摘 要：本文通過對瓦廠坪1號大橋受山體變形影響后實施應(yīng)急檢測、臨時加固、變形監(jiān)測直至實現(xiàn)最終恢復(fù)通行的全過程的經(jīng)驗總結(jié)，探析在應(yīng)對位于山體有較大變形隱患場區(qū)的橋梁在運營管養(yǎng)期內(nèi)的一般思路，著重討論了在應(yīng)急檢測、加固設(shè)計方面針對橋梁自身特點及受損區(qū)域作的側(cè)重方向。

關(guān)鍵詞：山體變形;應(yīng)急檢測;加固設(shè)計;變形監(jiān)測;運營管理

中圖分類號：TU443 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

2018年2月28日，雅西高速公路瓦廠坪段受右側(cè)山體及下伏采空區(qū)變形影響，瓦廠坪1號大橋受損嚴重，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)該橋出現(xiàn)上下部結(jié)構(gòu)相對錯位，大量支座移位，部分支座完全脫空，橋面抵緊起拱，樁柱及系梁、蓋梁大范圍開裂（5、6、7號墩尤甚）等嚴重病害[1]，橋梁存在落梁垮塌風(fēng)險，鑒定為5類橋[2]，瓦廠坪2號大橋及3號大橋也不同程度受損。為實現(xiàn)最大限度降低發(fā)生橋梁垮塌落梁事故的風(fēng)險和嚴格管制條件下高速公路的應(yīng)急臨時搶通保通，主管單位組織相關(guān)部門及專家展開了處治方案研討，確實了以處理持力地基、輔助支撐鋼管排架、上部結(jié)構(gòu)同步分級頂升操作為設(shè)計思路的加固措施，并結(jié)合變形段山體、橋梁監(jiān)測等手段，最終于2019年10月完成了瓦廠坪段的雙幅雙車道通行。

本文通過對瓦廠坪大橋從受災(zāi)后檢測方案、加固設(shè)計方案、監(jiān)測方案的實現(xiàn)過程，探析受山體變體影響地段的橋梁災(zāi)后恢復(fù)的一般思路。

1 項目概況

瓦廠坪1號大橋位于雅西高速公路上，橋梁中心樁號為K1989+240。其上部布置為3×25+5×25 m簡支T梁（實際檢測為4×25+4×25 m），下部為樁柱式墩臺（4號墩處最大墩高約30 m），嵌巖端承樁基礎(chǔ)。橋面全寬24.5 m，左右幅分離式設(shè)計，半幅布設(shè)5片T梁，梁中距2.5 m，梁高1.75 m。鋪裝為10 cm砼+7 cm瀝青砼。全橋平面位于R=510 m、Ls=249.9 m右偏（以雅安至西昌為前進方向）曲線內(nèi)，最大橫向超高6%;縱面位于3.6%的縱坡上[3]。

2 檢測結(jié)果

（1）該橋橋面系伸縮縫擠攏失效，向上隆起，高差錯位;護欄拉裂（如圖1）。

（2）5#～7#墩上梁體普遍沿縱向滑移錯位，最大滑移距離達10 cm，部分支座剪切破壞、局部脫空（如圖2）。

（3）該橋2#～7#號橋墩均呈現(xiàn)不同程度縱向傾斜，5#和6#橋墩最大傾斜度達15‰，其中5-1#墩頂相對墩底的縱向平距差達23 cm。

（4）5#～7#橋墩在地系梁附近環(huán)向或斜向開裂，

裂縫多分布于墩柱的雅安側(cè)。

（5）左幅橋6#墩地系梁及蓋梁均出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性開裂，其中地系梁最大裂縫寬度約10 mm（如圖3）[4]。

3 應(yīng)急處治思路

（1）清方減載。采取先清除橋下棄土與部分原狀土，再根據(jù)補充勘察及監(jiān)測成果資料作為永久加固處治的方案。另外，通過清方的手段揭露出棄土掩埋段橋梁墩身有無開裂變形等病害，為橋梁下部結(jié)構(gòu)是否需做進一步的加固處治提供依據(jù)。

（2）下部結(jié)構(gòu)加固思路。先期對上邊坡采用抗滑樁、錨索等進行加固，采用鋼排架輔助支撐對受損較嚴重區(qū)間（5～7#墩）進行加固，同時輔以鋼筋砼護面墻及壓力注漿錨桿的防護措施，既避免大范圍開挖存在的邊坡坍塌風(fēng)險，又可提供有效可靠的持力地基。

（3）上部結(jié)構(gòu)加固思路。對上部T梁結(jié)構(gòu)的處理需考慮3個要素：①釋放T梁與下部橋墩之間相對水平約束的牽引作用，減少橋墩所受內(nèi)力，相應(yīng)減少橋墩存在的彈性變形。②轉(zhuǎn)移部分上部荷載至臨時支撐排架上，分擔(dān)較嚴重的墩柱所承受的豎向上部荷載。③對臨時支撐鋼排架起到預(yù)壓的作用。因此，首先采取解除T梁跨間全部約束（橋面連續(xù)、伸縮縫、護欄等）和清除各蓋梁上可能與T梁抵緊的部分橫向擋塊的措施，然后于原橋蓋梁上方設(shè)置千斤頂，依次逐墩（臺）逐級同步頂升上部T梁，以期達到梁體與原支座恰好分離的目標(biāo)。

頂升的主要步驟與過程如下：

1）準(zhǔn)備工作：①解除頂升過程中制約T梁與橋墩恢復(fù)水平變形的因素，包括5、6、7號墩頂對應(yīng)的橋面連續(xù)和護欄（其余各墩保持不變）;清除0、4、8號墩臺伸縮縫處梁端間雜物;各蓋梁上可能與T梁抵緊的個別縱橫向擋塊等。②各墩臺逐一檢查記錄每片T梁的支承現(xiàn)狀，有脫空的支座則嵌塞薄鋼板使其與梁底水平密貼;有滑移錯位過大的支座則采用改性環(huán)氧砼加長加寬墊石，擴大其可支承面積。③在原橋各蓋梁上尋找合適可靠的起頂位置（可根據(jù)實際情況選擇在梁端馬蹄、端橫隔板下或采用蝴蝶架兜底），并采用改性環(huán)氧砂漿對起頂位置T梁底面和蓋梁頂面進行縱橫向找平。

2）半幅橋以墩臺為單元，依次逐墩臺在蓋梁上分級同步頂升上部T梁，逐漸釋放各墩處上下部結(jié)構(gòu)間的水平牽引力（邊頂升邊在排架支座和蓋梁支座下嵌塞薄鋼板，使各支座與梁底密貼）。同時修正支承位置并更換變形、老化等病害支座（均采用普通板式橡膠支座）。各墩臺處，如梁底預(yù)埋鋼板中心與支座墊石中心相對錯位大于6 cm，則還需對T梁進行縱向或橫向頂推復(fù)位。

3）以墩為單元，分別在5、6、7號墩臨時支撐排架上分級同步頂升T梁，對排架進行預(yù)壓。頂升力控制在50 t左右并以梁體與排架、蓋梁上的支座剛好脫離為準(zhǔn)。

4）每次頂升過程中均密切觀測上部主梁與蓋梁間的整體相對位移情況，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止操作，核查原因后方可繼續(xù)進行。

5）全部頂升操作完成后，修復(fù)個別縱橫向擋塊和在5、6、7號墩和8號臺對應(yīng)橋面設(shè)置彈塑體填充式伸縮縫。

（4）對山體變形和結(jié)構(gòu)變形作長期持續(xù)性監(jiān)測。

4 監(jiān)測方案

4.1 深部位移

采用測斜儀對安裝在鉆孔中的測斜管開展監(jiān)測，計算各深度相對于孔底的水平位移量，主要監(jiān)測內(nèi)容包括：

（1）1號橋上邊坡的深部位移監(jiān)測。

（2）1號橋5-7#墩橋下邊坡深部位移監(jiān)測。

自2018年監(jiān)測以來，瓦廠坪山體深部變形持續(xù)發(fā)展，深部未見貫通性滑面，存在局部變形，變形速率具有明顯的非線性變化特征，邊坡應(yīng)急加固工程實施后，各監(jiān)測孔變形速率相較于應(yīng)急搶險階段（2018年3月-8月）均明顯減小，但在減小趨勢中略有波動，近期變形量相對較小，變形趨勢較穩(wěn)定。

4.2 橋梁監(jiān)測

監(jiān)測布點情況如下所述：

（1）墩柱及系梁裂縫寬度監(jiān)測。橋梁的橫系梁裂縫、墩柱環(huán)形和斜向裂縫，是大橋結(jié)構(gòu)與構(gòu)件變形破損的主要參數(shù)，是橋最大的垮塌風(fēng)險點所在，往往也是最為敏感的結(jié)構(gòu)特征，是橋梁監(jiān)控重要和核心的部分。

此次在瓦廠坪大橋1#橋墩柱及系梁裂縫最密集的位置或方向，選擇裂縫張開程度最大或較有代表性的裂縫，共布置12個自動監(jiān)測點。

（2）梁板相對位移監(jiān)測。主梁的水平位移、錯位變形，是大橋結(jié)構(gòu)/構(gòu)件變形/破損的主要參數(shù)。通過對以上參數(shù)實時監(jiān)測，對大橋結(jié)構(gòu)健康安全提供全面的評估參考。

在瓦廠坪1#橋蓋梁頂面安裝固定頂桿位移計，位移計頂桿頂在T梁橫隔板側(cè)面，每處同時布置2個，分別量測蓋梁上兩個方向T梁的位移情況。共布置20個位移自動監(jiān)測點。

（3）墩柱傾斜監(jiān)測。墩柱的傾斜幅度是橋梁重要的安全參數(shù)之一，通過墩柱傾斜度的變化值可以有效掌握地基基礎(chǔ)變化情況以及墩柱的受力發(fā)展趨勢，為分析判斷橋梁墩柱的安全提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

在瓦廠坪1#橋5、6、7墩柱上部安裝雙軸測斜儀，共布置11個高精度傾角儀。

（4）地表位移監(jiān)測。橋梁及其基礎(chǔ)在搶通保通和加固施工各種荷載作用下，其自身及周邊三維坐標(biāo)變化情況是衡量橋梁是否安全最直觀的信息。

在瓦廠坪1#橋共布置北斗測點6個，其中：橋下抗滑樁3個，8#橋臺上1個，另外在對面山上地質(zhì)穩(wěn)定的制高點布設(shè)基準(zhǔn)點1個。

從2018年3月至2020年12月，監(jiān)測周期共劃分為斷道搶險、管制通行、正常通行三個階段，結(jié)合監(jiān)制報告的結(jié)果[5]來看：

（1）5～7#墩實施了鋼管柱加固措施后，各墩柱受力由臨時鋼管支撐分擔(dān)，受彎情況減緩。各墩柱及系梁裂縫寬度以及傾斜計整體變化輕微。裂縫寬度每日輕微波動，與晝夜溫度變化關(guān)聯(lián)性較大。裂縫寬度和傾斜度總體有所減小，但繼續(xù)減小空間很小。

（2）梁板相對位移波動較小，與晝夜溫度變化關(guān)聯(lián)性較大?？傮w基本無變化，處于風(fēng)險可控狀態(tài)，但山體持續(xù)變形，導(dǎo)致部分梁板抵緊，已無位移空間，若后期變形進一步發(fā)展，應(yīng)力進一步累積到一定程度，仍不能排除較大的安全風(fēng)險。

（3）總體而言，自管制能行后變形持續(xù)減小，但部分時段變形速率存在一定波動。自2018年3月底開始自動監(jiān)測以來，臨空方向變形值與沉降值接近均已遠超過設(shè)計允許值。2019年10月之后變形進一步減小，且速率平緩，無突變，近400天累計變形小于20 mm，但是否收斂，需繼續(xù)監(jiān)測與分析。

（4）近期橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測未見明顯異常，變形速率較前一階段相對減緩，總體變形及沉降逐步減緩，整體處于可控狀態(tài)，相對安全。

5 結(jié)論

我國西部地區(qū)（尤以云、貴、川三省為主）橋梁橋址位于山嶺重丘區(qū)數(shù)量眾多，且伴有墩身高、跨徑長的特點，這就對如何應(yīng)對山體變形風(fēng)險隱患提出了重大挑戰(zhàn)。根據(jù)瓦廠坪大橋從發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害到最終恢復(fù)雙幅雙車道的整個應(yīng)急處理過程可以總結(jié)出一般性處理思路：

（1）運營部門應(yīng)建立并完善一套控制性橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)，包括且不限于裂縫形變、墩柱位移指標(biāo)的實時自動化監(jiān)測，使一線人員能在出現(xiàn)異常值的第一時間作出響應(yīng)，并組織各方開展應(yīng)急處理。

（2）檢測部門應(yīng)針對性對橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常值的分項工程進行優(yōu)先檢查，包括且不限于對伸縮縫位移、橋梁裂縫走向?qū)挾壬疃?、墩柱豎直度等控制性指標(biāo)，在檢測結(jié)果中提取出受損最嚴重的部分，以供設(shè)計部門進行力學(xué)分析，呈送加固處理方案。

（3）設(shè)計部門應(yīng)在滿足最低保通原則的前提下，通過鋼排架輔助下部結(jié)構(gòu)支撐，結(jié)合抗滑樁、錨索穩(wěn)定邊坡，分級頂升上部梁體的方式進行臨時加固。

（4）監(jiān)控部門應(yīng)在臨時加固完畢后，結(jié)合地勘資料，選取有代表性的山體變形控制點進行深部位移，并結(jié)合應(yīng)急檢測結(jié)果對出現(xiàn)嚴重病害的構(gòu)件進行控制性指標(biāo)（如裂縫寬度、相對位移等）的長期監(jiān)測，直到變形速率和累計值達到收斂為止。

參考文獻：

[1]李勇，孫曉鵬，李海亮.InSAR技術(shù)在西部山區(qū)某高速公路山體變形機理分析研究中的應(yīng)用[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護，2020（2）：88-94.

[2]中華人民共和國交通運輸部.JTH/T H21-2011，公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].人民交通出版社，2011.

[3]雅西高速公路瓦廠坪山體變形應(yīng)急搶險工程項目施工圖設(shè)計文件（第三冊 第一分冊）.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，2018-11.

[4]雅西高速公路瓦廠坪山體變形應(yīng)急搶險項目瓦廠坪1#大橋定期檢測報告.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，2018-09.

[5]雅西高速公路瓦廠坪段山體變形深部位移監(jiān)測及橋梁監(jiān)測安全監(jiān)測報告.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，2020-12.

作者簡介：任韌（1987-），男，四川眉山人，碩士研究生，工程師，研究方向：橋隧檢測與加固。