何金緯

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西西安710000）

1 項目概況

該橋位于G98 海南環(huán)島高速公路東線，是一座上跨地方公路的1m×16m 互通立交橋。近年來，隨著橋下地方公路改建路面抬高，橋下凈空已嚴重不足，導致該橋梁底多次被地方公路貨車撞擊受損，影響到橋梁結(jié)構(gòu)安全。為保證橋梁的安全運營，需對該橋進行處治受損主梁、提高橋下凈空的一系列改造措施。

1.1 橋梁基本情況

橋梁全長29.04m，斜度90 度，上部結(jié)構(gòu)為1m×16m 鋼筋混凝土T 梁，下部結(jié)構(gòu)為砌體結(jié)構(gòu)重力式橋臺、擴大基礎。該橋于1995年12月建成通車后，經(jīng)過拼寬擴建，于1999年10月擴建通車至今。擴建前，上部橫向布置12 片鋼筋混凝土T 梁，左右幅橋面總寬18.5m。擴建后，全幅橫向布置17 片T 梁，橋面總寬26.4m。設計荷載：汽車—超20 級，掛—120。橋下有一條下穿路，設計凈空為4.5m。

下穿公路路面抬高后，現(xiàn)場實測橋下凈空最小處僅為4.2m，該橋上部結(jié)構(gòu)先后三次受貨車撞擊，其中部分T 梁受損嚴重，已經(jīng)影響到行車安全。

1.2 項目前期勘察情況

該橋撞擊受損后，為進一步掌握病害狀況及橋梁技術(shù)狀況等級，業(yè)主委托檢測公司對該橋進行了全面的病害檢查，檢查結(jié)果顯示：中上部承重構(gòu)件技術(shù)狀況等級為5 類，其中12#、13#、14#、17#梁跨中底部破損嚴重，主筋斷裂，嚴重影響橋梁的使用性能和安全，根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/T H21—2011）第4.1.8 規(guī)定“全橋總體技術(shù)狀況等級評定時，當主要部件評分達到4 類或5 類且影響橋梁安全時，可按照橋梁主要部件最差的缺損狀況評定”，故該橋總體技術(shù)狀況等級評定為5 類，并建議對該橋進行改建或重建，及時關(guān)閉交通。

該橋所在G98 海南環(huán)島高速公路東線為運營期高速公路，是海南東部沿海的一條“經(jīng)濟走廊”（黃金旅游通道、瓜果蔬菜運輸通道），是博鰲亞洲論壇年會等一系列國際、國內(nèi)重要活動的必經(jīng)之路。業(yè)主單位綜合考慮社會影響、項目投資、工期、后期改擴建等因素，確定此次處治設計橋下凈空維持原設計標準4.5m，并建議處治方案盡量減小對G98 高速公路的影響。

2 處治方案

針對以上問題及相關(guān)情況，此次處治的加固目標：處治損壞的主梁，消除安全隱患；采取措施，恢復橋下4.5m 凈空。

2.1 處治總體思路

考慮該橋?qū)嶋H情況，分析如下：

一是上部結(jié)構(gòu)受損嚴重，已無加固的必要，應進行更換；二是下穿公路無下挖條件，恢復橋下凈空應在該橋上采取措施；三是加固方案應盡量縮短封閉交通的時間，在保證結(jié)構(gòu)安全使用的前提下應盡量利用原結(jié)構(gòu)，不能利用的應選擇需封閉交通時間較短的處治方案。

綜上所述，確定此次應急處治總體思路為：

一是拆除重建上部結(jié)構(gòu)，利用下部結(jié)構(gòu)處治損壞主梁；二是通過抬高主梁恢復橋下凈空；三是為縮短封閉交通的時間，新建的上部結(jié)構(gòu)采用預制結(jié)構(gòu)，為盡量減小橋面抬升高度，新建的上部結(jié)構(gòu)采用同跨徑梁高較小的梁體；四是處治由于拆除重建上部結(jié)構(gòu)與抬高橋面導致的其余問題。

2.2 處治方案要點

2.2.1 拆除重建上部結(jié)構(gòu)

（1）為徹底處治原T 梁撞擊受損，保證橋梁安全，此次采用更換上部結(jié)構(gòu)的處治方案；

（2）考慮減小封閉交通的時間，更換的主梁采用預制結(jié)構(gòu)，新梁在梁場提前預制完畢，待原梁拆除后，可直接安裝新梁；

（3）由于恢復橋下凈空需抬高橋面，為減小橋面抬高后對路面縱斷面的影響，應盡量減小橋面抬升高度，故更換主梁時，選擇相同跨徑梁高較小的預應力混凝土空心板。

2.2.2 恢復橋下凈空

該橋橋下凈空最低處為4.2m，此次更換的上部結(jié)構(gòu)空心板梁高為0.85m。為達到恢復橋下凈空4.5m的設計目標，并留有一定富余，需對該橋上部結(jié)構(gòu)整體抬升0.4m，處治后橋面比原橋面抬高0.15m。凈空最低處改造前后參數(shù)見表1。

表1 凈空最低處改造前后參數(shù)一覽表

此次采用對原橋臺臺帽進行拆除重建，抬高空心板支撐位置的方案，從而實現(xiàn)梁底抬高0.4m 的目標，具體方案為：拆除原橋臺帽、背墻、側(cè)墻，在原橋臺身上重新澆筑臺帽、背墻、側(cè)墻，新做臺帽頂部較原臺帽頂部高出0.4cm，為確保新澆混凝土與原臺身緊密結(jié)合，需在臺身內(nèi)種植鋼筋?；謴蜆蛳聝艨帐疽鈭D如圖1所示。

圖1 恢復橋下凈空示意圖(單位：cm）

2.2.3 更換上部結(jié)構(gòu)后原橋結(jié)構(gòu)加固補強

（1）鋼筋混凝土加厚層+注漿錨桿加固橋臺

（a）原鋼筋混凝土T 梁上部恒載為4992.9kN，更換為預應力混凝土空心板后上部恒載為7335.20kN，上部結(jié)構(gòu)恒載增加約47%。

（b）該橋下部結(jié)構(gòu)為砌體結(jié)構(gòu)重力式橋臺，圬工結(jié)構(gòu)在基礎條件較好的前提下，具有較好的承載能力，但結(jié)構(gòu)整體性較差，特別是抗剪切能力、局部抗推力較差。

（c）因該橋基礎資料缺失，并且橋臺砌體的強度目前無法檢測和確定，導致無法對原橋臺進行精確的結(jié)構(gòu)驗算。更換上部結(jié)構(gòu)恒載增加較大，并考慮砌體結(jié)構(gòu)重力式橋臺的自身缺陷，需對原下部結(jié)構(gòu)橋臺進行加固補強。

具體加固方案為：采用鋼花管注漿工藝，在橋臺側(cè)墻、前墻打入鋼花管并注入水泥漿，對橋臺臺后填土進行加固補強（見圖2）；提高臺后填土的整體性和穩(wěn)定性，減小臺后土壓力對砌體結(jié)構(gòu)橋臺的影響（見圖3）；同時通過增設勁性骨架以及加厚層，對既有橋臺臺身進行加固補強，提高臺身的整體性和穩(wěn)定性（見圖4）。從定性上分析，不考慮注漿的強度提高因素，僅考慮臺身截面面積的增大因素，加固后臺身的抗彎性能將提高到原臺身的1.33～1.73 倍以上。

圖2 橋臺鋼花管注漿示意圖(單位：cm）

圖3 臺身補強層鋼筋示意圖(單位：cm）

圖4 臺身勁性骨架鋼筋示意圖(單位：cm）

（2）對橋臺處地基進行注漿處理

該橋原上下部恒載約為36970kN，更換上部結(jié)構(gòu)、加固下部結(jié)構(gòu)后恒載約為39758.64kN，該橋地基以上結(jié)構(gòu)物恒載增加。根據(jù)前期地質(zhì)勘查報告，該橋主要持力層為粉質(zhì)黏土，地基承載力基本容許值為180kPa。在設計時，分別計算了改造前、改造后所需的地基承載力，其中實測地基承載力不滿足加固后要求，需對地基進行壓漿處理，通過壓漿的擠密、固結(jié)作用來增強基底土的承載力，注漿后地基承載力滿足要求。

基礎驗算計算方法為：

（a）手算加固改造后地基以上荷載（上、下部結(jié)構(gòu)恒載、汽車荷載），并計算當基底單向偏心受壓，承受豎向力和彎矩共同作用時基底的應力，從而得到地基最大壓應力，其中因注漿錨桿為非預應力構(gòu)件，基礎應力計算時，不考慮錨桿的影響；

（b）通過對地基壓應力與地質(zhì)勘查資料提供的地基持力層承載力進行對比，驗算加固后的地基承載能力是否滿足要求；

（c）根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG 3363—2019）、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）計算注漿量，及注漿加固后地基承載力的提高情況。計算結(jié)果見表2。地基注漿示意圖如圖5所示。

表2 地基承載力計算結(jié)果表

圖5 地基注漿示意圖(單位：cm）

2.2.4 橋面抬高后其余問題的處治

（1）路面順坡

改造處治后，該橋橋面比原橋面整體抬高15cm，考慮運營安全需對橋頭兩側(cè)路面各30m 范圍進行順坡。為保證銑刨瀝青后能厚攤鋪瀝青，又不對原路面銑刨過厚，此次采用銑刨臺階法，分層等厚攤鋪的方案。

（2）護欄改造

鑒于原橋頭處路基波形梁護欄因路面順坡后，護欄高度減小而不滿足原建設標準的情況，此次對路基原波形梁護欄進行拆除重建，更換為滿足現(xiàn)行規(guī)范的波形梁護欄，并對橋頭護欄進行過渡段處理。

3 施工要點

3.1 上部結(jié)構(gòu)拆除

由于該橋上部結(jié)構(gòu)撞擊損傷較為嚴重，主梁的安全拆除是改造施工的重點，

拆除梁體的施工要點為：

一是橋梁拆除前搭設滿堂支架，并對支架適當加強。

二是橋梁拆除原T 梁主要采用切割的方法，輔助風鎬鑿除，以利環(huán)保。針對狀況較好的T 梁利用墻鋸切斷鋼筋混凝土T 梁橫向連接，切割時在橋面鋪裝上進行放線，切割線選在梁板的接縫及橫向連接中心線處。每2 片梁進行橫向聯(lián)系切割，切割后吊車調(diào)運，最后對梁體進行遠運破除；針對受損嚴重的主梁，考慮到在切割和調(diào)運時，存在混凝土損壞掉落的風險，故應在保證安全的情況下，進行現(xiàn)場直接鑿除。

3.2 橋臺加固

3.2.1 臺身加固施工次序：對地基土進行注漿—植粗鋼筋—鋼花管注漿錨桿施工—臺后注漿—臺身（側(cè)墻）混凝土補強層施工。

3.2.2 臺身（側(cè)墻）混凝土補強層施工

（1）施工順序：鑿除原勾縫砂漿—清除砌體表面松散的砂漿—清洗干凈原砌體表面—施工補強層鋼筋—分層立模并澆筑混凝土。

（2）混凝土補強層自下而上采用分層澆筑，且橋臺兩側(cè)同時進行的方式進行施工，為降低澆筑過程中補強層對原臺身的側(cè)壓力，分層澆筑的高度應不大于2.0m，采用自錨式支撐的方式，立模前應驗算立模所需的鋼筋（含錨桿）。

4 結(jié)語

運營高速公路橋梁上部承重構(gòu)件發(fā)生嚴重缺陷時，往往因為高速公路的重要性需盡快處治橋梁缺陷，減少封閉交通時間而不采用拆除重建整座橋梁。本文采用更換上部結(jié)構(gòu)、抬高主梁的改造方案，處治因橋下凈空不足導致橋梁上部結(jié)構(gòu)撞擊受損的問題。因更換上部結(jié)構(gòu)導致恒載增加，本方案對下部結(jié)構(gòu)采用了“外包鋼筋混凝土加厚層+注漿錨桿加固”的處治措施。為解決路基承載力不足的問題，采用了注漿的補強，并處治因橋面抬高導致的其余問題，為以后類似項目提供一定的參考價值。拆除重建上部結(jié)構(gòu)、抬高橋面對原橋的影響有很多方面，在方案設計時，不僅需要因上部恒載的變化而對下部結(jié)構(gòu)和基礎進行驗算，并根據(jù)計算結(jié)果考慮相應的加固補強方案，還要考慮因橋面抬高對該橋橋臺耳背墻、臺后路面順坡、交安設施的影響。