浅谈小沽河大桥病害处理

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘要：潍莱高速公路小沽河大桥在通车后出现了桩基下沉，造成墩柱开裂，桥面下沉等病害，文章分析了出现桩基下沉的原因，提出了加固方案，对采用的方案提出了施工要点，对相似工程有借鉴的作用。

　　主题词：小沽河 病害 处理

　　一、桥梁概况

　　小沽河大桥是山东潍莱高速公路上一座跨河的大桥，桥梁中心桩号为K110+600。桥梁全长406.06m，为分离式双幅桥，半幅桥总宽13.50m，净宽12.50m。上部结构型式为16×25m装配式预应力钢筋混凝土简支T梁，横向布设6片梁;下部结构型式为双柱式墩，框架式桥台，桩基础;桥面铺装为沥青混凝土结构，采用毛勒式伸缩缝，板式橡胶支座。该桥于1999年建成通车。

　　二、主要病害及原因分析

　　1、桩基下沉及原因。

　　(1)桩基下沉：检测单位对全桥墩柱顶标高进行了测量

　　根据测量结果，部分墩柱沉降量较大，其中右幅3号墩外侧柱达16.7cm，右幅6号墩内侧柱达17.4cm，其余墩柱沉降在3-8cm。

　　(2)病害原因分析

　　a.由于上游大量挖沙，桥位处河底缺少必要的防护，自成桥以来，河底累计冲刷，河床底标高下降不小于3米，由此造成桩侧摩阻力减少，桩基承载力降低，若桩底持力层不良，则极易产生下沉。

　　2、墩柱开裂及支座剪切、变形。

　　桩基的不均匀沉降直接导致了以下病害：墩柱共有52 条环向裂缝，裂缝多集中在L-6#墩墩柱与R-6#墩墩柱上，裂缝宽度介于0.05～1.2mm 之间，长度计7640cm。25 条竖向裂缝，裂缝宽度介于0.05～0.4mm 之间，长度计2195cm。并且部分盖梁存在竖向裂缝、部分支座剪切变形。

　　三、处理方案

　　1、桩基下沉处理

　　为了防止桩基继续沉降，并考虑到桥下净空，使钻机有足够操作空间，在顺桥向增加桩基，以避开盖梁。每个盖梁下增加4根桩基，桩基长度在满足设计的前提下保证入岩1米，同时增设工字形承台，与原桥桩基通过植筋连接，保证桩基共同受力。

　　2、支座剪切、变形处理

　　利用桥墩盖梁作顶升支架，在盖梁顶面安装千斤顶，整联T梁同步顶升，顶升高度视各墩沉降量而定，在梁底增设预制混凝土垫石或钢板，使桥面恢复设计标高。

　　3、裂缝处理

　　裂缝宽度小于0.1mm，采用表面封闭的方法进行处理;

　　裂缝宽度在大于0.1，采用壁可法进行加固补强。

　　四、施工要点

　　1、桩基加固及承台施工要点

　　1.1、因桩基出现沉降及倾斜，并且因河床冲刷较大，为防止施工时，对原桩基产生挠动，致使原桩基下沉，发生事故。在施工前必须做好防护工作，具体防护措施如下：

　　(1)基础采用C40钢筋混凝土浇筑，基础位于旧桩基中间基础尺寸：1×6×6m。

　　(2)基础上放置直径630mm厚10mm钢立柱，钢立柱上下焊接90×90×1.5cm钢板。增大受力面积，钢立柱底部钢板固定在混凝土基础上。

　　(3)钢立柱顶部钢板放置沙箱，沙箱上使用90×90×1.5cm钢板与盖梁相接触，增大受力面积，钢板与盖梁、钢板与千斤顶植筋均放置防滑垫。

　　(4)钢立柱之间使用槽钢连接，钢立柱与原墩柱使用20cm宽，1.5cm厚钢带连接。使钢立柱与原墩柱成为一个整体，共同受压。

　　1.2、进场后对所有桩柱结合处进行高程测量，桩基开始钻孔后，每隔4小时对正在施工的桩基进行复测，如发现原桩基出现沉降，立刻停止施工，检查沉降原因。

　　1.3、承台施工时因需要对桩基处进行开挖，原河床冲刷较大，所以承台施工时不得拆除支护，并且在承台施工完成后，每个承台上设置至少4个沉降观测点，每天观测3次，直至承台混凝土强度达到100%方可结束观测。

　　1.4、钢筋加工及混凝土浇筑本文不再做详细叙述。

　　2、同步顶升更换支座施工要点

　　支座顶升为本桥施工的一个重点，采用千斤顶顶升梁体后更换支座时候，为了确保在桥梁顶升过程中不产生过大的拉应力，采用同时、同步的顶升作业方式进行全断面顶升，更换支座施工采用自锁同步千斤顶，施工中可不中断交通。

　　2.1同步顶升

　　主要顶升工艺包括：

　　搭设支架→安装千斤顶→安装百分表→试顶→试升→顶升→更换支座→回油卸顶→拆除支架。

　　(1)搭设工作平台

　　考虑到已进入汛期，如遇下雨或上游水库泄洪，河道内水流较大，工作平台采用轻型挂篮，在盖梁处设置可供工人进行操作的工作平台---轻型挂篮(约500kg)，挂篮现场加工，挂篮两侧用钢丝绳固定在两侧混凝土护栏上。同时，挂篮两侧安装扶手，确保施工安全。挂篮下部质量估算：R1=500(挂篮)+400(人)+100(零星工具)=1000kg。

　　(2)千斤顶调试与安装

　　千斤顶要安放在梁端马蹄下，千斤顶行程2cm，100t超薄型千斤顶(异型千斤顶)，重量约10kg。

　　a.千斤顶安装前需进行试运行并调试，使提供一定顶升力时其速率大致相同，误差控制在1mm内。

　　b.安装前检查千斤顶及其密封情况，保证千斤顶密封良好，油液品种及油量符合要求。

　　c.检查完成后，人工安装千斤顶就位，并调整千斤顶预行程，保证千斤顶与垫块间密贴。

　　d.千斤顶上安装高度测量尺，采用钢板尺固定方式，以便可以准确控制顶升量。

　　(3)千斤顶受力分析

　　通过查阅小沽河大桥竣工图纸，一孔的梁体总荷载不超过R2=441595kg，不可预见因素产生的质量R3假设为5000kg。

　　桥梁一孔荷载计算：R荷=R1×2+ R2+ R3 =448595kg

　　桥梁一孔千斤顶有效承载力R支=100000×12=1200000kg

　　安全系数RS=R支/R荷=1200000/448595≥2，所以一孔设置12个千斤顶完全可行。

　　(4)拆除约束构造及梁体限位

　　a.顶升前对桥梁上部结构存在的约束构造进行拆除，以一联或1孔为整体，如1联为整体，解除伸缩缝之间的橡胶条和连接构件，使伸缩缝完全断开，并将混凝土护栏在伸缩缝处断开，如1孔为整体，解除连续缝处连接构件和混凝土护栏连接。保证梁体能够自由顶升。

　　b.需要采用梁体限位措施.以防止梁体在顶升过程中产生侧向移动。桥梁纵向限位可以把与伸缩缝同样厚度的厚钢板塞进伸缩缝内，钢板要经过磨光和涂油处理，以减少摩擦力;

　　c.在边梁端部两侧与挡块之间放置适宜厚度的钢板，以防止梁体产生横向移动，钢板要经过磨光和涂油处理，以减少摩擦力;

　　(5)顶升工艺

　　a.试顶

　　1)所有准备工作齐备后(如检查垫块、千斤顶安装、承力基础、所有施工设备及材料等)，千斤顶同时开动，进行试顶，按顶升行程进行顶升控制，试顶高度5mm，并持荷10min以上卸载。

　　2)卸载后应认真检查系统的各自控制系统及表观现象，检查重点有：所有油路有无漏油现象、千斤顶有无异常现象、供电线路的表观磨损等。卸载后同时还应认真检查千斤顶上下钢板有无变形现象，必要时可调整钢板的厚度以满足顶升要求;认真检查千斤顶放置位置下的结构物有无区别于顶升前的现象，如存在，应认真查出原因后方可正式顶升，严禁情况未明时继续进行顶升。

　　b.顶升控制

　　试顶完毕，在专业人员的统一指挥下所有千斤顶慢慢用力整体顶起梁体，顶升时务求各顶同步上升，各顶之间以位移分级控制，各墩台以对讲机联络，开始以2mm为一级，每一级到位后统一停止，加垫槽钢凳子及钢板，检查各顶的情况，确保工作状态良好后再进行下一级顶升，如此反复。顶升高度高于支座设计高度10mm。为了确保每片梁均匀同步升高，分级逐步向上顶梁，各级上升高度为2mm，起顶至施工要求高度后，垫好槽钢凳子，并在顶升过程中做好测量、记录工作，确保梁体、桥面系支座更换维修前后一致。

　　c.重点观测

　　顶升过程中重点控制：1)整联的横向位移 ;2)整联的纵向位移;3)孔间桥面连续的变化;4)梁端2米范围湿接缝底部;5)端横板;6)伸缩缝顶升完毕后前后高差。

　　2.2支座更换

　　(1)支座拆除

　　用钢钎将支座撬活动后，人工抽出即可。一般支座与墩顶的粘接很牢固，不宜拆除，作业时应备足专用工具，考虑多种方法进行。

　　(2)墩顶处理及支座安装

　　在支座拆除后，清理盖梁顶面，将原支座外露的不锈钢板用丙酮清洗干净，用环氧胶将已脱开的不锈钢板与支座上钢板粘贴。

　　(2)卸荷落顶

　　进行分级落顶卸荷，每次卸压根据油泵表盘读数回落5Mpa为一级，时间每级回落时间控制在30±2秒，卸载过程中，应保证各千斤顶同步，要做到同步、慢放，同时设置观察员，对梁体变化随时观测，一旦梁体出现变形等异常现象，应立即停止卸载，查明原因、消除危险后再进行卸载工作。

　　(4)观测新支座工作情况

　　全部卸载完毕后，观测新支座工作情况，如发现个别支座变形、移位等不利情况时，应重新新顶升安装。

　　(5)顶升工作全部结束后，清理墩顶，移动工作平台，进行下联梁体顶升工作。

　　五、结束语

　　经过此次加固及支座顶升更换后，桩基不再有沉陷，减少了过往车辆对墩柱的冲击，对桥梁的整体安全性有了很大的保障，并且桥面的平整度得到了提高，实践证明，此种加固方法在经济、质量、施工上对类似工程具有较好的借鉴作用。