推力和附加彎矩大于墩身抗推能力時，墩身將發(fā)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(fù)位，以恢復(fù)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(fù)支座墊石。

(3)更換新的球形支座。

(4)在墩頂蓋梁設(shè)置縱向限位擋塊，預(yù)防類似病害再次發(fā)生。

(5)修復(fù)墩柱病害。

4.2 施工流程

封閉橋面交通→復(fù)測墩頂偏移量、確定墩柱糾偏復(fù)位量→墩頂搭設(shè)施工吊架(或從墩底搭設(shè)鋼管支架)→支座準備，水平頂推復(fù)位裝置加工→對墩頂下坡側(cè)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(cè)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(fù)位裝置→落梁于水平頂推復(fù)位裝置上→安裝縱向水平頂推千斤頂并進行調(diào)試→對墩身進行縱向頂推復(fù)位→將梁端頂起并落于臨時支撐上，拆除頂推裝置→修復(fù)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(fù)交通。

(1)水平頂推復(fù)位裝置加工

根據(jù)我們類似工程的成功經(jīng)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(chǎn)生的摩擦力作為墩柱復(fù)位反力，在墊石和梁底之間設(shè)置滑動面，通過水平千斤頂加載推動墩柱復(fù)位[3]。此方案的優(yōu)點是不需要在蓋梁和T梁打孔安裝鋼板反力架，對原結(jié)構(gòu)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(fù)位裝置在專業(yè)加工廠進行加工(圖4)。

圖4 墩柱水平頂推復(fù)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(tǒng)，頂升系統(tǒng)使用兩臺電動泵站，蓋梁每側(cè)分配一臺泵站，多個分配器及調(diào)速截止閥和規(guī)格型號一致的油壓千斤頂可實現(xiàn)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(xiàn)意外情況造成橋梁結(jié)構(gòu)損壞或其他危險。

頂升時在上、下坡側(cè)各設(shè)置10臺150t(下坡側(cè)千斤頂布置在端隔板靠近梁肋附近，上坡側(cè)千斤頂布置在梁端底面)液壓千斤頂進行頂升，單側(cè)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(cè)所有千斤頂采用分配閥連接到一臺油泵上實現(xiàn)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(fù)位裝置為原則，不宜過高。如兩側(cè)伸縮縫已產(chǎn)生高差，應(yīng)先將較低一側(cè)的梁體頂升至兩側(cè)齊平后再兩側(cè)同步頂升。

(3)安裝千斤頂

為了滿足頂升同步的要求，單側(cè)千斤頂必須采用統(tǒng)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(diào)平，保證千斤頂完全垂直發(fā)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(fù)位

縱向頂推千斤頂為50t液壓千斤頂，每個縱向復(fù)位裝置設(shè)置1臺，單個蓋梁上坡側(cè)共設(shè)置4臺縱向頂推千斤頂。本次橋梁復(fù)位共需加工頂推復(fù)位裝置4套，設(shè)置在上坡側(cè)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(shè)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(fù)測數(shù)據(jù)控制。

頂升時以豎向位移和千斤頂油壓表讀數(shù)進行雙控。豎向位移用梁底設(shè)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(lián)系，指導(dǎo)操作人員進行操作。同時，各油泵操作人員通過油壓表讀數(shù)隨時進行調(diào)整。頂升時各油壓表讀數(shù)與理論計算誤差值不超過±0.5MPa。在頂升過程中如發(fā)現(xiàn)異常情況，要立即停止頂升，查明原因處理后方可繼續(xù)頂升。頂升時一定要緩慢同步，且一邊頂升一邊支墊，以防發(fā)生突發(fā)事件，見圖6。

圖6 墩柱縱向復(fù)位施工案例照片

5 結(jié)論

(1)加強施工期的施工質(zhì)量，保證梁體安裝、縱坡等參數(shù)與設(shè)計一致。

(2)在設(shè)計階段，應(yīng)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(jiān)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(jié)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。