萬思宇

（貴州省交通規(guī)劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

高速公路建設周期長、施工規(guī)模大，在實際施工中會受到多方面因素的影響，如地質(zhì)、地形以及人為因素等，都會影響到工程質(zhì)量。為了進一步提升橋臺施工質(zhì)量，應根據(jù)實際情況合理選擇施工工藝，營造安全穩(wěn)定的行車環(huán)境。因此，本文結(jié)合實際工程案例進行討論，并對加固施工技術進行研究。

1 工程概況

晴興高速公路于2012 年建成通車，原設計為整幅式路基橋，橋?qū)?×10.5m，左右幅均為11×40m 先簡支后結(jié)構連續(xù)T梁橋，0號臺為肋板式輕型橋臺、樁基礎，11 號橋臺為L 形U 臺擴大基礎，其余墩臺均為樁基礎。原橋設計荷載為公路-I 級，橋?qū)?0.5m，場區(qū)地震峰值加速度值為0.05g，地震反應譜特征周期為0.45s，場區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度；抗震設防等級為7度。

2 病害現(xiàn)狀及原因

2.1 病害現(xiàn)狀

2019 年4 月11 日，管理中心檢查發(fā)現(xiàn)中壩大橋第11 號橋臺有多處縱向裂紋、豎向貫通式裂縫，下行橋臺這一問題更為嚴重。在利用相關技術、設備進行測量后得知，該橋梁的主要病害如下：11 號橋臺前墻、側(cè)墻均存在不同程度的開裂，外側(cè)側(cè)墻裂縫較為嚴重，主要體現(xiàn)在裂縫多、深，且豎向、斜向有錯位的情況。根據(jù)測量，最大裂縫長度達到4.2m，寬度達到了45mm，靠近山體右側(cè)側(cè)墻也發(fā)現(xiàn)了2 道豎向裂縫，長度1.2m，寬度15mm；外側(cè)基礎立面在基底脫空范圍外傾較明顯，有不均勻沉降和龜裂、開裂的情況。具體如圖1、圖2所示。

圖1 橋臺左側(cè)墻豎向裂縫明顯

圖2 裂縫病害

2.2 地質(zhì)狀況

為了更全面、更深入地了解橋臺質(zhì)量通病發(fā)生的原因，高速公路運營管理部門邀請了專業(yè)的勘察機構對橋臺進行了鉆探。通過相應的資料可以得知，橋臺處下伏基巖為泥質(zhì)灰?guī)r，橋臺基底部分位于換填層上，部分置于強風化泥質(zhì)灰?guī)r上。長期受到雨水、地下水侵蝕，局部出現(xiàn)了空洞情況，尤其是強風化基巖面有50cm 左右的軟化層?？辈觳块T除在解了地質(zhì)情況之后，還對橋臺排水系統(tǒng)進行了檢查，發(fā)現(xiàn)排水邊溝功能正常，但橋臺尾部中央分隔帶部分，橫向排水系統(tǒng)有雜物、淤泥堵塞，這是引起排水困難的主要原因。

2.3 病害原因分析

對橋臺本身、地質(zhì)情況、降水等多個方面進行分析得知，該橋臺病害是基礎產(chǎn)生了不均勻沉降導致的，而造成不均勻沉降的主要原因有以下幾個方面：

（1）橋臺基礎未設置于完整基巖上，橋臺基礎底部混凝土澆筑存在空隙，受到降水、水流侵蝕以及車輛、橋梁本身荷載的影響，基底墊層出現(xiàn)了空洞，且越來越大；

（2）受到路線縱坡、臺前棄土造成的橋臺反坡影響，雨水會順著裂縫進入到橋臺基礎中，從而引起基底強風化層的軟化，承載能力大幅削弱，造成臺身的不均勻形變。

3 加固方案

橋臺病害已嚴重影響高速路的運營安全。為防止原有橋臺病害繼續(xù)發(fā)展危及橋梁上部結(jié)構的安全性。在得知了橋臺病害的主要原因后，結(jié)合橋臺病害情況，加固方案如下：

（1）對原有結(jié)構進行加固處理。包括對橋臺基底的注漿加固，以及對臺身結(jié)構承載力的恢復。

（2）由于橋臺臺身破損嚴重，其修復后承載能力恢復情況難以量化，考慮對上部結(jié)構進行體系轉(zhuǎn)換處理，即新建支撐體系，承擔上部結(jié)構的豎向荷載，橋臺主要承受臺后土壓力。

3.1 橋臺臺身范圍內(nèi)防排水處理

（1）修復橋臺臺尾路基范圍內(nèi)的橫向排水系統(tǒng)，清除排水溝中的雜物、淤泥，設置中央排水溝及集水槽，處理自然降水。橫向排水溝，可將中央分隔帶中的積水排放到路基邊溝中，以免積水在橋臺處匯集對橋臺臺身、橋梁基礎造成不利影響；

（2）可在橋臺臺尾處增設集水井，除了橫向排水管之外，還可設置縱向排水管，穿透橋臺前墻，將積水引流到橋臺范圍之外。

3.2 新建支撐系統(tǒng)

通過實際案例得知，中壩橋臺臺身和基礎受到嚴重損壞，產(chǎn)生了橫向、縱向裂縫。當基礎不穩(wěn)定時，高速公路橋梁上部結(jié)構的受力情況也會發(fā)生改變，如果在施工中沒有加以控制，產(chǎn)生了較大振動，會對橋臺臺身帶來沖擊，將會加劇病害發(fā)展。因此，可在原有橋臺的基礎上新增支撐系統(tǒng)，用于營造安全穩(wěn)定的施工環(huán)境。在橋臺加固施工完成后，可恢復原有橋臺對上部結(jié)構的支撐，且新增支撐系統(tǒng)不必拆除，可繼續(xù)作為安全保險措施，對橋梁起到支撐和保護作用。新建支撐系統(tǒng)的主要施工步驟如下：

（1）根據(jù)設計要求，在原有橋臺前指定位置，利用冷開挖的方式進行施工。為了保證橋梁主體的穩(wěn)定性，禁止使用爆破施工法；

（2）在上部T梁馬蹄位置打孔并打入螺栓，利用錨固粘貼支座鋼板；

（3）設置樁基鋼筋，澆筑混凝土，澆筑蓋梁、擋塊及支座墊石；

（4）頂升T 梁，放置支座，回落T 梁。應嚴格按照《公路橋梁橡膠支座更換技術規(guī)程》（DB32/T 2173—2012）中的相關要求，進行T梁頂升施工。頂升施工正式開始之前，檢查機械設備是否能夠正常運行；對結(jié)構進行預頂升，確保能夠按照規(guī)定開展施工；遵循同時施工的原則，合理控制T梁頂升高差。

3.3 橋臺基礎襟邊保護

從實地情況得知，目前中壩大橋橋臺外側(cè)橫坡十分陡峭，基礎襟邊的地基保護層十分薄弱，在長期雨水沖刷、巖石風化作用下，極易出現(xiàn)內(nèi)部空洞問題，影響橋梁主體的穩(wěn)定性。因此在橋臺加固過程中，可沿著左幅橋臺基礎外側(cè)設置抗滑樁，確保嵌入到強風化層的深度在5m以上，采用冷開挖，即人工開挖的方式。

3.4 灌漿密實加固橋臺地基

在前幾道工序完成后，即可安排施工人員開展橋臺地基的灌漿加固工作，具體如下：

（1）在經(jīng)過現(xiàn)場試驗之后，即可確定漿液配合比以及注漿壓力，確保符合施工要求；

（2）沿著橋臺基礎的內(nèi)側(cè)打孔，深度應達到強風化巖層基石以下1m 處，設置鋼管并利用混凝土注漿加固；

（3）沿著橋臺基礎外側(cè)豎向打孔，利用鋼花管注漿，在混凝土固結(jié)之后側(cè)向45°、側(cè)向15°進行打孔注漿；控制好鋼花管端頭進入到強風化層的深度，通常在1m左右為宜；

（4）可在鋼花管內(nèi)部設置單向的止?jié){塞，避免漿液倒流，橋臺外側(cè)注漿在距孔底2m，采用后退式逐段壓漿的方法，每段注漿長度不宜超過2m，橋臺臺背注漿止?jié){塞設置于基礎底部，底部注漿壓力控制在1.5～2.0MPa，臺背后的注漿壓力為0.6MPa；

（5）如果施工人員無法掌握注漿終止的時間，可在現(xiàn)場進行試驗，當壓力和壓漿量得到控制之后，孔洞沒有漿液外流和吸漿的情況，即可停止注漿；

（6）在壓漿過程中，應安排專業(yè)人員對施工進行全過程監(jiān)管，當出現(xiàn)冒漿、地面隆起等情況時，要立即暫停注漿，采取相應的方法進行處理；

（7）注漿漿液凝固之后，應檢查其效果是否達到預期，可采用的方式如下：一是物探檢測；二是在每段工作面中設置2～3 個檢查孔，查看注漿是否充足，重點關注孔內(nèi)的涌水量；

（8）在橋臺加固施工過程中，施工人員要時刻關注臺身裂縫是否有進一步擴大的情況，如果有加深、加寬的趨勢，及時撤離施工人員到安全距離之外并及時通知上級部門。

3.5 臺身結(jié)構整體性恢復加固

橋臺臺前的裂縫深度、寬度較大，其結(jié)構的整體性嚴重受損，無法保證正常行車的安全性和穩(wěn)定性。因此，在橋臺加固施工過程中，要重點關注橋臺臺身結(jié)構，采用合理的方法提升其穩(wěn)定性，并修補裂縫，確保其側(cè)墻的受力性能符合相應要求。①利用混凝土灌漿修補左右幅橋臺臺身、帽梁等裂縫處；②根據(jù)設計圖紙的相關要求，在左幅橋臺臺身處打孔，將鋼筋植入孔洞中；③利用50cm 的鋼筋混凝土外墻，將左幅橋臺臺身側(cè)墻進行外包，確保其穩(wěn)定性。

3.6 恢復原有橋臺支撐

通過地基注漿加固、襟邊保護、外包鋼筋混凝土等方式加固原有橋臺，提升其整體性；隨后將橋臺上部的支反力由新建橋臺支座轉(zhuǎn)移到原有橋臺支座上，使受力結(jié)構恢復正常。①利用同步液壓頂升系統(tǒng)同步頂升T 梁；②打造全新的橋臺支座，用于替換原有橋臺；③在新建橋臺支座建設完成后，拆除臨時的鋼墊板；④同步回落T 梁，將新建橋臺支座和T 梁底部的間隙控制在3mm 為宜。在T 梁支撐轉(zhuǎn)換之后，其受力模式可恢復至原有水平，且支座不予拆除，可繼續(xù)起到保護作用。

3.7 上部結(jié)構裂縫處理

混凝土長期暴露在室外環(huán)境中，上部結(jié)構出現(xiàn)不同程度裂縫問題。當下部結(jié)構加固完成后，應修復上部結(jié)構的細小裂縫。如果裂縫寬度在0.15mm 以下，可利用環(huán)氧砂漿進行處理；如果裂縫寬度在0.15mm以上，可采用混凝土注漿法處理。

4 施工主要材料

4.1 混凝土

在本次橋臺加固施工項目中，混凝土材料的應用十分普遍，但不同部位、結(jié)構對混凝土強度要求存在差異，具體型號如下：①C25片石混凝土，主要用于橋臺基礎護腳墻；②C30混凝土，主要用于新建橋臺樁基以及原有橋臺外包墻體；③C35混凝土，主要用于新建橋臺的蓋梁；④C50混凝土，主要用于新建橋臺支座墊石；⑤環(huán)氧砂漿，主要用于橋梁上部結(jié)構細微裂縫處理。

4.2 鋼筋

鋼筋材料的選擇應嚴格按照國家的相關標準進行，使用HPB300、HRB400型號鋼筋。

5 施工要點及注意事項

橋梁施工工藝、施工質(zhì)量標準都要符合《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2019）中的相關要求，此外，還應注意以下幾個方面。

（1）本項目是針對橋臺加固開展的，不改變原有結(jié)構尺寸；如果在設計和施工中發(fā)現(xiàn)和原有尺寸不符的情況，以原橋尺寸為準；

（2）所有數(shù)據(jù)都是根據(jù)設計資料獲得的，在檢查無誤后即可開展施工；

（3）要明確施工工序和步驟：排水系統(tǒng)恢復→原有橋臺注漿加固→新建支撐體系→第一次體系轉(zhuǎn)換→橋臺臺身修復→第二次體系轉(zhuǎn)換→上部結(jié)構裂縫修補→驗收并恢復正常交通；

（4）為盡可能減少對原有橋臺的影響，本項目施工中，并沒有使用到任何大型設備，并明令禁止爆破施工；

（5）即便在橋臺加固施工完成之后，也要持續(xù)觀察其沉降量并記錄，當發(fā)現(xiàn)異常情況時，及時記錄并上報；

（6）安全管理工作。一是作業(yè)區(qū)道路交通標志。為了保證施工的安全性，應在現(xiàn)場設置醒目的警示牌，粘貼安全施工標語。二是設置作業(yè)區(qū)道路交通標線，主要目的是引導和管制施工中的交通流。三是在夜間施工期間，應設置照明或主動發(fā)光標志，燈光照射半徑應在30m以上。交通錐的形狀、顏色、大小都要參考《道路交通標志和標線》（GB 5768.2—2022）中的相關要求進行，控制好交通錐的間距。本項目施工周期較長，應采用穩(wěn)固的安全設施，定期進行維護和檢查，施工期間不得出現(xiàn)任何違規(guī)操作。

采取了上述手段對中壩大橋第11 號橋臺進行加固之后，效果顯著。新建支撐體系解決了橋臺承載力不足的問題。設置了新的排水系統(tǒng)之后，積水、雨水可順利排出且離橋臺距離較遠，不會對其穩(wěn)定性帶來影響。橋臺基礎襟邊、橋臺地基的強度得到了顯著提升，能夠為正常行車提供保障。

6 結(jié)語

高速公路的發(fā)展?jié)M足了人們的出行需求，能夠帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，成為地區(qū)間連接的紐帶。如果項目施工不規(guī)范，或后期養(yǎng)護不到位，易出現(xiàn)橋頭跳車、橋臺裂縫、沉降等問題，影響行車的安全性。本文通過實際案例對高速公路橋臺加固施工技術進行了全面分析，為提升橋臺加固施工效果提供有效借鑒。