付魁

（中鐵十八局集團第一工程有限公司三淅項目部，河南鄭州 450046；華東交通大學土木工程學院，江西南昌 330013）

橋墩糾偏及加固技術研究
——以三淅高速柳家凹大橋為例

付魁

（中鐵十八局集團第一工程有限公司三淅項目部，河南鄭州 450046；華東交通大學土木工程學院，江西南昌 330013）

在河南省三淅高速建設過程中，由于西凹滑坡導致了柳家凹大橋0#～13#橋墩發(fā)生立柱偏位，嚴重影響到了大橋的正常施工和將來的運營安全.為了消除隱患，實現(xiàn)三淅高速公路年底通車的目標，本文在深入分析柳家凹大橋立柱偏位產(chǎn)生原因的基礎上，確定并實施了滑坡治理和橋墩糾偏的處治方案，取得了預期效果.實踐證明，本工程實施的立柱糾偏方法是成功可行的，對同類工程問題具有參考借鑒意義.

橋墩；糾偏，；加固；技術

在河南省三淅高速建設過程中，橋家凹大橋的立柱突發(fā)偏位，其中0#臺偏位最大達60cm，嚴重影響了大橋的正常施工和將來的運營安全.由于事發(fā)突然，且工期緊張，參建方處理意見不統(tǒng)一，一時之間無法形成一個可靠的方案來解決問題，橋梁下部結(jié)構和25m箱梁預制等均處于停工狀態(tài).為了保證橋梁結(jié)構的安全可靠和三淅高速公路年底通車的目標，弘盧公司多次邀請并組織設計院多方面專家進行現(xiàn)場實地察看，在做了詳細的地質(zhì)勘察、監(jiān)測等前期工作后，確定橋墩位移是由于西凹滑坡引起.本文論述了解決柳家凹大橋立柱偏位問題的實際經(jīng)驗，供同行學者交流討論.

1 工程概況

圖1 原設計柳家凹大橋橋墩構造圖

柳家凹大橋是河南省三門峽至淅川高速公路（靈寶-盧氏段）TJ11合同段內(nèi)的一座分離大橋，左線橋起訖樁號ZK72+987～ZK73+368，全長381m,右線橋起訖樁號YK72+992～YK73+348,全長356m，上部結(jié)構為25m箱梁先簡支后連續(xù).下部結(jié)構為獨樁獨柱式橋墩.樁基直徑φ160cm，立柱φ140cm，橋墩橫向布置2根樁柱，具體構造如圖1所示.

2 橋墩偏移情況

2011年6月柳家凹大橋橋下部工程完成后，全部經(jīng)過了中間驗收，施工質(zhì)量達到設計和規(guī)范的要求.2011年7月7日，項目部準備進行箱梁架設，對墊石中心放樣時發(fā)現(xiàn)0#～3#墩頂中心產(chǎn)生不同程度的偏位.當時懷疑橋墩偏位是否受K72+250～K72+800段滑坡影響（本標段另一個滑坡）.設計院專家根據(jù)近一個月的監(jiān)測和對地質(zhì)情況進行了補充勘察，確定此橋位處于西凹滑坡帶上.得此情況后，項目部立即組織測量人員對該橋其它橋墩進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)4#～13#墩也有偏位，且0#～13#橋墩的偏移方向一致，均為沿線路前進偏左（東南）方向呈20～30度角.根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，橋墩仍處于持續(xù)變形階段，受雨水影響較大，最大著位移變化達到6mm/d，詳見變形觀察記錄表1.

3 滑坡成因分析

西凹滑坡橋臺及橋墩變形機理如下：

（1）填方后堵塞了原沖溝，雨水后在填方路基右側(cè)產(chǎn)生一匯水區(qū)，匯水區(qū)長期存在，使得填土邊坡坡腳處土體被長期浸泡，原本處于平衡狀態(tài)的斜坡被破壞；

（2）部分地表水漫流至1～3號墩，長期浸泡軟化樁基土體，其下伏基巖為泥質(zhì)粉砂巖和礫巖，泥質(zhì)粉砂巖遇水易軟化，成半土狀，而礫巖遇水易松散;

表1 柳家凹大橋墩臺位移觀測記錄表

（3）黃土及礫巖為透水層，滑帶土體被浸泡軟化，抗剪強度下降，滑體重量增大，從而使整個橋臺右側(cè)邊坡出現(xiàn)加速蠕滑現(xiàn)象.9月20日進入現(xiàn)場調(diào)查出現(xiàn)多條貫通裂縫，滑體表面出現(xiàn)多處錯臺和拉裂縫.滑體兩側(cè)出現(xiàn)明顯的剪切裂縫.9月20日后，盧氏縣降雨較多，使個滑體持續(xù)保持蠕動狀態(tài).

綜上所述，西凹滑坡是由于泥質(zhì)粉砂巖具有不透水性，造成兩種巖層的接觸帶處形成積水現(xiàn)象，泥質(zhì)粉砂巖浸水后巖體強度較低等內(nèi)因作用，以及在長期降雨、坡面積水以及填土加載等外因綜合作用下形成的結(jié)果.

4 橋墩糾偏治理方案

由于該橋位于滑坡地段，性質(zhì)復雜，外擾因素多，對滑坡的認識只依據(jù)鉆孔及調(diào)查資料是很難準確把握，所以只有隨工程實施過程所揭露的地質(zhì)情況及深孔位移、地表位移檢測情況做進一步的分析和認識，因此對于柳家凹大橋橋墩糾偏冶理工程進行分期實施是必要的.

4.1 0#～3#橋墩的糾偏方案及施工順序

為了確保橋墩上部結(jié)構運營中的正常使用，以及三淅高速公路運營的安全，防止因滑動帶活動使橋墩再次產(chǎn)生偏斜.在考慮了橋位處滑動帶的巖土工程性質(zhì)，及0#～3#橋墩的偏移量等因素并結(jié)合理論計算分析，拆除左線0～3號、右線0～2號墩立柱，在原址重新施作樁基和立柱，因此不需要進行糾偏，只需要按滑坡冶理即可.樁基直徑變更為180cm，立柱直徑160cm，蓋梁長為141.6cm，跨距不變,如圖2所示.具體施工順序如下：

圖2 變更后柳家凹大橋橋墩構造圖

第一步：清方減載、反壓回填.挖除0#臺右側(cè)滑體上部部分松散堆積體，放緩邊坡坡率，堆放在0#左側(cè)滑坡前緣沖溝內(nèi)，進行填土反壓，提高滑坡體穩(wěn)定性.反壓時，必須做好地下排水工程，填筑體不能堵塞原有地下水出口，必要時要增加盲溝等排水設施，避免抬高滑體的地下水位.

第二步：排水.治理滑坡首先著眼于對水的處理，特別是作用于滑動面的水.在大橋0#臺右側(cè)滑坡體周邊設置環(huán)狀截水溝，及在滑坡體內(nèi)設置樹狀排水溝，對已有的裂縫進行填充碾壓夯實，以攔截流經(jīng)滑坡的地表水，以避免地表水下滲，增大滑體重量，軟化滑動帶，降低其強度.

第三步：設置抗滑樁.分別在柳家凹大橋0#～3#臺左右兩側(cè)順橋向布設了20根4m*3.5m的預應力錨索抗滑樁（見圖3西凹滑坡防治設計平面圖），水平間距5米，樁長40米，人工挖樁成孔.在距樁頂0.75m和1.5m處各設一道預應力錨索，錨索采用4Φ15.2mm的1*7鋼絞線，錨索孔徑Φ15cm，第1道錨索長度L=50m，下傾角20度，第二道錨索長度L=42m，下傾角30度.錨索錨固長度均為10m，每道錨索設計荷載為450KN.在挖抗滑樁之前，先在樁孔下方設一排Φ100cm降水井，降水成孔采用旋挖機械成孔，孔深大于樁底深5米，孔內(nèi)采用預制無砂混凝土井管進行排水，井管周圍回填砂卵石.抗滑樁要在減載反壓提高滑坡體的穩(wěn)定性之后在施工，避免出現(xiàn)安全隱患.

圖3 西凹滑坡防治設計平面圖

第四步：滑坡觀測.在預應力錨索抗滑樁完工之后，在每根樁頂建立位移觀測點，觀測其一個月的數(shù)據(jù)，確定滑坡體基本趨于穩(wěn)定后.然后在施工左線0～3號和右線0～2號墩的樁基、立柱和蓋梁.

4.2 4#～11#橋墩的糾偏方案

根據(jù)《柳家凹大橋墩臺位移觀測記錄表》表中數(shù)據(jù)分析來看，4#～11#橋墩的變形已滿足規(guī)范要求，只有在連續(xù)降雨后一段時間后橋墩位移量才變大,說明線路右側(cè)山坡是趨于穩(wěn)定狀態(tài).介于此情況，經(jīng)設計專家討論分析后，接下來只需對4#～11#橋墩進行加固，防止橋墩繼續(xù)變形，具體加固措施是：

（1）平整橋基和橋基右側(cè)附近自然沖溝，使沖溝坡度不小于5%，以保證橋基附近不出現(xiàn)坡面積水現(xiàn)象.

（2）在線路左側(cè)增設一排預應力抗滑樁進行加固.共增設34根，樁截面尺寸為1.75*2.5m，水平間距5米，樁長24米.在距樁頂0.75m和1.5m處向設一道預應力錨索（見圖44#～13#橋墩加固示意圖），錨索采用4Φ15.2mm的1*7鋼絞線，錨索孔徑Φ15cm，第1道錨索長度L=35m，下傾角20度，第二道錨索長度L=30m，下傾角30度，每道錨索設計荷載為450KN.

圖44 #～13#橋墩加固示意圖

4.3 12#～13#橋墩的糾偏方案

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果顯示，12#～13#橋墩同屬于ZK73+277～ZK73+345段滑坡.由于線路右側(cè)原沖溝處有約15.5m厚的軟土層，而西凹隧道開挖的棄碴直接傾倒在橋墩旁邊，在填土荷載作用下，軟土地基必然產(chǎn)生擠壓和沉降現(xiàn)象，再加上填土層透水性強，當出現(xiàn)降雨、積水時，填土荷載增加，由于水滲透作用，使土體出現(xiàn)蠕滑變形，最終導致橋墩出現(xiàn)位移.根據(jù)以上分析橋墩偏移原因，提出12#～13#橋墩偏位的治理同滑坡共同進行，主要采用削坡減載、坡面截排水、填土反壓等措施，具體施工順序如下：

（1）清除線路上自然沖溝內(nèi)增加的隧道棄碴，恢復原有沖溝地形，以降低填土固結(jié)沉降變形，消除不均衡水平土壓力，消除立柱的彈性變形.經(jīng)實測，現(xiàn)場棄碴清除后立柱立即回位了1.2cm，事實證明隧道棄碴也是產(chǎn)生立柱偏位的原因之一.

（2）沿滑體周界外5m設置環(huán)滑體截水溝，在滑坡設置一道坡面截水溝，平整橋基右側(cè)附近自然沖溝，使沖溝坡度不小于5%，以保證橋基附近不出現(xiàn)坡面積水現(xiàn)象.

（3）分別在12#和13#橋墩周圍，開挖斷面直徑為250cm的圓形探坑，開挖為深度15m（見圖5）.開挖后未發(fā)現(xiàn)樁基周有明顯的裂縫、剃切等破壞.

圖512 #～13#墩糾偏示意圖

（4）開挖出的土方量堆載到橋的另一側(cè)，進行填筑反壓.

（5）開挖反壓后，在墩頂建立觀測點，每天分析立柱位移和垂直度的變形數(shù)據(jù).

（6）待樁基復位至規(guī)范允許的5cm范圍之內(nèi)，對開挖基樁進行回填夯實，再對樁體基周圍土體進行注漿加固措施，以預防糾偏后的再次偏位.

5 結(jié)語

糾偏和加固處治的目的是使橋墩的變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，且保證處治后的橋墩仍然滿足設計承載力要求.本文通過對柳家凹大橋0#～13#橋墩采取糾偏及加固措施后，經(jīng)設計院進行全面檢測，其變形滿足規(guī)范要求，且樁基和立柱均未發(fā)現(xiàn)裂紋，滿足設計要求，達到了預期的效果.可以說本工程實施的立柱糾偏方法是成功可行的，特別針對發(fā)生在棄土堆、山坡洼地和不良地質(zhì)帶等環(huán)境下的立柱偏位問題具有較強的適用性，且糾偏效果能夠得到保證.

〔1〕張?zhí)烀?橋墩病害處治方法探索［J］.公路交通技術，2008（1）.

〔2〕吳徐華，袁述林，鄧爽.橋墩立柱偏位分析與糾偏處治［J］.公路工程，2013（1）.

〔3〕中交第二公路勘察設計研究院有限公司.三門峽至淅川高速公路靈寶至盧氏段K73+100～K+ 73+430段滑坡防治施工圖.2012.10.

U445.72

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1673-260X（2015）04-0054-03