韋丘德,李勤武
(廣西交通工程檢測有限公司,廣西 南寧 530011)
橋梁建設(shè)需要關(guān)注邊坡穩(wěn)定性問題,破壞邊坡穩(wěn)定的常見因素有不合理削坡、高填土、大邊坡角、坡體質(zhì)量差等。一旦受到強降雨等災(zāi)害天氣的影響,邊坡內(nèi)含水量增加就容易發(fā)生滑坡,從而導(dǎo)致橋梁基樁和墩柱嚴重開裂或者偏位,并引起橋梁上構(gòu)的損壞[1-2]。本文分析了廣西某立交橋匝道橋出現(xiàn)病害的原因,根據(jù)現(xiàn)場情況比選出經(jīng)濟而有效的處治方案,為類似橋梁工程提供了技術(shù)參考。
廣西某立交橋匝道橋中心樁號為XK0+225.000,起點樁號為XK0+152.300,終點樁號為XK0+297.700,橋梁全長145.4 m,橋面布置為:0.50 m(防撞護欄)+7.5 m(機動車道)+0.50 m(防撞護欄)=8.5 m。全橋上部共兩聯(lián):第一聯(lián)為4×20 m普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁;第二聯(lián)為3×20 m普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用寶瓶式墩,0#臺、7#臺均為墻式橋臺?;A(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁防撞等級為ss級。上部結(jié)構(gòu)已施工完成,橋面鋪裝和伸縮縫還未安裝。由于橋梁側(cè)面的堆土在連續(xù)強降雨的情況下出現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害,導(dǎo)致匝道橋橋基隆起開裂、橋墩開裂、位移,上部結(jié)構(gòu)偏移,橋梁支座變形等病害。
經(jīng)過對匝道橋進行全面病害檢測,對病害進行統(tǒng)計和分析如下。
2.1.1 裂縫或開裂
箱梁共發(fā)現(xiàn)L型裂縫96道、斜向裂縫37道、豎向裂縫89道、橫向裂縫122道、縱向裂縫8道,裂縫寬度范圍為0.02~0.16 mm,根據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(CJJ 99-2003)[3]的相關(guān)標準,均未超限。
橋墩共發(fā)現(xiàn)斜向裂縫10道、豎向裂縫11道、橫向裂縫8道,裂縫寬度范圍為0.04~2.5 mm,超限裂縫出現(xiàn)在3#墩,其余橋墩裂縫均未超限。
根據(jù)現(xiàn)場橋基隆起開裂、橋墩開裂、上部結(jié)構(gòu)偏移等情況,推斷橋墩樁柱可能已產(chǎn)生側(cè)彎、開裂,甚至斷樁現(xiàn)象,于是對本橋1#~4#墩樁基礎(chǔ)進行開挖檢測。開挖檢測發(fā)現(xiàn)基樁發(fā)育有環(huán)向、斜向裂縫,其寬度為0.30~20.0 mm,已超過《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(CJJ 99-2003)的規(guī)定限值,其中5#墩偏移值較大(橫向82 mm)。
另外,3#、4#墩上支座均存在偏位,2#、3#墩上支座墊塊存在開裂,其他支座未見明顯病害。
2.1.2 偏位
根據(jù)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》(CJJ-2 2008)[4]第23.0.11條,本橋上部結(jié)構(gòu)偏位嚴重,不滿足橋梁實體檢測允許偏差的要求。匝道橋軸線偏位如表1所示。
表1 匝道橋軸線測量結(jié)果表(與原設(shè)計軸線比較)
本橋0#~7#墩、臺存在不同程度偏位,根據(jù)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》(CJJ 2-2008)第11.5.3條及《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)[5]第13.4條的規(guī)定,本橋下部結(jié)構(gòu)各墩臺均不滿足墩臺允許偏差及施工質(zhì)量標準的要求。匝道橋墩偏位如表2所示。
表2 匝道橋墩位移測量結(jié)果表(與原設(shè)計墩臺中心坐標比較)
依據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果,按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)[6]計入承載能力檢算系數(shù)、惡化系數(shù)、截面折減系數(shù),按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2015)[7]進行荷載組合,按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTG D62-2018)[8]進行檢算。本橋上部結(jié)構(gòu)驗算結(jié)果顯示,該橋抗彎、抗剪、抗裂承載能力均滿足規(guī)范要求。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),橋梁側(cè)面有施工單位棄方場,經(jīng)人工大量堆填棄土,地面高程為74~102 m,高差28 m,橋梁建于填土層坡腳處。填土成分主要由粉質(zhì)黏土、黏土、粉土及少量卵石、礫石組成,土質(zhì)不均勻,均為新近堆填土,回填時間不足3年,尚未完成自重固結(jié),具有高壓縮性。受連續(xù)強降雨的影響,該堆積填土層發(fā)生了圓弧滑動地質(zhì)災(zāi)害,滑坡平面呈簸箕形狀,后緣呈弧形,寬約360 m,前緣呈舌狀,寬約150 m。在巨大的側(cè)向土壓力下導(dǎo)致該匝道橋橋基隆起開裂及橋墩開裂、移位,下構(gòu)的偏移和傾斜引起了上部結(jié)構(gòu)的偏移和次生裂縫的產(chǎn)生,橋梁支座變形。在災(zāi)害發(fā)生之后,對邊坡、匝道橋的墩臺和上部結(jié)構(gòu)進行了90 d的位移和沉降監(jiān)測,其變形逐漸趨于停止。
根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTG 5120-2021)[9]第3.5.4條款規(guī)定:四類橋梁需進行大修或改建,及時進行交通管制。因此建議對該橋梁匝道橋整體進行大修或重建。
根據(jù)匝道橋的上構(gòu)、橋墩和基樁的病害狀況,為了對匝道橋的病害進行徹底處治,結(jié)合具體情況提出三套方案如下。
對所有橋墩樁基礎(chǔ)進行加樁和對承臺加大尺寸,通過在原橋墩承臺邊增設(shè)新樁基礎(chǔ),在其上設(shè)置臨時鋼支架,對橋梁上部箱梁進行頂升并利用原橋墩對箱梁進行頂推糾偏,拆除重建病害較嚴重的1#~5#墩后(利用0#臺、6#墩、7#臺),再使箱梁復(fù)位,最終完成加固施工,如圖1所示。
圖1 處治方案一示意圖(cm)
主要工序:
(1)平整場地(場地標高均應(yīng)保證橋下施工凈空>7 m,滿足鉆孔樁機械高度要求),在原橋墩旁實施沖孔,澆筑樁基礎(chǔ)。
(2)在新樁頂部搭設(shè)臨時墩鋼支架,將箱梁頂升、拆除橋墩擋塊,利用舊橋墩作為反力作用點,對箱梁進行頂推糾偏。
(3)拆除1#~5#墩墩身、承臺,在新樁基礎(chǔ)上澆筑新承臺、墩身及支座墊石等。
(4)落梁至新橋墩上后,切割、拆除臨時墩鋼支架。
方案一雖能保證橋下凈空滿足鉆孔樁機具的使用,但受高度限制,施工過程中仍有一定難度,因此本方案考慮通過搭建鋼管臨時支架,將橋梁上部結(jié)構(gòu)橫向移出墩臺范圍之外,留出施工空間,方便下部結(jié)構(gòu)進行拆除重建,如圖2所示。
圖2 處治方案二示意圖(cm)
主要工序:
(1)對橋位下方及右側(cè)附近地基用松木樁加固后,在其上澆筑混凝土條形基礎(chǔ),搭設(shè)鋼管支架平臺。
(2)拆除墩、臺擋塊、橋臺背墻及其他阻礙箱梁橫移的構(gòu)件。
(3)在支架平臺上設(shè)置導(dǎo)軌,將箱梁頂升后沿導(dǎo)軌推至橋位范圍外部的鋼管支架平臺上。
(4)拆除1#~5#橋墩及其樁基礎(chǔ)后,按照原設(shè)計重建。
(5)將箱梁頂推回正確位置。
以上兩種加固方案施工措施較繁瑣,梁體的頂升、推移、復(fù)位等步驟施工技術(shù)需精確,稍有偏差將造成梁體的破壞,且施工成本較高,加固方案的造價占到了原工程造價的60%左右,為保證整個項目工程的質(zhì)量易控性,也可以考慮對現(xiàn)橋全橋拆除后再完全重建。
在專家評審會議上對三個方案進行了探討,方案比選如表3所示,綜合考慮經(jīng)濟合理性、施工難易程度等因素,采用了方案一對匝道橋進行處治。在處治完成后,對匝道橋的墩臺和上部結(jié)構(gòu)進行6個月的位移和沉降監(jiān)測,其最大變形為1.5 mm,并逐漸趨于停止。
表3 方案比選表
(1)本工程缺少邊坡地質(zhì)情況對橋梁構(gòu)筑物的影響評估和防治,同時在基樁受力設(shè)計時也缺少來自對邊坡的水平荷載與彎矩等因素的考量,是造成本次橋梁損害的內(nèi)在原因。
(2)本工程最終采用的抬升上構(gòu)以實現(xiàn)重建下構(gòu)的處治方案是一種局部處治的方法,盡管在頂升和糾偏上構(gòu)過程施工技術(shù)難度較大,新增基樁施工受高度限制存在一定危險性,但是該方案避免了橋梁的大規(guī)模重建而損耗大量人力、物力以及時間。該橋梁處治方案為類似工程提供了有利參考。
(3)根據(jù)本工程處治經(jīng)驗,本文還提出兩點建議:
①通過野外調(diào)查、勘察工作、土工試驗及室內(nèi)資料分析,采用定性、定量相結(jié)合的評價方法分析滑坡穩(wěn)定性可知:雖然經(jīng)開挖修整后,滑坡體在正常天氣下處于相對的基本穩(wěn)定狀態(tài),但仍舊需要對滑坡體加強監(jiān)控并治理,確保橋梁施工和運營的安全性。
②對寬度未超限的裂縫,尚未對結(jié)構(gòu)截面形成較大削弱,結(jié)構(gòu)復(fù)位、內(nèi)力釋放后裂縫應(yīng)有一定程度收斂,但影響結(jié)構(gòu)耐久性,建議及時進行封閉或灌漿處理。