薛 志 強(qiáng)

(山西省盂縣公路管理段，山西 盂縣 045100)

橋梁U型鋼圈梁及臺(tái)背注漿法加固處理技術(shù)

薛 志 強(qiáng)

(山西省盂縣公路管理段，山西 盂縣 045100)

針對(duì)橋臺(tái)前(側(cè))墻開(kāi)裂、橋臺(tái)背沉陷跳車(chē)產(chǎn)生的原因，分析對(duì)比了橋梁橋臺(tái)及臺(tái)背加固思路及方法，介紹了橋臺(tái)及臺(tái)背加固的處理技術(shù)，其施工工藝簡(jiǎn)便，加固處理后壓實(shí)度和承載力得到了較大提高。

U型鋼圈梁，注漿法，工藝

1 概況

處于重交通且位于煤礦采空區(qū)干線公路的橋頭臺(tái)背路基填方路段，施工壓實(shí)后極易出現(xiàn)自然沉降，而營(yíng)運(yùn)期間橋頭臺(tái)背路基沉降是引起橋頭跳車(chē)的主要原因。橋臺(tái)的超負(fù)荷服役現(xiàn)象十分嚴(yán)重，大部分活載強(qiáng)度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了原設(shè)計(jì)的荷載等級(jí)。而臺(tái)背填料遇水摩擦力減小、土壓力增大等原因，致使橋梁兩橋臺(tái)臺(tái)身產(chǎn)生豎向裂縫，臺(tái)背沉陷，直接威脅著交通運(yùn)輸安全。省道石陽(yáng)線郊里至水泥廠二級(jí)公路改建工程，建設(shè)于1993年10月，投入營(yíng)運(yùn)后在車(chē)輛荷載作用下，沿線榆林垴橋、滴峻橋、榆河橋、滴水崖橋、4號(hào)小橋等出現(xiàn)臺(tái)背自然沉降且加劇，出現(xiàn)跳車(chē)現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，制定了U型鋼圈梁加固橋臺(tái)、注漿處理臺(tái)背填料的加固方案。在此以石陽(yáng)線榆林垴橋?yàn)槔瑢?duì)上述加固技術(shù)進(jìn)行淺析。

2 橋梁橋臺(tái)及臺(tái)背加固思路與方法

石陽(yáng)線郊里至水泥廠路段為重交通路段，是盂縣通往陽(yáng)泉的主要通道之一，本身公路運(yùn)營(yíng)已經(jīng)滿負(fù)荷，如果再加之階段性施工或中斷交通，該條公路將出現(xiàn)交通擁堵或癱瘓狀態(tài)。因此必須考慮到既加固提高橋梁承載能力，又不能給公路帶來(lái)?yè)矶卢F(xiàn)象，對(duì)于橋臺(tái)前墻、側(cè)墻開(kāi)裂、臺(tái)背沉陷的橋梁如果采取拆除重建肯定是行不通的，但直接給臺(tái)背注漿，可能導(dǎo)致橋臺(tái)開(kāi)裂，故采取U型鋼圈梁將開(kāi)裂的橋臺(tái)進(jìn)行拉、圈、箍，再在臺(tái)背鉆孔注漿，有效地解決橋臺(tái)側(cè)墻開(kāi)裂、臺(tái)背沉陷、橋頭跳車(chē)，且不需要中斷交通。這種通過(guò)加固橋臺(tái)側(cè)墻和前墻及改善臺(tái)背填料性質(zhì)的綜合治理方案，提高橋臺(tái)的承載力，恢復(fù)其整體受力功能，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

3 加固方案設(shè)計(jì)及施工工藝

榆林垴橋位于省道石陽(yáng)線K134+179處，跨越燕龕河，為4-10 m斜30°的鋼筋混凝土空心板橋，修建于1993年7月，橋長(zhǎng)56.94 m，下部結(jié)構(gòu)為重力式墩，U型橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)，橋面凈寬為9-2×0.25 m，橋高5.4 m，設(shè)計(jì)荷載為汽—20、掛—100。其加固前該橋的主要病害為南岸橋臺(tái)(陽(yáng)泉方向)的左邊側(cè)墻有多條自上而下的豎向裂縫，其中較為嚴(yán)重的一條是從臺(tái)帽開(kāi)始向下，延伸到臺(tái)身底部的裂縫，最大縫寬0.8 cm，而且呈發(fā)展趨勢(shì)；主河槽孔(第三孔)受河流沖刷影響，致使墩身下部砌體受水侵蝕較嚴(yán)重，勾縫風(fēng)化脫落。

通過(guò)分析其主要原因是竣工投入使用之后，交通量不斷增大，大噸位及超載車(chē)輛劇增，墩臺(tái)的負(fù)荷強(qiáng)度不斷增加，超負(fù)荷服役現(xiàn)象十分嚴(yán)重，大部分活載強(qiáng)度已遠(yuǎn)超過(guò)了原設(shè)計(jì)的荷載等級(jí)，加之臺(tái)后路面失效，有滲水跡象，隨著臺(tái)后填料水分的增加，其土體壓力將持續(xù)加大，并產(chǎn)生膨脹變形問(wèn)題，致使該橋的南岸橋臺(tái)臺(tái)身產(chǎn)生豎向裂縫，直接威脅著交通運(yùn)輸安全。其具體施工工藝及技術(shù)淺析如下：

U型鋼圈梁是針對(duì)石陽(yáng)線榆林垴橋南橋臺(tái)持續(xù)擴(kuò)大的裂縫，為控制這些裂縫沿縱深方向發(fā)展，并誘發(fā)新的裂縫出現(xiàn)，通過(guò)U型鋼圈梁、拉桿、錨桿組成的鋼結(jié)構(gòu)框架對(duì)橋臺(tái)側(cè)墻及前墻進(jìn)行錨、拉加固。即分別將水平鋼圈梁(槽鋼)布置于臺(tái)身的上部、中部和下部，同時(shí)在臺(tái)身東面和西面?zhèn)葔ξ恢茫脵M橋向的拉桿將豎向槽鋼連接在一起，后者分別用錨桿錨固于側(cè)墻前，槽鋼采用焊接連接，在臺(tái)身轉(zhuǎn)角位置，將包角鋼焊接其上，再用鋼墊片將側(cè)墻位置的槽鋼與拉桿、錨桿連接在一起，鋼墊片需要用螺絲鎖緊，同時(shí)側(cè)墻槽鋼交叉的位置，需在電焊處理后，防護(hù)好外露的鐵件、鋼構(gòu)件等。

臺(tái)背注漿是在橋梁通過(guò)上述U型鋼圈梁箍套之后，在臺(tái)背呈梅花形分布鉆孔，利用注漿設(shè)備，將漿液均勻注至臺(tái)背填料、路基地層內(nèi)，漿液分層填充，產(chǎn)生滲透和擠密的作用，將臺(tái)背填料和路基地層中土體顆粒中的水分與空氣擠出，充滿原來(lái)土體的間隙。這樣一來(lái)，臺(tái)背填料和路基的地層，強(qiáng)度將得以提升。通過(guò)這種注漿方式，注入的漿液，將和原本松散的土體顆粒緊密地凝結(jié)成統(tǒng)一體，使得臺(tái)背填料和路基地層都得到妥善加固。

3.1 橋臺(tái)及臺(tái)背加固的施工技術(shù)要求

1)分別將水平鋼圈梁(槽鋼)布置于臺(tái)身的上部、中部和下部，同時(shí)在臺(tái)身東面和西面?zhèn)葔ξ恢?，用橫橋向的拉桿將豎向槽鋼連接在一起；2)利用長(zhǎng)度2 m的錨桿錨固前墻，同時(shí)借助規(guī)格22號(hào)的槽鋼作為鋼圈梁，槽鋼焊接后，再用鋼墊片與拉桿、錨桿連接在一起，鋼墊片需要用螺絲鎖緊；3)灌漿布孔設(shè)計(jì)。灌漿孔按梅花形布置于臺(tái)背后，孔距2.0 m，順橋向至橋臺(tái)外側(cè)5 m路基范圍，孔深視鉆孔在臺(tái)背的位置不同而不同，以達(dá)到前墻或側(cè)墻圬工砌體處；4)注漿管以無(wú)縫鋼管作為加工主材，規(guī)格φ50 mm，布置注漿管道后，沿著鋼管的直徑，均勻布置直徑10 mm的小孔，小孔之間距離均保持在20 cm，以梅花形狀分布，直至注漿管的管道底部；5)注漿孔的成孔方式，需要參照?qǐng)D紙的孔深標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)干鉆成孔，邊緣孔深，原則上需深入原地面的50 cm，如地質(zhì)條件特殊，可進(jìn)行因地制宜地調(diào)整；6)注漿管與注漿孔的長(zhǎng)度，后者長(zhǎng)出25 cm，目的是為注漿孔底騰出便于控制灌漿流動(dòng)的空間，而在路基頂面位置，注漿管和注漿孔之間的間隙，需要利用水泥砂漿進(jìn)行填充，填充長(zhǎng)度至少為30 cm，在填充水泥砂漿終凝之后，再進(jìn)行注漿，注漿時(shí)重點(diǎn)控制漿液的外冒；7)本工程選用32.5號(hào)普通硅酸鹽水泥作為注漿材料，材料不能夠摻雜顆粒比較大的雜質(zhì)，同時(shí)選用不含泥土等雜質(zhì)的河水，以免輸送時(shí)堵塞注漿管道；8)壓漿始于邊孔，隨后往中間位置依次壓漿。

3.2 加固施工工藝及設(shè)備選擇

3.2.1 U型鋼圈梁箍套

在橋梁施工過(guò)程中,橫向拉桿鉆孔較困難,橫向鉆孔橫穿整個(gè)橋臺(tái)水平方向較難掌握,鉆機(jī)開(kāi)鉆后鉆桿遇到硬的石料后會(huì)上飄,會(huì)出現(xiàn)水平方向不垂直現(xiàn)象,選用有豐富經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)與先進(jìn)的施工機(jī)械，保證鉆桿水平。采取德國(guó)WEEKE公司制造的型號(hào)為BST100/25自動(dòng)鉆孔機(jī)，精確鉆孔、前后側(cè)邊，底部頂部垂直鉆孔，鉆頭5排垂直鉆頭，操作尺寸2 500 mm，最小間距160 mm。

3.2.2 鉆孔工藝及設(shè)備選擇

1)設(shè)備選用?？紤]本工程需要施鉆的鉆孔數(shù)量多，但鉆進(jìn)深度比較淺，鉆機(jī)移動(dòng)頻率高，要求所選用的鉆孔設(shè)備要具備比較高的功率水平和機(jī)械化條件，最終選用Q91 mm普通合金回旋鉆；2)鉆孔工藝。鉆進(jìn)壓力控制在最低狀態(tài)，速度保持中等，鉆進(jìn)時(shí)以短回次方式，進(jìn)行速度的調(diào)整，如果有空洞等不良地質(zhì)的影響，要將鉆進(jìn)情況進(jìn)行登記，在確定地質(zhì)情況后，再進(jìn)行填筑和灌注，以消除不良地質(zhì)對(duì)鉆進(jìn)質(zhì)量的影響；3)合理布置圖。側(cè)墻立面見(jiàn)圖1，橋臺(tái)平面見(jiàn)圖2。

3.2.3 注漿方法及工藝

考慮到臺(tái)背填料中，存在大小不一的縫隙空間，需以注漿方式，將這些縫隙空間填充滿，以提高臺(tái)背的整體性，以及土體的密實(shí)度。臺(tái)背注漿施工，需要兼顧以下幾方面的施工重點(diǎn)：

1)注漿時(shí)，鉆孔必須被漿液填充滿，當(dāng)漿液達(dá)到孔口，要檢查是否有吸漿跡象，如果沒(méi)有，才能夠停止注漿。在停止注漿之后，將碎石和水泥砂漿攪拌，進(jìn)行鉆孔的封閉。

2)臺(tái)背注漿為使水泥漿凝固速度加快，縮短施工工期，減少對(duì)行車(chē)的影響，注漿時(shí)摻加一定量速凝劑。

3)用調(diào)壓力式注漿泵，采用靜壓注漿，防止壓力過(guò)大地基或路基土產(chǎn)生劈裂通道，鉆孔注漿要適時(shí)取芯記錄，漿液水灰比為水∶水泥干粉=0.9∶1，注漿壓力0.5 MPa～1.0 MPa，注漿量視加固效果而定，一般以裂縫處溢出水泥漿為止。

3.2.4 注漿效果檢查

1)為便于檢查水泥的入滲情況，需布置適量的注漿質(zhì)量檢查孔，布置數(shù)量為鉆孔總數(shù)量的7%。利用檢查孔，將土芯取出，然后以適當(dāng)?shù)淖{壓力、滲入、吸漿量等情況，進(jìn)行注漿質(zhì)量良莠的判斷；2)在進(jìn)行臺(tái)背注漿時(shí)，同步兼顧臺(tái)身裂縫位置的溢漿情況，假若隨著注漿時(shí)間的增長(zhǎng)和注漿量的加大，溢漿情況良好，說(shuō)明注漿能夠有效填充縫隙。

4 效果分析

通過(guò)以上檢查，比對(duì)分析了臺(tái)背的檢測(cè)數(shù)據(jù)，具體詳見(jiàn)表1和表2，發(fā)現(xiàn)距U型橋臺(tái)背6 m路槽以下1.0 m位置的臺(tái)背填土的有關(guān)參數(shù)的變化。

表1 加固處理前后壓實(shí)度比較 %

表2 加固處理前后承載力比較 kPa

從表1，表2可以看出，加固處理后壓實(shí)度和承載力有了較大的提高，加固效果比較明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

省道石陽(yáng)線郊里至水泥長(zhǎng)路段通車(chē)已將近二十年，橋頭跳車(chē)現(xiàn)象較臺(tái)背沒(méi)有注漿加固的干線公路有了明顯的改善，從而可見(jiàn)U型鋼圈梁及臺(tái)背注漿加固是解決干線公路橋臺(tái)開(kāi)裂、橋頭跳車(chē)問(wèn)題的有效方法。文章通過(guò)研究，基本明確了案例橋梁U型鋼圈梁及臺(tái)背注漿加固的方法，但考慮到不同橋梁U型鋼圈梁及臺(tái)背注漿加固要求、條件等的差異性，以上方法在相關(guān)橋梁工程中應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合具體橋梁工程的情況，予以靈活的參考借鑒。

[1] 張?jiān)破?高速公路橋涵臺(tái)背注漿加固施工技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014(17):31.

[2] 熊志剛,李靖宜.橋涵臺(tái)背注漿加固工法[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2013(1):61-63.

[3] 郭 濤.橋涵臺(tái)背回填鉆孔注漿處理施工工法[J].山西建筑,2011，37(12):194-195.

[4] 吳 徽.注漿技術(shù)在解決橋頭跳車(chē)問(wèn)題中的應(yīng)用研究[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2007(8):75.

Analysis on reinforcement technology of bridge U-shape steel-circle beam and deck grouting method

Xue Zhiqiang

(ShanxiYuxianHighwayAdministrationSection,Yuxian045100,China)

In light of bridge deck wall cracking and deck subsidence causes, the paper comparatively analyzes bride deck and deck reinforcement concept and methods, introduces bridge deck and deck back reinforcement processing techniques, and finally concludes that: the construction technology is rather simple， the reinforced compaction degree and bearing capacity have been greatly improved.

U-shape steel-circle beam， grouting method, technology

2015-04-08

薛志強(qiáng)(1979- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)17-0181-02

U445.72

A